Sintesi

Con la crescente adozione di impianti fotovoltaici (FV) in ambienti commerciali e industriali, l’attenzione si concentra giustamente sempre di più sui rendimenti finanziari e sulle aspettative di prestazioni accurate. Tuttavia, un aspetto spesso trascurato della diffusione dell’energia solare è la valutazione completa della qualità della rete (PQ), sia prima che dopo l’installazione. Identificando i problemi della rete o delle apparecchiature esistenti e valutando l’impatto degli impianti fotovoltaici sulla qualità dell’alimentazione, le parti interessate possono proteggere le infrastrutture, migliorare le prestazioni e soddisfare gli standard di garanzia e conformità. Questo libro bianco esplora i vantaggi strategici delle valutazioni della PQ nelle installazioni solari, ricavando informazioni dalle operazioni in loco e dai dati dei test raccolti durante le valutazioni del sito a Xalapa, MX, ad esempio.

Comprendere la qualità della rete nel contesto dell’energia solare

La qualità della rete si riferisce alla stabilità e alla purezza dell’energia elettrica fornita a un sistema o distribuita attraverso una rete. Comprende fattori quali la regolazione della tensione, le armoniche, lo sfarfallio e i transitori. Tutti questi fattori possono influire sulle prestazioni delle apparecchiature o indicare problemi sistemici.

Norme applicabili agli impianti solari

I presenti standard PQ per la conformità e il monitoraggio si applicano a tutti gli impianti fotovoltaici:

• IEEE 1547.1 – 2020
• IEC 61000-4-30
• IEEE 519

Lo standard IEEE 1547, ampiamente utilizzato per l’interconnessione delle risorse energetiche distribuite (DER) alle reti elettriche, deve essere preso in considerazione e tutti gli impianti fotovoltaici devono essere conformi. Un recente emendamento, IEEE 1547.1 – 2020, definisce i test di conformità e richiede l’utilizzo di misuratori PQ conformi alla IEC 61000-4-30 Classe A per la valutazione della distorsione di tensione e corrente e altre valutazioni.

Gli impianti fotovoltaici, pur essendo vantaggiosi, possono interagire con la rete in modi complessi. Gli inverter e i punti di connessione possono causare armoniche o fluttuazioni di tensione. Inoltre, le condizioni della rete al di fuori dei parametri previsti possono impedire il funzionamento degli inverter, con un impatto negativo sulla produzione dell’impianto fotovoltaico e il potenziale danneggiamento di componenti costosi.

Senza test PQ prima e dopo l’installazione, può essere difficile identificare la fonte dei problemi PQ causati dall’impianto fotovoltaico, dalla rete esistente o da un’interazione tra i due sistemi. Inoltre, le anomalie possono passare inosservate, causando inefficienze o guasti del sistema evitabili e costosi.

Approfondimenti sul mondo reale: lezioni dal sito di Xalapa

Recentemente è stata condotta una valutazione di un impianto fotovoltaico montato sul tetto di un pergolato a Xalapa, in Messico. Il sistema è in grado di generare 16 kW AC / 16,35 kW DC con due inverter monofase da 10 kW e 6 kW. Lo scopo della valutazione era quello di eseguire un “controllo dello stato di salute” e dimostrare i vantaggi di uno studio PQ per un sistema fotovoltaico. I tecnici in loco hanno utilizzato sia la strumentazione FV che quella PQ per valutare le prestazioni del sistema e l’interazione con la rete. I dispositivi di misura utilizzati sono stati:

• Seaward PV210 IV-curve tracer, uno strumento appositamente sviluppato per verificare se i moduli solari funzionano a un livello uniforme
• Dranetz HDPQ Xplorer Plus, un dispositivo PQ portatile conforme a IEC 61000-4-30 Classe A

Osservazioni e risultati

Identificare i problemi di prestazione del fotovoltaico

Il tracciamento delle curve IV è un metodo per testare i moduli e i sistemi fotovoltaici per valutarne le prestazioni e identificare potenziali problemi. Consiste nel registrare il rapporto tra la corrente (I) e la tensione (V) del modulo. In questo caso, i dati della curva I-V registrati dal Seaward PV210 hanno evidenziato un difetto in una delle tre stringhe solari testate. La causa, che potrebbe essere un problema come la sporcizia, l’ombreggiatura o un guasto hardware, doveva essere ulteriormente analizzata per determinarla. Tuttavia, senza questi dati di test, il difetto potrebbe essere passato inosservato, portando potenzialmente a problemi di prestazioni a lungo termine.

