La presenza sempre più diffusa di impianti fotovoltaici (FV) connessi alla rete elettrica nazionale rappresenta un aspetto molto importante per la gestione delle reti, soprattutto in aree in cui la concentrazione di tali impianti è più rilevante.

Per conseguire un’adeguata integrazione di tale tipologia di generatori nella rete elettrica senza diminuire la qualità del servizio, diventa quindi importante per gli operatori delle reti elettriche, ma anche per gli operatori fotovoltaici, conoscere l’evoluzione di questa tecnologia, nonché le reali prestazioni in campo dei componenti degli impianti fotovoltaici (soprattutto moduli e inverter), e valutarne adeguatamente sia la variabilità della potenza prodotta che la produzione energetica nel corso degli anni.

Nel corso di questa attività sono state analizzate le prestazioni di impianti fotovoltaici in esercizio da diversi anni in vari siti italiani, sia in potenza che in energia, mediante analisi dei loro dati di funzionamento. Sono state anche effettuate considerazioni sui rendimenti e sui benefici di moduli innovativi, mediante sperimentazioni in campo presso la test facility di RSE e di altri Istituti di Ricerca che collaborano con RSE (Enel Green Power, EURAC).

Dall’attività sperimentale si è stato riscontrato che:

– la resa specifica annuale (ovvero il numero di ore annue equivalenti di funzionamento alla potenza nominale) dei moduli fotovoltaici dipende, come prevedibile, fortemente dal sito di installazione ma anche dalla tecnologia, con netta prevalenza di quella che utilizza moduli in Silicio cristallino rispetto a quella con moduli in film sottili;

– il degrado medio per i moduli in c-Si, calcolato rispetto alla potenza minima garantita, risulta pari a -0,8% annuo, mentre per i moduli in film sottile risulta più variegato, con alcune tecnologie caratterizzate da prestazioni energetiche soddisfacenti (CdTe) e altre con prestazioni particolarmente inadeguate (Silicio amorfo) oltre che con consistente degrado nel tempo;

– le prestazioni in condizioni di irraggiamento non ottimali (per prevalenza della componente diffusa o per elevata inclinazione dei raggi solari sopra il piano dei moduli) mostrano la superiorità dei moduli in silicio cristallino, smentendo quello che frequentemente viene indicato come uno dei vantaggi dell’utilizzo dei moduli in film sottile.

L’analisi delle prestazioni di moduli FV dopo 20 anni di esercizio, tramite misure preliminari effettuate su un campione di 30 moduli, ha evidenziato che, seppure la maggior parte dei moduli abbiano presentato segni di degrado, il 40% ha conservato valori di potenza ancora prossimi a quelli iniziali. Il monitoraggio del funzionamento di impianti fotovoltaici installati su tutto il territorio nazionale ha consentito di effettuare alcune considerazioni sulle prestazioni energetiche di tali impianti di generazione:

– il valore medio annuo del Performance Ratio degli impianti FV italiani negli anni 2011-2015 si è sempre mantenuto superiore al 70% (con un valore medio negli anni pari a 74%), evidenziando livelli prestazionali soddisfacenti;

– su circa 40 impianti di varie tipologie installati su tutto il territorio nazionale, monitorati da RSE nel corso di oltre 6 anni, non è stato riscontrato alcun evidente degrado del rendimento dei moduli e degli inverter nel tempo; il valor medio del Performance Ratio in corrente continua si è rivelato pari a 63,5%, con valori che raggiungono l’80% in impianti ben progettati e gestiti, mentre il rendimento di conversione cc/ca è risultato compreso tra 91% e 92% in inverter con potenza tra 3 e 5 kW e anche superiore a 97% in inverter di taglia più elevata.

Questa ricerca è stata condotta tenendo conto anche dell’attività internazionale svolta da vari anni da RSE in ambito IEC, CENELEC e IEA PVPS (PhotoVoltaic Power Systems).