Curva di produzione fotovoltaica: riconoscere ombre, clipping e guasti dalla forma

La curva di produzione fotovoltaico è l'andamento della potenza prodotta durante il giorno, quarto d'ora per quarto d'ora. In una giornata serena ha una forma regolare, che dipende dall'orientamento dei moduli; ombre, clipping dell'inverter, guasti e riduzioni di potenza la deformano in modi diversi e riconoscibili. Saperli leggere permette di capire cosa è successo prima ancora di andare sull'impianto.

Com'è fatta una curva di produzione fotovoltaica normale

La forma di riferimento è quella di una giornata serena, e dipende da come sono montati i moduli:

• moduli rivolti a sud: la produzione sale dal mattino, raggiunge il massimo intorno al mezzogiorno solare e scende verso sera, con una curva simmetrica. Con l'ora legale il mezzogiorno solare cade circa un'ora più tardi sull'orologio;
• moduli a est e a ovest: il profilo giornaliero è più largo; con moduli verticali bifacciali la produzione è maggiore al mattino e al pomeriggio che a mezzogiorno;
• inseguitori monoassiali o biassiali: seguono il sole e rendono la produzione più stabile nelle giornate serene.

Per leggere bene la curva di un impianto conviene quindi avere una giornata serena di riferimento dello stesso impianto, in un periodo vicino dell'anno. Il confronto con quella giornata dice più di qualsiasi regola generale.

La curva letta dal contatore fiscale è fatta di medie su 15 minuti. Un evento di pochi minuti, come un breve distacco dell'inverter, appare attenuato o non si vede. Come si legge una curva quartoraria è spiegato in curva di carico quartoraria.

Come si riconosce il clipping dell'inverter

Il clipping si ha quando la potenza in corrente continua che arriva dai moduli supera il limite di ingresso dell'inverter. Di solito l'inverter allora si autolimita: sposta la tensione oltre il punto di massima potenza e riduce la corrente. La potenza in uscita resta costante anche se l'irraggiamento cresce.

Nella curva il clipping si vede come un tetto piatto nelle ore centrali delle giornate più soleggiate, sempre allo stesso livello. Non è necessariamente un guasto: spesso gli impianti sono progettati con una potenza dei moduli superiore alla potenza in alternata dell'inverter (rapporto DC/AC maggiore di 1). Alcune schede tecniche di inverter, per esempio, indicano una potenza massima del generatore fotovoltaico ben superiore alla potenza nominale in uscita.

Ci sono però tetti piatti che non sono clipping di progetto:

• limitazione per temperatura: alcuni inverter si autolimitano quando la temperatura interna è troppo alta. Il tetto compare nelle giornate calde ed è più basso del solito;
• limitazione impostata: un limite di potenza configurato sull'inverter o sul controllore di impianto;
• riduzione richiesta dalla rete: per gli impianti fotovoltaici ed eolici connessi in media tensione con potenza di almeno 100 kW, la procedura RiGeDi di Terna (Allegato A.72 al Codice di rete) prevede la riduzione della produzione con una modulazione tra 0% e 100% o il distacco dell'impianto, per la sicurezza del sistema elettrico. In questo caso il tetto, o lo zero, inizia e finisce a orari precisi.

Il criterio pratico: un clipping di progetto si ripete allo stesso livello in tutte le giornate di sole forte; un tetto che cambia livello o che compare all'improvviso va spiegato.

Come si riconoscono le ombre nella curva

Un'ombra prodotta da un ostacolo fisso, come un edificio, un albero o un'altra fila di moduli, dipende dalla posizione del sole. Per questo nelle giornate serene produce un avvallamento alla stessa ora, giorno dopo giorno, che si sposta lentamente con le stagioni man mano che cambia il percorso del sole. I metodi di analisi descritti dall'IEA PVPS cercano proprio questa firma: la perdita confrontata con l'ora del giorno e con l'altezza del sole.

