OMBRE E FOTOVOLTAICO: COME BUTTARE VIA I TUOI SOLDI

Oggi ti parlo di un fenomeno assolutamente essenziale per garantire le buone prestazioni di un impianto fotovoltaico, cioè l’assenza di coni d’ombra sui pannelli.

Che la presenza di un ombra portata su uno o più pannelli fotovoltaici possa rappresentare un problema è abbastanza intuitivo. I pannelli trasformano la luce del sole in energia elettrica: quando un pannello o parte di esso non è illuminato perché in ombra, evidentemente produce poca energia o non la produce affatto.

Fin qui tutto normale, penserebbe qualcuno…in realtà la faccenda è ben peggiore, perché nella quasi totalità dei casi il singolo pannello fa parte di una serie, chiamata in gergo tecnico “stringa“, che risente globalmente della perdita di produzione del pannello ombreggiato.

E’ quello che io chiamo “effetto strozzatura“: è come se un tubo di gomma flessibile pieno d’acqua venisse schiacciato in un punto intermedio…evidentemente l’intera portata d’acqua in uscita dal tubo risentirebbe della strozzatura, anche se questa coinvolge solo una piccola parte del tubo stesso.

Se un impianto fotovoltaico è composto da due o più “stringhe” tutte indipendenti tra di loro, il problema può essere circoscritto alla stringa ombreggiata; ma se l’impianto stesso è formato da una sola e unica stringa, cosa che avviene per quasi tutti i piccoli impianti domestici (diciamo il classico 3 kWp, per intenderci), anche un solo pannello in ombra è in grado di mettere in crisi tutto l’impianto!

Non mi credi? Guarda la foto qui sotto.
ombre fotovoltaicoSi tratta di un impianto da 2,75 kWp installato in mezzo a due bei camini.
Il progettista e l’installatore non hanno valutato correttamente l’ombra generata dalla presenza ingombrante dei due comignoli, e hanno realizzato l’impianto come una serie unica di pannelli, quasi certamente per risparmiare sui costi. Essendo il tetto esposto a sud-ovest, il comignolo più impattante è certamente il primo, quello più a destra della foto, che ombreggia i pannelli al mattino.

Non pienamente soddisfatto della produzione (e te credo!), il proprietario dell’impianto ha acquistato in un secondo tempo un sistema di controllo, in grado di misurare la produzione di energia durante tutto l’arco della giornata.

Il risultato lo puoi vedere nel grafico qui a destra che illustra la produzione di energia elettrica proprio di quell’impianto, in uno dei primi giorni di Agosto, quindi tra l’altro in estate. Grafico_ombraL’area azzurra rappresenta la produzione reale dell’impianto, l’area rossa l’ho disegnata io ed è la stima della produzione persa a causa del comignolo. Un impianto normale, infatti, in una giornata come quella avrebbe prodotto una curva a “campana” quasi simmetrica rispetto al mezzogiorno solare.

La prima cosa che balza all’occhio è che quell’impianto comincia a produrre decentemente solo quasi verso l’una del pomeriggio, quando si vede che il grafico schizza verso l’alto…in pratica al mattino è come se non ci fosse!!

La seconda cosa molto evidente è l’estensione dell’area che rappresenta l’energia persa… che è senza ombra di dubbio davvero importante!

Ma ci sono soluzioni a questo problema?

Ma certo! La soluzione più economica consiste nel separare il campo fotovoltaico in due parti distinte: se una è ombreggiata almeno l’altra produce al massimo.

Volendo risolvere il problema completamente, l’unica soluzione è controllare la produzione pannello per pannello, eliminando proprio il concetto di “stringa”, come facciamo con la nostra tecnologia FOTOVOLTAICOTOP.

fotovoltaicotop

In termini pratici, di che perdite stiamo parlando?

