Hai già installato un impianto fotovoltaico o stai pensando di farlo? Ottimo! Una scelta di questo tipo non è solo un toccasana per l’ambiente, ma ti consente anche di risparmiare sui consumi della corrente. Tuttavia, anche se investire nel fotovoltaico è una mossa sicura e priva di rischi, eventuali guasti e problemi sono sempre dietro l’angolo. Ma nel concreto quali problemi potrebbe avere un impianto? In questo articolo rispondiamo proprio a queste domande. Buona lettura!

In linea generale, se mantenuto in modo corretto, un impianto fotovoltaico ha una durata utile di almeno 20 anni. Tuttavia, difetti e anomalie degli impianti possono presentarsi in qualunque momento; alcuni addirittura a pochi mesi dall’installazione dell’impianto. Un impianto fotovoltaico è infatti costantemente soggetto a fattori di stress ambientali esterni come freddo, calore, umidità, luce del sole e carichi meccanici che, col passare del tempo, possono compromettere l’affidabilità dei moduli portando ad una graduale diminuzione delle loro prestazioni, perdite di potenza e guasti.

Vediamo ora uno ad uno quali sono i guasti più comuni di un impianto fotovoltaico e, se possibile, come possiamo evitarli.

Corto Circuito delle Celle Fotovoltaiche

Tra i guasti più frequenti troviamo senz’altro il corto circuito delle celle fotovoltaiche, che può addirittura arrestare totalmente la produzione di energia elettrica o causare un abbassamento di tensione. Ecco come viene causato un corto circuito: la continua esposizione dei pannelli ai raggi ultravioletti del sole potrebbe avere ripercussioni sulla resina di protezione delle celle fotovoltaiche, che inizierebbero a rilasciare agenti ossidanti che andrebbero a compromettere i contatti metallici dei moduli.

Anche se il danno è presente in una sola cella, è davvero importante intervenire subito con opere di sostituzione e manutenzione. Va ricordato infatti che le celle dei moduli sono collegate tra loro in parallelo, pertanto anche se solo una di esse non funziona correttamente, questo influisce negativamente sulla produzione dell’intero impianto. Per ovviare a tale problema, si può procedere con il collegamento in serie delle celle fotovoltaiche. Non vogliamo però spaventarti, considerando che sono guasti poco frequenti.

Guasti Causati da Agenti Atmosferici Esterni

Altri tipi di guasti che possono interessare i moduli fotovoltaici sono legati agli agenti esterni, tra cui primi fra tutti quelli meteorologici come:

• Fulmini: Un evento non molto frequente, ma che può provocare danni ai pannelli e alle componenti elettroniche. Un rimedio? Installare delle gabbie parafulmini (normativa CEI 62305-1/4), prestando attenzione a non ombreggiare le celle, che causerebbe un calo di produzione elettrica.
• Eccessivo Irraggiamento Solare: La causa di deterioramento e surriscaldamento dei moduli. Devi sapere che raggi ultravioletti troppo forti o temperature troppo elevate possono addirittura condizionare il rendimento dell’impianto. I moduli, infatti, lavorano al top della loro performance quando la temperatura esterna non supera i 25°C.
• Neve, Foglie, Rametti, Polvere e Grandine: Non è detto che questi elementi causino un vero e proprio guasto, ma di sicuro sono elementi disturbanti che causano una diminuzione dell’assorbimento delle radiazioni solari e che limitano così il rendimento dell’intero impianto. Va anche considerato che la caduta di eventuali ramoscelli o agenti atmosferici come la grandine, possono graffiare, danneggiare e addirittura rompere i moduli, tanto da costringerci ad una sostituzione totale. Contro questi danni ti consigliamo di stipulare un’assicurazione sul tuo impianto.

Hot-Spot

Con questo termine si indica il surriscaldamento che colpisce le celle fotovoltaiche che si trovano in zone particolarmente ombreggiate o sporche, e ne compromette il corretto funzionamento andando ad influire sull’intero impianto fotovoltaico.

All’inizio tale fenomeno comporta una perdita di producibilità del singolo modulo fotovoltaico. Se l’impianto non è ben progettato, questa perdita di producibilità può poi ripercuotersi esponenzialmente su tutto l’impianto, compromettendone la produzione. Nei casi più estremi, inoltre, il surriscaldamento potrebbe provocare lo scioglimento delle saldature ed eventualmente provocare un incendio. Per ovviare a tale problema è opportuno innanzitutto progettare l’impianto a regola d’arte sin da subito, prevenendo l’ombreggiatura. In secondo luogo, è importante rimuovere la sporcizia sui pannelli per tenerli il più puliti possibile.

Sarebbe poi opportuno dotare i moduli di ottimizzatori fotovoltaici, dispositivi che vengono installati sul retro di ogni pannello e che consentono al singolo modulo di dialogare con l’inverter, rendendolo indipendente dagli altri.

