La Germania, nota per le sue pratiche sostenibili e la coscienza ambientale, si trova ad affrontare un problema urgente nel settore dell’energia solare. Il problema è legato all'invecchiamento precoce del backsheet dei moduli solari da 10 GW utilizzati in diversi luoghi. Ciò ha portato a un calo dell’efficienza dei pannelli solari e delle prestazioni del sistema. Tuttavia, esistono soluzioni al problema, come esploreremo in questo articolo.
Il problema dell’invecchiamento del backsheet
Un backsheet è uno strato isolante sul retro di un modulo del pannello solare. La sua funzione principale è quella di proteggere gli strati interni del pannello da fattori ambientali esterni come radiazioni UV, alte temperature, acqua e ioni negativi.
Il degrado del backsheet è riconosciuto come una delle principali cause di guasto dei pannelli fotovoltaici. Questo costituisce un problema particolare in caso di degrado precoce, che marca gli strati di poliestere alluminato di scarsa qualità. L’impatto negativo del degrado prematuro del backsheet si estende oltre il pannello solare stesso poiché ne vengono colpiti tutti i tipi di celle solari. Questo problema è evidente su tutte le scale di installazioni solari, dai piccoli sistemi su tetto alle installazioni su scala industriale.
Sfondo
Il degrado del backsheet è ormai da tempo motivo di preoccupazione a livello globale; una tendenza che più tardi raggiunse la Germania. Nel 2013, i ricercatori del Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems hanno inaugurato un progetto completo per analizzare la prevalenza dell’invecchiamento del backsheet su 100 MW di pannelli fotovoltaici installati in Germania. Il degrado del backsheet è risultato essere un problema significativo in quanto rappresentava circa l'80% dei guasti segnalati.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che il grado di degrado del backsheet variava a seconda del sito di installazione, con i pannelli installati nelle zone costiere e alpine quelli più colpiti. Questa tendenza è coerente con gli studi condotti a livello mondiale ed evidenzia il problema generale del degrado del backsheet.
Cause dell'invecchiamento del backsheet
Vari fattori possono causare l'invecchiamento del backsheet, tra cui agenti atmosferici, errori di produzione, qualità, riparazione ed errori di installazione. Il motivo principale del deterioramento dei backsheet sono le radiazioni ultraviolette: questo perché il backsheet contiene polimeri e coloranti non resistenti ai raggi UV, che li fanno accumulare calore durante il giorno e diventano fragili nel tempo. Inoltre, l’esposizione ad alte temperature, acqua e ioni negativi può accelerare significativamente il processo di invecchiamento. Questi fattori lavorano insieme in modo tale che, nel tempo, fanno sì che il backsheet perda le sue proprietà protettive, portando al rallentamento dell’intero sistema solare.
Rilevazione di danni al backsheet
Dato che il degrado del backsheet influisce in modo significativo sulle prestazioni dei moduli solari, è essenziale riconoscerne l’entità e monitorarne le tendenze. Le questioni che dobbiamo considerare quando valutiamo il danno del backsheet sono la dimensione, la forma e la gravità del danno. I metodi utilizzati finora per rilevare tali danni prevedono l’ispezione visiva dei pannelli, sebbene questo processo sia impegnativo, dispendioso in termini di tempo e inevitabilmente soggetto a errori umani.
Per affrontare questo problema, i ricercatori hanno iniziato a sviluppare metodi non distruttivi volti a rilevare e misurare i danni del backsheet in modo più accurato. I metodi a ultrasuoni e di apprendimento automatico forniscono un rilevamento dei danni più accurato e sono complementari alle ispezioni visive. Pertanto, questi metodi consentono una migliore analisi su periodi più brevi.
Soluzioni
Se rilevato tempestivamente, il danno al backsheet può essere risolto rapidamente, impedendone la diffusione e promuovendo la vitalità del sistema a lungo termine. Esistono tre soluzioni principali per riparare i danni del backsheet.
Innanzitutto, le sezioni danneggiate del backsheet possono essere riparate direttamente sui pannelli solari coprendo le aree problematiche, rendendole immuni dagli effetti degli agenti atmosferici o utilizzando altri metodi come il nastro autoadesivo.
In secondo luogo, sostituire del tutto il backsheet è una soluzione efficace, soprattutto se i pannelli solari sono ancora nel periodo di garanzia.
Infine, la manutenzione proattiva e l'ispezione frequente dei pannelli possono prevenire o identificare tempestivamente i problemi, riducendo il rischio di danni significativi. Ciò richiede l’implementazione di sistemi di monitoraggio e rilevamento all’avanguardia.
Conclusione
Il problema dell’invecchiamento prematuro del backsheet è un problema comune in tutto il settore dell’energia solare e la Germania non fa eccezione. Il problema è causato dalle condizioni meteorologiche e dalla scarsa qualità della produzione, che portano al calo delle prestazioni del sistema in un periodo relativamente breve. Sebbene sia complicato rilevare con precisione i danni del backsheet, sono disponibili diversi metodi per raggiungere questo obiettivo. Se rilevato tempestivamente, riparare o sostituire i backsheet è un processo relativamente semplice. Inoltre, l’implementazione di una manutenzione proattiva e di ispezioni regolari può evitare la possibilità di danni estesi. La comunità scientifica può lavorare allo sviluppo di backsheet di migliore qualità che siano più adatti alle condizioni meteorologiche irregolari e ai requisiti di qualità superiore degli impianti solari.