CESI sta conducendo un’attività di ricerca e sviluppo, rivolta all’utilizzo di Sistemi di generazione ad energia fotovoltaica, nell’ambito della Ricerca per il Sistema Elettrico (RdS), finanziata con il Fondo di Ricerca istituito con il Decreto del Ministero dell’Industria DM 26/01/2000. Questa ricerca, che rientra nel progetto GEN21 – sottoprogetto RINN, si propone di sviluppare e rendere disponibili soluzioni tecnologiche innovative in grado di abbattere significativamente i costi della produzione elettrica da fonte solare fotovoltaica, pur nel rispetto dei vincoli tecnici ed ambientali di pertinenza. Il solare fotovoltaico costituisce certamente un settore in cui la ricerca e l’innovazione, a vari livelli, possono contribuire significativamente alla riduzione dei costi e al miglioramento sia delle prestazioni sia dell’affidabilità dei sistemi. E’ altresì evidente come da questa composizione di fattori il sistema elettrico possa trarre notevoli benefici. Considerando inoltre che il grado di penetrazione nel territorio di una nuova tecnologia come quella fotovoltaica non dipende unicamente da fattori tecnico-economici, ma investe anche altri aspetti, legati all’accettazione delle soluzioni proposte da parte dei soggetti di volta in volta interessati, la ricerca è orientata principalmente all’individuazione e allo sviluppo di un adeguato ventaglio di soluzioni tecnologiche in grado di soddisfare le esigenze degli utilizzatori di impianti fotovoltaici, ma anche all’analisi e alla presentazione delle prestazione energetiche e dell’affidabilità di impianti già installati e da tempo operanti nel sistema elettrico italiano. Proprio la diffusione di questi risultati fornirà ai potenziali utilizzatori di impianti fotovoltaici (proprietari, responsabili tecnici di enti pubblici, gestori di reti elettriche, responsabili di programmi di incentivazioni per la diffusione di questi impianti, …) una maggiore conoscenza sull’affidabilità nel tempo di questi impianti di generazione e sul loro comportamento all’interno del sistema elettrico italiano, rimuovendo per quanto possibile le diffidenze legate ad una tecnologia finora poco conosciuta e alle peculiari caratteristiche che li rendono distribuiti sul territorio nazionale. Quest’attività sta suscitando un notevole interesse nazionale ed internazionale, come è anche evidenziato dall’esistenza di importanti programmi di ricerca, a cui il CESI è stato chiamato a collaborare per le proprie competenze tecniche, quali il Working Group Photovoltaic Plant Monitoring (promosso dall’UE DG TREN) e i Task 1 e Task 10 del Photovoltaic Power Systems Agreement PVPS (promosso dall’IEA).

Le attività svolte nell’ambito di questa ricerca, milestone 5.1.3.2 del progetto GEN21, è descritta in due relazioni: – Attività A valutazione delle prestazioni di sistemi fotovoltaici mediante elaborazione dei loro dati di funzionamento – Attività B confronto delle prestazioni dei componenti di un impianto funzionante da circa 20 anni. La presente relazione riguarda l’attività B, mentre l’attività A è trattata nella relazione CESI n. A5010818. La valutazione delle prestazioni di impianti fotovoltaici condotta nella relazione A5010818 utilizzando metodi classici, del tipo di quelli contenuti nella norma CEI EN 61724 e nei documenti emessi dal Task II dell’IEA PVPS, viene integrata in questa relazione da un innovativo metodo di confronto delle prestazioni di componenti. Vengono, infatti, valutate le prestazioni di componenti installati in campo e funzionanti da circa 20 anni con altri componenti di nuova generazione, installati nel medesimo sito, attraverso un metedo innovativo di pesatura dei principali parametri che influenzano il funzionamento finale del sistema, quali: – rendimento di componente e di sistema, – disaccoppiamento delle stringhe per dispersione delle caratteristiche elettriche dei moduli, – degrado dell’isolamento elettrico dei moduli, degrado ottico dei moduli per effetto termico e per atmosfera corrosiva). L’effettuazione di questo particolare tipo di sperimentazione in reali condizioni operative, è stato conseguito installando nuovi moduli fotovoltaici (circa 7 kWp complessivi) in un impianto esistente, mantenendone la configurazione elettrica originaria e analizzando il loro comportamento rispetto ai moduli installati