Effetto PID

L’effetto PID (Potential Induced Degradation) è un fenomeno elettrico che comporta una riduzione della potenza del proprio impianto fotovoltaico fino al 70%. Si tratta di un fenomeno attraverso il quale le celle fotovoltaiche si polarizzano e accumulano cariche superficiali che, attraverso il cattivo isolamento, tendono a fluire verso terra anziché ai poli.

Premesso che le cause specifiche scatenanti del PID non sono ancora ben chiare, pare che tra i fattori di accelerazione rientrino l’umidità e le temperature particolarmente elevate, così come l’alta tensione tra le celle fotovoltaiche e la superficie in vetro. La soluzione? La più efficace per prevenire tale effetto è quella di installare un impianto fotovoltaico di qualità con resistenza PID incorporata. In questo contesto, la qualità del vetro, l’incapsulamento e le barriere di diffusione di cui l’impianto si compone svolgono un ruolo centrale nel prevenire tale effetto. Pertanto, per prevenire il problema è fondamentale intervenire sia a livello di qualità dei materiali utilizzati che di buona progettazione dell’impianto.

Ricerca Guasti per Problemi Comuni degli Impianti Fotovoltaici

La ricerca guasti di un impianto fotovoltaico sarà generalmente incentrata su quattro parti del sistema: i pannelli fotovoltaici, il carico, l’inverter e le combiner box.

Il migliore strumento in assoluto da utilizzare per lavorare nella maggior parte delle aree di un impianto elettrosolare è il multimetro a pinza elettrosolare CAT III 1500 V Fluke 393 FC. Si tratta dell’unico multimetro a pinza AC/DC al mondo CAT III 1500 V con grado di protezione IP 54 e caratteristiche quali potenza DC, polarità audio e continuità visiva realizzate appositamente per eseguire test e misurazioni in applicazioni fotovoltaiche elettrosolari.

Ricerca Guasti nei Pannelli Fotovoltaici

Controllare innanzitutto l’uscita dell’intero impianto in corrispondenza del contatore o dell’inverter. Prima di iniziare la ricerca guasti, verificare e annotare la tensione di ingresso e il livello di corrente proveniente dall’array. Si riscontrerà probabilmente uno dei due seguenti scenari:

1. L’intero impianto fotovoltaico, o una parte di esso, è inoperativo o non eroga potenza; ciò può dipendere da un problema dell’inverter.
2. L’uscita dell’impianto fotovoltaico è inferiore al previsto; ciò può dipendere da un problema di uno degli array o dei moduli.

Tracciare il singolo cablaggio di derivazione a ritroso a partire dal concentratore. Controllare visivamente l’intero impianto per rilevare eventuali danni visibili o disconnessioni accidentali. Una volta individuato il modulo o l’array guasto, controllare tutti i fili, i commutatori, i fusibili e gli interruttori automatici. Sostituire i fusibili bruciati; ripristinare gli interruttori e i commutatori. Verificare l’eventuale presenza di fili spezzati e connessioni allentate o sporche; sostituire e pulire secondo necessità. Prestare attenzione all’eventuale presenza di connessioni allentate tra i moduli. Potrebbero essersi allentate e aver dato luogo a mancanza di contatto.

La combiner box può essere un’ottima sede per la ricerca guasti dell’impianto perché è qui che confluiscono i singoli fili a partire dai moduli. Ciascun modulo può essere dotato di un fusibile che dovrebbe essere controllato con il Fluke 393 FC.

Problemi di cablaggio e collegamenti allentati possono anche fare sì che un modulo produca una tensione troppo bassa. Controllare tutti i collegamenti elettrici. Se l’uscita di un modulo è bassa, può indicare che una singola sezione di celle è difettosa. È possibile controllarle mediante il 393 FC in corrispondenza delle scatole di giunzione finché non si individua la causa del problema.

Il Fluke 393 FC fornisce un avviso di polarità audio durante il test Voc. La rilevazione della polarità invertita potrebbe indicare che altri circuiti nella combiner box sono collegati involontariamente in serie, con conseguenti tensioni che superano la tensione massima di ingresso dell’inverter.

Qualsiasi traccia di sporco o ombra sui moduli stessi può causare una riduzione dell’uscita. Sebbene i moduli siano solitamente progettati per essere esenti da manutenzione per diversi anni, potrebbe essere necessario pulirli. Il polline e la polvere possono rappresentare un problema significativo in alcune aree del Paese.

