INTRODUZIONE
La quantità di energia prodotta da un impianto fotovoltaico dipende, oltre che dalla tecnologia utilizzata e dalle caratteristiche del sito di installazione, dalla
efficacia dei processi di gestione finalizzati a tracciarne il funzionamento ottimale ed il ripristino tempestivo in caso di default.
I sistemi di gestione tradizionali (Supervisione e Controllo) a supporto di tali processi presentano una serie di limitazioni sia concettuali che tecniche, originate
soprattutto dalla gestione rudimentale delle Performance Produttive sia per quanto concerne l’attendibilità dei dati rilevati che il confronto con quelli attesi.
In quanto di difficile determinazione, le situazioni di sottoperformance possono permanere inosservate per lunghi periodi provocando significativi impatti
economici. Secondo ricerche condotte da organismi governativi in sede internazionale, impianti gestiti in maniera inadeguata degradano rapidamente dalle
condizioni ottimali (spesso non quelle di prima installazione) causando perdite produttive annue nell’ordine del 8-13% della produzione complessiva. Queste
sono economicamente quantificabili, per un impianto di 1MWp in Italia alle latitudini meridionali, in circa 50-90k€/anno (Conto Energia 2009).
2.1 SUPERVISIONE E CONTROLLO VS CONTROLLO DI PROCESSO
Quasi tutti gli impianti fotovoltaici in campo (almeno quelli operati in logica industriale) sono dotati di Sistemi di Supervisione e Controllo che mirano alla
determinazione dei malfunzionamenti dei dispositivi componenti.
Si tratta infatti di prodotti il cui scopo «by design» non è quello di tracciare il processo produttivo ma di assicurare il funzionamento delle sole componenti
tecnologiche dell’impianto. Questa differenza che può apparire meramente terminologica è invece sostanziale, come sostanziali e ben caratterizzate
merceologicamente sono le differenze tra un Sistema di Supervisione e Controllo ed un Sistema di Controllo di Processo.
Controllare un processo significa valutare in tempo reale e con continuità l’evoluzione del medesimo attraverso la misura delle variabili essenziali ed il confronto
con un modello di riferimento, operando, nel caso di sistemi closed loop, le necessarie correzioni ai fini della ottimizzazione del processo.
In un impianto fotovoltaico il processo da ottimizzare è la produzione di energia elettrica che rappresenta la funzione obiettivo da massimizzare.
2.2 IL PROBLEMA DELLE PERFORMANCE
Il problema delle gestione puntuale delle performance si pone all’attenzione per le precipue caratteristiche del business della vendita di energia incentivata da
rinnovabili. Tale attività ha tempi di ritorno economico lunghi e prevede investimenti iniziali cospicui il cui buon esito dipende esclusivamente dalle capacità di
produrre energia con continuità ed efficienza durante tutta la lunga vita economica dell’impianto. E’ interessante sottolineare ulteriormente come le valutazioni di
ordine economico, nel caso dell’energia, si riverberino direttamente negli ambiti tecnologici della gestione operativa degli impianti. Non esiste infatti, come già
sottolineato, alcun meccanismo di disaccoppiamento tra produzione e vendita tipico della generalità dei mercati.
Volendo quantificare economicamente il problema si può fare riferimento a studi operati sia da agenzie governative (EIA in Europa e NREL e Sandia negli
USA) che da società private. Tali lavori mostrano che gli impianti fotovoltaici oggi in esercizio sottoperformano rispetto ai rendimenti teorici raggiungibili
(ovviamente riferendoci a calcoli unbiased) di percentuali comprese tra il 8% ed il 13%1. Alle latitudini meridionali italiane, con riferimento ad un’un’impianto
fotovoltaico da un 1 MWp, tali perdite corrispondono a mancati ricavi dell’ordine 40/90k€ all’anno.
LA GESTIONE DELLA MANUTENZIONE
Altro discorso non meno rilevante riguarda la mancanza di strumenti software orientati al troubleshooting, alla gestione dell’esercizio e della manutenzione degli
impianti (O&M).
