Cos’è il P.I.D. fotovoltaico
Descrizione del Potential Induced Degradation
L’acronimo P.I.D. sta per Potential Induced Degradation e tradotto significa Degrado Indotto dal Potenziale. Il passaggio a sistemi fotovoltaici di dimensioni sempre maggiori, e quindi l’impiego di stringhe con tensioni sempre più elevate, ha portato ad avere tensioni dai valori negativi sulle celle rispetto a terra, tali da provocare una polarizzazione che porta al corto circuito e allo spegnimento progressivo dei moduli.
Si genera, così un’importante riduzione della performance dell’intero sistema, con un degrado che può arrivare fino al 70%.
Questo effetto di polarizzazione delle celle è causato da correnti parassite che si formano tra le celle e la struttura metallica di supporto dei moduli, connessa a terra. Consiste in una migrazione di cariche negative proveniente dai materiali utilizzati nei moduli fotovoltaici attraverso la cornice che solitamente è collegata a terra.
La continua presenza del Potential Induced Degradation causa nel tempo un appiattimento della curva IV dei moduli e una perdita costante di potenza.
Nei moduli con celle P-Type l’effetto è maggiore in quelli più vicini al polo negativo della stringa, mentre nei moduli con celle N-Type – che necessitano della messa a terra del polo positivo – l’effetto è maggiore in quelli più vicini al polo positivo.
A differenza delle altre cause di deterioramento, il P.I.D. è l’unica che, se fermata in tempo, permette il ripristino del sistema e quindi un recupero della potenza dell’impianto fotovoltaico.
I moduli P.I.D. Free
o High P.I.D. Resistance
non sono immuni dal P.I.D. e possono degradarsi fino al 5%
La Normativa dice che un modulo è P.I.D. Free o High P.I.D. Resistance se supera il test standard IEC 62804.
STANDARD
Condizioni del test:
di perdita di potenza
P.I.D. Free
Sono da considerare “P.I.D. Free” o “High P.I.D. Resistance” i moduli che dopo un test hanno una perdita inferiore al 5% e non evidenziano difetti gravi.
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Si calcola che, con una perdita di potenza del 5% per il fenomeno del P.I.D., in 20 anni si avrà una perdita economica di circa 206.320€. Mentre, nel caso in cui installiamo da subito i dispositivi APID, come prevenzione dal fenomeno P.I.D., l’investimento sarà di 9.280€ senza alcuna perdita, e con un ROI (per acquisto APID), di 12 mesi.
Le cause del P.I.D.
Per quali motivi si sviluppa il P.I.D.
Negli impianti fotovoltaici installati prima del 2008 il polo negativo delle stringhe (o positivo a seconda della tipologia di cella) è connesso a terra.
Questa connessione, però, non è più compatibile con la struttura della nuova generazione di inverter Transformerless (privi di trasformatore di isolamento) perché creerebbe un cortocircuito verso terra. Questo fa sì che, durante il funzionamento dell’inverter, la tensione di stringa vada a “centrarsi” sul potenziale zero di terra. Se tra il positivo e il negativo di una stringa abbiamo 700V, il polo positivo della stringa si troverà a circa +350V rispetto alla terra, mentre il polo negativo si troverà a circa -350V; le tensioni potrebbero essere diverse a causa di asimmetrie dovute alla progettazione dell’inverter, ma il principio rimane lo stesso.
Queste alte tensioni sui poli innescano delle correnti parassite che attraversano tutto il modulo, fino a provocare l’effetto P.I.D. fotovoltaico. È importante precisare che i moduli fotovoltaici sono certificati per tensioni operative positive di 1000V DC e non per tensioni negative.
Nei moduli N-Type (Sunpower o BenQ di vecchia generazione), che necessitano della messa a terra del polo positivo, il problema è la sostituzione degli inverter, perché nei modelli attualmente installati non è possibile posizionare il positivo a terra: questo è il motivo per cui insorge il P.I.D., che porta alla diminuzione di potenza del pannello fotovoltaico.
Le altre cause sono:
Effetti del Potential Induced Degradation
Gli effetti, che la presenza del P.I.D. fotovoltaico provoca, possono essere contenuti e nel tempo riassorbiti, solo se si interviene con una certa tempestività.
Il degrado e la perdita di potenza dell’impianto fotovoltaico possono stravolgere il business plan ideato nella fase di progettazione di un impianto fotovoltaico, con conseguenze economiche molto gravi ed esponenziali.
Un esempio italiano
Di seguito riportiamo un esempio di danno economico dovuto al Potential Induced Degradation.
Qui vediamo l’impianto fotovoltaico da 1MW di un nostro cliente italiano, dove il degrado da P.I.D., iniziato nel 2012, in due anni ha raggiunto il 6,69%, con un danno economico di € 66.000. Se nel 2014 non fosse stato installato APID, nel 2020 la percentuale di calo di potenza avrebbe raggiunto il -15%, con una perdita economica totale di € 525.000.
Gli effetti tecnici del degrado e della perdita di potenza nei pannelli fotovoltaici sono fondamentalmente due:
- La polarizzazione P.I.D. , che causa lo spegnimento delle celle fotovoltaiche mono/policristallino con tecnologie P-Type/N-Type
- Elettro corrosione del TCO, un fenomeno che innesca una reazione elettrochimica tra l’umidità e il sodio all’interno del vetro di copertura dei moduli, causata dalle correnti di perdita tra celle e terra. Il danno è irreversibile e necessita la sostituzione dei moduli.
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