Direi importanti, anche se in valore assoluto è difficile fare una stima precisa, anche perché il fenomeno di evidenzia in modo chiaro solo durante le belle giornate di sole e si manifesta in modo diverso a seconda delle stagioni. Al di là di tutto il problema vero, che non mi stanco mai di ripetere, è che un impianto di questo tipo ha una vita attesa di almeno 25/30 anni sul tetto, e quindi anche una piccola perdita di produzione proiettata negli anni diventa comunque una grande perdita di denaro.

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14 thoughts on “OMBRE E FOTOVOLTAICO: COME BUTTARE VIA I TUOI SOLDI

  1. Buongiorno
    sto cercando di farmi un’idea se sia il caso o meno di un impianto fotovoltaico nella mia casa e sto facendo un pò di preventivi. Avrei intenzione di installare moduli Sunpower per un totale di 4kw. ho in effetti un piccolo comignolo che mi fa ombra su 3 moduli ma parlando con il tecnico mi dice che i moduli hanno un diodo di blocco (?) come tutti moduli e che quando vanno a subire l’ombra questo diodo consente di separare il modulo in ombra dalla stringa ma è la stessa cosa scritta nella sua descrizione di un ottimizzatore.
    Sono la stessa cosa o ci sono differenze?

    1. Buongiorno Stefano, innanzitutto una precisazione: il tecnico a cui ti sei rivolto probabilmente (anzi lo spero per te) intendeva i diodi di by-pass, non quelli di blocco che hanno una funzione completamente diversa; l’argomento inoltre è molto tecnico, provo a spiegartelo in modo semplice.

      Ottimizzatori e diodi di by-pass sono due cose diverse ma che hanno lo stesso obiettivo: ridurre l’effetto negativo causato da uno o più pannelli che erogano una corrente più bassa degli altri collegati sulle stessa stringa, a causa di ombre o di qualche altro problema.

      I diodi di by-pass si trovano all’interno di tutti i pannelli, e sono componenti “di serie”; effettivamente fanno la loro funzione, creando un “by-pass” alla corrente ed evitando che un pannello particolarmente in difficoltà possa, nel caso peggiore, diventare un carico anzichè produrre corrente, ma sono soggetti ad un problema: il loro effetto sulla stringa, e quindi sull’impianto, dipende dalla capacità dell’inverter di adattarsi alle singole situazioni. Infatti quando interviene un diodo di bypass cambia anche il punto di massima potenza (MPP) della stringa, e quindi l’inverter dovrebbe andare a cercarselo per continuare a produrre la massima potenza disponibile (che comunque sarà sempre inferiore rispetto a quella del pannello senza ombra), cosa non del tutto scontata.

      E’ quello che fa ad esempio l’algoritmo OptiTrack di SMA, se fai una ricerca in rete lo trovi facilmente.

      L’ottimizzatore invece è un diodo di by-pass “dopato”, nel senso che è un vero e proprio circuito integrato in grado di cercare il punto di massima potenza a livello di singolo pannello, non dell’intera stringa (o dell’intero impianto) come fanno gli inverter tradizionali, e quindi risolve il problema alla radice.

      Ovviamente costa, anche se ti può dare altri “benefit” (sicurezza, monitoraggio), per cui bisognerebbe di volta in volta capire se ha senso oppure no, anche se oggi è diventato oggetto di marketing di molte aziende commerciali, per cui sembra che sia un componente irrinunciabile.

      Riassumendo, in caso di ombre “pesanti” e continue, se disponi di un inverter in grado di adattarsi costantemente con funzioni specifiche studiate ad hoc (ti consiglio di informarti bene su questo punto) potresti limitarti all’uso dei diodi di by-pass, altrimenti l’unica soluzione valida rimane quella degli ottimizzatori.

  2. Ma ad ogni modulo devo mettere l’ottimizzatore o posso installarlo anche solo in quelli sottoposti ad ombreggiamento?grazie

    1. Dipende. Il brand leader negli inverter con ottimizzatori, cioè Solaredge, richiede che ogni pannello abbia il suo ottimizzatore, mentre Huawei che è il principale concorrente non lo richiede, per cui è possibile mettere gli ottimizzatori solo dove servono.