Ombre nuove compaiono all'improvviso. Nei casi documentati dall'IEA PVPS ci sono la vegetazione cresciuta davanti ai moduli e un ponteggio montato vicino all'impianto. Se l'ombra è piccola, può non vedersi nella curva totale dell'impianto: le perdite modeste si confondono con le normali variazioni e servono misure più dettagliate, come la tensione dei campi fotovoltaici.

Come si riconosce un guasto di inverter o di stringa

Un guasto che mette fuori servizio una parte dell'impianto produce un gradino: da un certo momento la curva conserva la sua forma ma è più bassa, in proporzione alla parte persa. L'IEA PVPS riporta, tra gli altri, il caso di un impianto con tre inverter in cui il guasto di uno di essi ha ridotto stabilmente la produzione, e quello di un inverter con due stringhe in cui l'interruzione di una delle due ha dimezzato la resa.

Altre firme tipiche:

• zero in pieno giorno: impianto fermo per guasto, intervento delle protezioni, mancanza di rete o distacco;
• cali a metà giornata nelle ore di massima produzione: possono dipendere dall'intervento delle protezioni di tensione. L'IEA PVPS documenta un inverter che si scollegava quando la tensione di rete raggiungeva 1,1 volte il valore nominale, nelle ore di produzione più alta;
• riaccensione tardiva al mattino o spegnimento anticipato rispetto agli altri giorni: da verificare sull'inverter.

La curva del contatore fiscale dice che una parte della produzione manca e da quando; non dice quale inverter o quale stringa. Per localizzare il guasto servono i dati degli inverter o dello SCADA: vedi monitoraggio dell'impianto fotovoltaico con il contatore fiscale.

Come si riconoscono sporco, neve e nuvole

• Sporco: abbassa la curva poco alla volta, senza cambiarne la forma. La pioggia intensa in genere pulisce i moduli e la curva torna su: un recupero dopo un temporale è un indizio di sporco. I moduli poco inclinati sono i più esposti.
• Neve: produzione quasi nulla o molto bassa finché i moduli restano coperti, poi la produzione risale quando la neve si scioglie o scivola via.
• Nuvole: salite e discese irregolari, diverse da un giorno all'altro e senza un orario fisso.

Distinguere un calo dovuto al meteo da un guasto è il tema di calo di produzione fotovoltaica: nuvole o guasto?.

Le firme in sintesi

Attenzione ai buchi: un quarto d'ora senza dato non è un quarto d'ora a zero. Prima di cercare un guasto, verifica che la curva sia completa: vedi dati mancanti nella curva di carico.

Come avere la curva di ieri ogni mattina

Queste analisi funzionano se la curva arriva subito, non a mese chiuso. enerdata legge via GSM il contatore fiscale e porta la curva di ieri ogni mattina e quella di oggi a richiesta, aggiornata all'ultimo quarto d'ora, anche quando lo SCADA non risponde. Trovi i dettagli nella pagina sulla telelettura dei contatori.

Domande frequenti

Il clipping è un difetto dell'impianto?

Non necessariamente. Spesso è una scelta di progetto: la potenza dei moduli è più alta di quella dell'inverter e nelle ore di sole forte l'inverter si autolimita. Diventa un problema se il tetto cambia livello senza motivo.

Come capisco se un calo è dovuto a un'ombra?

Un'ombra da ostacolo fisso si ripete alla stessa ora nelle giornate serene e si sposta lentamente con le stagioni. Un calo che compare a orari diversi è più probabilmente dovuto alle nuvole.

Dalla curva del contatore capisco quale inverter è guasto?

No. Il contatore misura la produzione complessiva: la curva mostra quanto manca e da quando, ma per sapere quale inverter o stringa servono i dati di monitoraggio degli inverter.

Perché la curva ha un tetto piatto anche con poco sole?

Se il tetto è basso e non dipende dall'irraggiamento, può essere una limitazione impostata, una limitazione per temperatura o un comando di riduzione della potenza. Verifica il registro eventi dell'inverter e del controllore di impianto.