da più di 20 anni, Proprio l’effettuazione di questi confronti in un reale impianto ha permesso di tenere debito conto gli svariati fattori meteorologici (irraggiamento, temperatura, ..) ed elettrici (variazioni di tensione e frequenza di rete, disaccoppiamento elettrico dei moduli, …), che limitano oggettivamente le prestazioni dell’intero sistema di generazione, consentendo quindi di ottenere dei risultati attendibili. Questa motivazione ha indotto ad effettuare le prove in un impianto reale, giacché, qualora le prove fossero state svolte in laboratorio l’interpretazione dei risultati sarebbe risultata alquanto problematica e non univocamente definita. Un impianto fotovoltaico che, per le sue caratteristiche, è stato riconosciuto adatto ad effettuare in maniera ottimale il confronto suddetto è quello di Vulcano. Questo impianto fotovoltaico, da 80 kWp, si presta particolarmente bene ad effettuare il confronto delle prestazioni dei componenti in considerazione del loro possibile degrado nel tempo. Costruito negli anni ‘80 con fondi UE, l’impianto di Vulcano ha mostrato una longevità superiore a quella prevista in fase di progetto e per questo, con i suoi 20 anni di vita, è tuttora considerato dall’UE DG TREN come un impianto significativo e d’importanza storica per la tecnologia fotovoltaica. Esso offre, pertanto, un ideale termine di paragone per valutare le prestazioni di questa tecnologia nel suo processo evolutivo.

Nell’area circostante all’impianto da 80 kWp, è installato anche l’impianto fotovoltaico da 100 kW (PLUG), che progettato e realizzato da ENEA, è oggi di proprietà di ENEL GreenPower. Completa la Centrale fotovoltaica un impianto fotovoltaico da 3 kWp, che rientra nella tipologia dei “tetti fotovoltaici”. Per l’esecuzione delle prove, oggetto della ricerca suddescritta, CESI ha stipulato con ENEL-GEM una convenzione che disciplina le attività di sperimentazione presso la Centrale fotovoltaica di Vulcano. Con la stipula di tale Convenzione, ENEL ha autorizzato CESI a svolgere tali attività ed ad effettuare i necessari interventi di modifica degli impianti esistenti, per migliorarne la funzionalità e per consentire l’esecuzione delle attività sperimentali programmate. D’altro canto, CESI si è impegnato a svolgere a propria cura e spese gli interventi di modifica degli impianti e le attività di sperimentazione per tutta la durata della convenzione. ENEL ha inoltre consento ha CESI il prelievo di misure tramite apposite campagne sperimentali e tramite i sistemi di monitoraggio e acquisizione dati degli impianti, sia in locale che da postazione remota. La Centrale fotovoltaica è stata consegnata da Enel a CESI, mediante sottoscrizione di un “Verbale di Consegna e Contestuale Immissione in Possesso Temporaneo degli Impianti”. Al termine delle attività sperimentali, CESI restituirà a ENEL il possesso degli impianti. Le attività di sperimentazione che CESI sta conducendo presso la Centrale fotovoltaica di Vulcano, mediante una serie di prove su sistemi e componenti, hanno l’obiettivo di: – analizzare sul campo le prestazioni di piccoli e medi sistemi di generazione funzionanti normalmente in parallelo alla rete e verificarne le problematiche di interfacciamento; – valutare le prestazioni energetiche nel tempo e la vita attesa dei moduli già installati e funzionanti da circa 20 anni; – confrontare le prestazioni di tali moduli con moduli di nuova tecnologia installati nel corso di questa attività; – valutare l’affidabilità e le prestazioni di piccoli inverter (inverter di stringa) e confrontare i costi di manutenzione con inverter di taglia più elevata. Per effettuare le attività di sperimentazione è stato necessario svolgere degli interventi di modifica degli impianti fotovoltaici esistenti, secondo modalità definite da CESI e accettate da ENEL. Gli interventi di modifica degli impianti sono stati eseguiti nel corso della presente attività. Pertanto i 3 impianti della Centrale sono stati messi in servizio ed è stata avviata la campagna di monitoraggio, i cui risultati saranno presentati nella relazione della successiva milestone 5.1.3.3 Sono stati pure avviati i primi test sui componenti, individuando e sostituendo quelli guasti, mentre ulteriori test saranno condotti nel corso dell’anno e illustrati nella stessa relazione di cui sopra.