Un impianto fotovoltaico ha teoricamente MTBF (Mean Time Between Failure) relativamente elevati (con riferimento ai pannelli e agli inverter) ma, nella pratica,
sono da considerarsi «failure» ai fini della produzione anche tutte le condizioni di sottoproduzione e le anomalie elettriche minori (i.e. inverter outage, intervento
intempestivo delle protezioni, etc.) che impattano la produzione medesima.
Ne consegue che, come nei sistemi nominalmente considerati a bassa affidabilità, la rilevanza dell’MTTR (Mean Time To Repair), ovvero il tempo medio di
ripristino da una condizione anomala, diviene di grande importanza. Ma la minimizzazione di questo tempo implica la capacità di gestire l’intervento del personale
tecnico reperibile, la disponibilità di sistemi di diagnostica del guasto, la gestione delle parti di scorta, della documentazione tecnica d’impianto, etc.
Settori industriali maturi quali quello delle Telecomunicazioni si sono tradizionalmente misurati con problematiche di alta affidabilità ed hanno sviluppato discipline
di gestione estremamente sofisticate.
In questa prima fase di sviluppo tumultuoso, non tutti gli operatori del settore della produzione di energia da rinnovabili hanno già sviluppato esperienza, capacità
e competenze adeguate all’impegno organizzativo presentato dalla gestione e manutenzione degli impianti per tutta la loro vita utile.
Il problema costituito dall’affidabilità degli operatori è ad oggi correttamente percepito dalla comunità degli investitori, i quali, tuttavia, operando con una logica
comunque estranea a quella industriale, tendono ad affrontare il problema privilegiando strumenti finanziari assicurativi (i.e. performance bond assicurativi) che
non possono certo sussidiare le carenze culturali di un settore produttivo ancora in divenire.
3 LA PROPOSTA
Il sistema, grazie all’acquisizione ed alla correlazione in tempo reale delle misure ambientali con i parametri d’impianto, all’impiego di modelli matematici
sofisticati ed alla elaborazione statistica delle variabili, opera con grande precisione consentendo la individuazione di anomalie minori che se protratte nel tempo
potrebbero impattare la produttività d’impianto. Di seguito alcuni esempi:
la mancata pulizia delle superfici captanti dei pannelli (sabbie sahariane, smog o altre polveri o liquidi nebulizzati specie in ambiente agricolo) impattano sulla
produttività dei sistemi fotovoltaici tipicamente per il 6%-15%. Le politiche di manutenzione preventiva periodica gravano pesantemente sui bilanci e sono di
scarsa efficacia data l’aciclicità dei fenomeni di soiling; EMSS PV consente di attivare tempestivamente interventi di manutenzione mirata tracciandone i tempi di
esecuzione;
l’affidabilità dei pannelli è elevata anche se una scadente progettazione dell’impianto (ombreggiature parziali) può provocare hot-spot che evolvono rapidamente
in anomalie non facilmente rilevabili; EMSS PV consente di evidenziare carenze di progettazione e condizioni permanenti di sottoproduttività;
gli inverter vedono la loro affidabilità (a parte i classici problemi di burn-in) influenzata dalla temperatura interna e dal punto di lavoro nel range ammissibile di
funzionamento; Il sistema consente la rilevazione di cali prestazionali o comunque di parametri elettrici non conformi alle specifiche del fabbricante, consentendo
di intraprendere contromisure tempestive;
il cablaggio ed i relativi quadri elettrici sono interessati dagli effetti atmosferici e sono spesso responsabili di malfunzionamenti anche gravi; Il sistema, grazie alla
correlazione automatica di misure elettriche operate lungo tutta la catena produttiva, consente di rilevare tempestivamente danneggiamenti dei cablaggi, a
conseguente beneficio della produzione e della sicurezza (i.e. misura routinaria della resistenza verso terra degli impianti).