Identificato un problema di armoniche PQ

Utilizzando il misuratore HDPQ, i tecnici in loco sono stati in grado di determinare che le armoniche alle uscite dell’inverter erano molto elevate e ben al di sopra dei limiti IEEE 519 raccomandati. Come illustrato nella Figura 1, la Vthd era pari a circa il 60% e vi erano significative armoniche di ordine pari che non si verificano nella maggior parte dei sistemi di alimentazione. Le armoniche possono provocare il surriscaldamento di dispositivi induttivi come i trasformatori, risonanze, elevate correnti di sequenza zero e problemi di sovratensione, causando infine l’arresto del sistema. È stato necessario effettuare ulteriori indagini per determinare la fonte delle armoniche.

Come mostrato nella figura 2, l’ingresso CC degli inverter ha un valore di circa 11 V, che oscilla a 120 Hz. Si tratta di un valore doppio rispetto alla frequenza fondamentale di 60 Hz e molto probabilmente è dovuto alle significative armoniche del secondo ordine (120 Hz) descritte in precedenza.

Rimanere fuori dai guai con queste pratiche preziose

Eseguire controlli PQ prima e dopo l’installazione. I test PQ prima della messa in funzione dell’impianto FV possono fornire una base per identificare i problemi pregressi e isolare l’installatore FV da problemi preesistenti. I test successivi alla messa in servizio possono poi isolare eventuali difetti di PQ causati dal sistema fotovoltaico stesso.

Questo approccio in due fasi garantisce la disponibilità della rete e assicura che l’integrazione del fotovoltaico non abbia degradato la qualità dell’energia. Per il sito di Xalapa, è difficile stabilire se il problema delle armoniche esistesse già prima della messa in funzione dell’impianto FV o se la causa sia l’impianto FV.

Esecuzione di controlli annuali PQ e di salute elettrica

Verificando la qualità della rete almeno una volta all’anno, i team di progetto possono assegnare la responsabilità dei guasti, convalidare le prestazioni e garantire l’affidabilità a lungo termine.

Correlare le prestazioni del sistema con le metriche PQ

L’esecuzione di test PQ e la correlazione delle metriche PQ con le prestazioni del sistema sono parte integrante del processo di manutenzione del sistema. Questo vi consentirà di identificare i problemi prima che diventino tali e di ottenere una visione più approfondita del potenziale degrado e della salute operativa.

Inclusione dei risultati PQ nei protocolli di accettazione e garanzia

Questo aumenta la responsabilità di tutte le parti coinvolte, dai fornitori agli installatori e ai proprietari degli edifici.

Specificare e installare un contatore PQ fisso e permanente

Un’installazione permanente di contatori PQ è più costosa, ma fornisce molti più dati sugli eventi PQ su base costante. Può anche essere l’opzione migliore per i siti problematici.

Compilazione di registri di garanzia e conformità La creazione di un registro cartaceo dei dati dei test di prestazione elettrica è un passo importante per comprovare le richieste di garanzia. Inoltre, soddisfa i requisiti legali.

Il risultato finale

Come ha dimostrato il progetto Xalapa, un approccio strutturato ai test PQ che incorpori la valutazione della qualità della rete nel ciclo di vita degli impianti solari può mantenere le installazioni in funzione più a lungo e, cosa più importante, tenervi fuori dai guai.

Per ulteriori risorse sulla qualità dell’energia, visitate la pagina dei casi di studio.

Autore

Dranetz Technologies, Inc.

Fonte: https://www.dranetz.com/wp-content/uploads/2025/06/PQ-Solar-White-Paper-FINAL.pdf

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