Ricerca Guasti nei Carichi Fotovoltaici

L’impianto fotovoltaico viene utilizzato per alimentare i carichi elettrici degli edifici; eventuali problemi con i carichi si ripercuotono anche sull’impianto. Il primo passo consiste nel controllare i commutatori di carico, i fusibili e gli interruttori con il Fluke 393 FC per vedere se è presente la tensione corretta in corrispondenza del collegamento del carico. Quindi, utilizzare il multimetro 393 FC per controllare i fusibili e gli interruttori automatici. Se si rilevano fusibili bruciati o interruttori scattati, individuare la causa e riparare o sostituire il componente difettoso. Se il carico è un motore, potrebbe essere scattato un interruttore termico interno o potrebbe esservi un avvolgimento interrotto nel motore. A titolo di prova, inserire un altro carico e vedere se funziona correttamente.

Come per qualsiasi impianto elettrico, verificare l’eventuale presenza di fili spezzati e connessioni allentate. Pulire tutte le connessioni sporche e sostituire tutto il cablaggio difettoso. Ad alimentazione disinserita, controllare se sono presenti e riparare eventuali guasti a terra. Se i fusibili si bruciano o gli interruttori scattano nuovamente, è presente un cortocircuito che occorre individuare e riparare.

Se il carico continua a non funzionare correttamente, utilizzare il Fluke 393 FC per controllare la tensione del sistema in corrispondenza del collegamento del carico. Il filo potrebbe essere di sezione insufficiente e potrebbe essere necessario un filo di sezione maggiore. È anche possibile che i fili che giungono ai carichi siano troppo lunghi. Ciò si manifesta con una tensione bassa in corrispondenza del carico. In tal caso è possibile ridurre il carico sul circuito o utilizzare un filo di sezione maggiore.

Ricerca Guasti negli Inverter Fotovoltaici

Probabilmente lavori quotidianamente con azionamenti a velocità variabile, quindi sei abituato a controllare la potenza AC e DC. Anche in un impianto fotovoltaico, l’inverter può guastarsi e causare problemi. L’inverter converte la corrente continua dell’impianto fotovoltaico in corrente alternata per l’uso negli edifici.

Se l’inverter non produce l’uscita prevista, innanzitutto verificare e annotare la tensione di ingresso e il livello di corrente DC di esercizio dell’inverter. Sul lato AC, utilizzare il Fluke 393 FC per controllare la tensione di uscita e i livelli di corrente dell’inverter. Molti di questi impianti sono dotati di un display che indica le prestazioni attuali dell’inverter e dell’impianto. Poiché il 393 FC produce una lettura della misura TRMS, è possibile utilizzare la tensione e la corrente per misurare e annotare l’uscita in kilowatt (kW). Se possibile, utilizzare il display dell’inverter per visualizzare il numero totale di kilowattora (kWh) attuale. Annotare quindi questo valore e confrontarlo con quello annotato durante l’ultima ispezione. Sul lato DC, utilizzare il 393 FC per controllare la potenza DC e salvare la misura nell’app Fluke Connect™ sul telefono.

Se l’inverter non produce la giusta quantità di potenza, potrebbero esserci diversi problemi, tutti facilmente controllabili con il Fluke 393 FC:

• Fusibile Bruciato: Verificare se i fusibili sono integri.
• Interruttore Scattato: Ripristinare gli interruttori.
• Cavi Spezzati: Controllare e sostituire eventuali cavi difettosi.

Utilizzare il 393 FC per misurare l’uscita lato AC dell’inverter; il carico sull’inverter potrebbe avere un fabbisogno di corrente troppo elevato. Con il doppio display che visualizza la tensione e la frequenza AC, è possibile determinare se l’uscita AC dell’inverter funziona correttamente.

L’inverter può essere collegato all’utenza locale. L’erogazione di corrente AC dell’inverter varia al variare del livello dell’irraggiamento solare sull’array. L’inverter mantiene la tensione e la fase di uscita corrette per l’utenza. Eventuali problemi di tensione da parte dell’utenza possono provocare l’arresto dell’inverter. In tal caso, contattare il fornitore dell’utenza per le opportune riparazioni.

Ricerca Guasti nelle Combiner Box

Durante la ricerca guasti nelle combiner box, le misurazioni e i calcoli dell’amperaggio sono fondamentali per stabilire se gli array fotovoltaici funzionano correttamente. La misurazione della corrente sui singoli array o la combinazione delle misurazioni di corrente aiutano a determinare l’eventuale malfunzionamento di una cella.

Il design più sottile della ganascia del multimetro a pinza Fluke 393 FC consente la presenza di diversi conduttori nella ganascia per misurazioni di corrente combinate anche in spazi ristretti o stipati, come l’inverter o le combiner box.

Conclusione

Ora che abbiamo analizzato i principali fattori che possono colpire un impianto, avrai capito che la manutenzione e una buona progettazione iniziale dell’impianto sono due fattori principali per contrastare molti dei guasti analizzati. Nonostante tutte le precauzioni, cure e le opere di manutenzione, potrebbe rivelarsi utile assicurare il proprio impianto fotovoltaico stipulando un’adeguata polizza assicurativa, così da salvaguardare i moduli da eventuali danni e guasti, possibili furti e cali di rendimento.