Nuovo studio sostiene che l’industria fotovoltaica stia trascurando i problemi di sovrairraggiamento

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Un team di ricerca internazionale ha studiato come il sovrairraggiamento o l’overirradiance (OI) possa influire sulle prestazioni degli impianti fotovoltaici a basse e medie latitudini e ha scoperto che possono insorgere diversi problemi quando le condizioni di OI si protraggono per più di un minuto e a temperature ambientali superiori a 30° C.

Questi eventi possono influire sulle prestazioni operative degli impianti fotovoltaici, sulla stabilità della rete elettrica e sull’efficienza degli inverter. Gli effetti sono dovuti all’aumento e alla drastica fluttuazione dell’irraggiamento, che può variare di oltre 900 W/m2.

“Secondo le nostre stime, negli ultimi decenni l’industria fotovoltaica ha trascurato l’irraggiamento eccessivo, forse per inconsapevolezza o per la convinzione che questi eventi siano rari e isolati”, ha dichiarato a pv magazine l’autore principale della ricerca, Marco Zamalloa. “Noi stessi non eravamo a conoscenza di questi eventi prima di vederli nei nostri dati di irraggiamento qualche anno fa. Tuttavia, poiché siamo relativamente nuovi a questo argomento, non possiamo dire con assoluta certezza se alcuni settori dell’industria energetica fotovoltaica e gli sviluppatori di progetti considerino ora queste condizioni di sovrairraggiamento”.

Secondo Zamalloa, le condizioni di OI sono comuni e si verificano ovunque con la formazione di nuvole. “Si possono immaginare come un punto focale vagante di una lente d’ingrandimento”, ha spiegato ancora. “Con il movimento della nube, essa vaga sulla superficie terrestre. Ci accorgiamo dell’aumento dell’irraggiamento solo quando il punto focale passa davanti a un sensore”.

Nell’articolo “Overirradiance conditions and their impact on the spectral distribution at low- and mid-latitude sites“, pubblicato su Solar Energy, Zamalloa e colleghi hanno analizzato la distribuzione spettrale delle condizioni di OI a Lima, Madrid e Berlino, utilizzando spettroradiometri, angoli di inclinazione e azimut, come anche intervalli di campionamento. In particolare, hanno misurato la distribuzione spettrale dell’irradianza solare in W/m2/nm, da 350 a 1050 nm, attraverso due anni di dati spettrali.

Attraverso la loro analisi, hanno scoperto che le condizioni di OI causano un red-shift e un blue-shift delle nuvole nello spettro del cielo sereno. “Il red-shift causato da condizioni di sovrairraggiamento si traduce in distribuzioni spettrali diverse, a seconda dell’energia media dei fotoni del cielo sereno”, hanno spiegato i ricercatori, aggiungendo che il red-shift spettrale indica un’esaltazione da parte delle nuvole dell’irraggiamento diretto normale.

“Riteniamo che l’industria fotovoltaica necessiti di una valutazione quantitativa degli impatti dell’iperirraggiamento sul funzionamento degli impianti fotovoltaici, che sta appena iniziando ad essere effettuata”, ha dichiarato il co-autore Jan Amaru Töfflinger. “La variazione improvvisa dell’irraggiamento rende necessario migliorare il tempo di risposta degli inverter e dell’algoritmo MPPT, sia per sfruttare l’aumento dell’irraggiamento sia per evitare il riscaldamento dei cavi, dei fusibili e dei moduli fotovoltaici a causa dell’elevata corrente generata dagli eventi di sovrairraggiamento”.

Töfflinger ha anche sottolineato che le condizioni di sovrairraggiamento sono frequenti in Brasile e possono avere effetti tecnici ed economici sugli impianti fotovoltaici. “Abbiamo contattato i colleghi brasiliani, dove finora è stata scritta la maggior parte dei documenti riguardanti l’impatto delle condizioni di sovrairraggiamento sugli impianti fotovoltaici”, ha concluso. “Dicono di essere abbastanza consapevoli dei rischi potenziali e stanno prendendo precauzioni nel dimensionamento dell’inverter e dei fusibili di protezione”.

Il gruppo di ricerca è formato da scienziati della Pontificia Universidad Católica del Perú, dell’Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH e dell’Università di Jaén in Spagna.

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