      Ovviamente nel secondo caso consiglio sempre una corretta analisi dei coni d’ombra, effettuata possibilmente lungo tutte le stagioni dell’anno.

      Personalmente comunque penso che gli ottimizzatori siano utili su ogni modulo, perché permettono anche un monitoraggio “chirurgico” di tutto l’impianto, soprattutto in caso di guasti, problemi o malfunzionamenti.

        1. Si certo. SolarEdge produce un particolare tipo di ottimizzatore che può essere accoppiato anche con inverter di terzi.

          Ti consiglio però di aggiungere il dispositivo di monitoraggio che si acquista a parte, altrimenti non saprai con precisione cosa sta succedendo e se il sistema funziona bene.

          1. Ma ci sono caratteristiche tecniche per capire quale ottimizzatore serve?Esempio io per veder configurazione inverter e pannello guardo tensione in ingresso, range tensioni MPPT.Per gli ottimizzatori non ho trovato guide o varie.
            Comunque mando email al solaredge per avere informazioni.
            Grazie ancora e buon lavoro

            1. Sostanzialmente ogni ottimizzatore possiede delle caratteristiche di tensione, corrente e potenza che devono essere compatibili con quelle del pannello. In genere la scelta si basa soprattutto sul confronto di potenza. Tieni anche presente che Solaredge ha una gamma molto limitata di ottimizzatori adatti per inverter di terzi…

  3. Scusate,ma a me hanno montato delle pale eoliche vicino casa ed il pomeriggio l’ombra va sui miei pannello che faccio??influirà molto sulla produzione? E si possono danneggiare gli inverter??fatemi sapere!grazie

  4. Salve io ho un impianto da 3,2 kw composto da due stringhe posizionato su una tettoia ed e esposto a sud est 45° inclinato di 4°, davanti ho una ringhiera che mi fa ombra su tutti i pannelli per una mezza giornata, il sistema della solaredge che consigliavi ad Andrea potrebbe aiutarmi a risolvere il mio problema visto che i pannelli sono posizionati tutti davanti a questa ringhiera e quindi prendono tutti l’ ombra.
    Grazie e nell’attesa porgo i miei più cordiali saluti.
    Gennaro

    1. Dipende. Il sistema funziona particolarmente bene se all’interno di una stringa ci sono uno o più pannelli in ombra, anche in momenti diversi della giornata. Se invece è l’intera stringa ad essere ombreggiata, in modo uniforme, gli ottimizzatori fanno poca differenza.

  5. Salve io ho il problema di ombre, il mio impianto è di 4,9 kw e sono 20 pannelli diviso in due stringhe ed ho ombre soprattutto d’inverno che si spostano in base la posizione del sole. Cosa potrei fare? Ed eventualmente quali sono i costi d’affrontare?
    Grazie e nell’attesa di un vostro riscontro distinti saluti
    Andrea

    1. Salve Andrea, darti una risposta esaustiva é impossibile, perché un problema di ombre deve essere valutato caso per caso, nel dettaglio. Le due stringhe hanno un controllo separato? In altre parole l’inverter ha due MPPT o solo uno?

      La soluzione ideale e “definitiva” consiste nell’inserire dei dispositivi sotto i pannelli per separarli fisicamente uno dall’altro, in modo che se anche un pannello é coinvolto da un’ombra, il resto dell’impianto non ne soffre.

      Si tratta degli ottimizzatori di potenza. Io uso quelli della Solaredge, che però hanno bisogno del loro inverter specifico, che quindi dovesti sostituire. In alternativa puoi usare Tigo-Energy, che possono funzionare con gli inverter già installati ma richiedono un dimensionamento.

      Per i costi ti conviene sentire un installatore della tua zona, perché si tratta di togliere tutti i pannelli, montare i dispositivi e risistemare l’impianto sul tetto, non sarà una passeggiata…

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