Pulizia dei pannelli solari: la soluzione EGP contro il soiling impact negli impianti fotovoltaici

Si chiama soiling impact ed è uno dei problemi più frequenti nel campo della tecnologia solare: si crea quando la sabbia, i detriti o la semplice polvere si accumulano sui pannelli fotovoltaici.

A causa dello sporco, la radiazione solare non viene captata al meglio dal modulo, che oltre a non riuscire a generare la corretta quantità di energia, rischia di guastarsi o rompersi.

Il problema del soiling power losses è presente in tutti gli impianti fotovoltaici, ma è un fenomeno molto variabile, e dipende principalmente dall’ambiente in cui è costruito il sito: si passa da un 5% annuo in climi temperati con piovosità moderata, fino al 40% all’anno in climi particolarmente aridi e desertici.

In alcune zone, inoltre, dove è presente il fenomeno della brina notturna e della polvere nella prime ore del mattino, si può generare un ulteriore sedimentazione dello sporco sulla superficie dei pannelli. Un ulteriore inconveniente non facile da rimuovere con i convenzionali strumenti di pulizia.

Ad oggi il metodo tradizionale per combattere il soiling impact è il lavaggio periodico manuale dei pannelli: un procedimento particolarmente dispendioso di risorse economiche, manodopera e acqua, una risorsa che nelle zone desertiche determina anche un ulteriore problema di sostenibilità, specialmente nel caso di impianti di grandi dimensioni.

Basti pensare, ad esempio, al nostro impianto messicano di Villanueva che, adagiato nel torrido clima del semideserto, conta oltre 2,5 milioni di pannelli fotovoltaici.

Che si tratti di misurare, utilizzare nuove tecnologie oppure studiare soluzioni robotiche, per mitigare il soiling impact nei suoi impianti, Enel Green Power è impegnata in una serie iniziative per migliorare gli attuali sistemi di pulizia e che hanno nell’innovazione il loro punto di forza.

 

Misurazione dei soling impact

Il primo approccio nella battaglia contro il Soiling Impact è la capacità di misurare con precisione la perdita di produzione che provoca in ogni luogo.

Per fare questo, vengono utilizzati dei dispositivi che calcolano automaticamente il livello di perdita di energia che causa la sporcizia su ciascun pannello. Il calcolo del Soiling factor si basa sul confronto tra la misurazione di una cella o di un modulo di riferimento e un modulo fotovoltaico. Tutti i dati raccolti vengono analizzati utilizzando un software sviluppato interamente da O&M Cile, che utilizza algoritmi che indicano la migliore strategia di lavoro e il numero adeguato di pulizie annuali. Al momento, in Cile sono stati installate 16 apparecchiature di misurazione, oltre al software implementato nei suoi 8 impianti solari.

Lo strumento sviluppato in Cile si chiama Optimal Soiling Management Tool e consente di definire la strategia di pulizia ottimale per ogni impianto fotovoltaico. Oltre all'utilizzo di tecnologie efficienti per effettuare le pulizie, il software è stato fondamentale per il team O&M in Cile, considerando gli alti costi associati alla pulizia e alle carenze idriche nel deserto di Atacama. In un anno, la spesa OPEX è stata ridotta rispetto al budget: i maggiori risparmi sono stati ottenuti grazie a una strategia di pulizia sempre più efficiente e in grado di sfruttare le situazioni di maggiori risorse, riducendo significativamente il consumo di acqua in tutti gli impianti solari.

 

Le pulizie del futuro dei pannelli fotovoltaici

Il secondo campo di attività di EGP nella lotta al soiling impact è la possibilità di utilizzare gli ASC, nano materiali dispersi in soluzioni generalmente a base alcoolica.

In particolare, una volta nebulizzati sulla superficie dei pannelli, gli ASC creano una sottilissima pellicola che, oltre a proprietà idrofobiche, è anche in grado di disgregare lo sporco e mantenere gli impianti puliti.

Negli anni scorsi, nel nostro Innovation Hub&Lab di Catania abbiamo testato ben sette diverse soluzioni ASC, che hanno mostrato caratteristiche contrastanti: alcuni, infatti, hanno evidenziato un reale vantaggio in termini di energia prodotta/recuperata, mentre gli altri, o non apportano vantaggi o addirittura peggiorano le performance.

Oggi EGP sta valutando la fattibilità dell’investimento negli ASC anche alla luce dei problemi tecnici, come quello legato alla metodologia di applicazione, che ancora comportano.

 

Robot 2.0 al servizio dell’energia rinnovabile

L’uso di soluzioni robotiche per automatizzare i sistemi di pulizia dei pannelli fotovoltaici è un campo di lavoro particolarmente stimolante per Enel Green Power, che ha nel suo Innovation Hub&Lab di Catania uno dei centri di eccellenza in ambito mondiale.

A Catania abbiamo testato, simulando quanto avviene nel deserto di Atacama, in Cile, robot commerciali, che abbiamo messo alla prova in base alle nostre esigenze.

I risultati non sono stati particolarmente incoraggianti, vista la specificità della nostra necessità, i limiti progettuali del robot e le particolarità del terreno.

Contemporaneamente, la nostra divisione E&C è da anni al lavoro su soluzioni robotizzate completamente automatiche, puntando su soluzioni dry, cioè senza il consumo di acqua, e rispondere così alle esigenze dei nostri impianti sudamericani.

In collaborazione con una start-up del settore, abbiamo sviluppato una soluzione robotizzata del tutto innovativa, che senza l’utilizzo di acqua è capace di superare i dislivelli e pulire con grande efficienza anche in situazioni sfavorevoli.

I primi 3 prototipi della start-up italiana sono stati testati ad Adrano, in provincia di Catania, mentre nell’Innovation Hub&Lab, oltre alla soluzione commerciale, abbiamo testato la seconda versione del robot “italiano”. 

La versione 2.0 del robot è poi sbarcata in Brasile, nell’impianto di Ituverava, dove è stata messa alla prova con condizioni di sporcamento reali e dove i moduli sono montati su trackers, che permettono di “inseguire” la posizione del sole durante l’arco della giornata.

I test di a Ituverava hanno confermato quanto di buono avevamo già visto a Catania e ci hanno spinto a lavorare una versione più leggera del robot, da poter spostare con facilità e che costi meno.

Una volta superati i limiti attuali, potremmo disporre di una soluzione utilizzabile su larga scala da poter utilizzare anche per altre finalità, come l’ispezioni dei moduli o le verifiche sugli inseguitori.

Da pochi giorni si è inoltre concluso un beauty contest all’interno del progetto E&C revolution per “Robot for Module Cleaning”, con i quale contiamo di arrivare all’individuazione di una soluzione adatta alle nostre esigenze e rapidamente integrabile negli impianti.

L’obiettivo è far emergere l’esperienza accumulata in questi anni e proseguire sulla strada dell’innovazione legata alle energie rinnovabili.