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Hotspot fotovoltaico: che cos’è?

Uno dei principali problemi che possono portare alla mancata produzione o alla produzione parziale di un impianto fotovoltaico è il fenomeno dell’hotspot fotovoltaico. Vediamo in breve di cosa si tratta e come si affronta un problema di questo tipo.

Il fenomeno si verifica quando una cella fotovoltaica è oscurata parzialmente a causa di ombreggiamento oppure sporcizia localizzata. In tal caso la corrente di uscita si riduce in proporzione alla quantità di superficie oscurata: se una cella fotovoltaica che genera normalmente 10A viene oscurata a metà, la sua corrente di uscita si riduce a 5A.

La cella ombreggiata smette di funzionare, mentre le altre celle che compongono il pannello fotovoltaico, non essendo ombreggiate, producono corrente e tensione che polarizzano inversamente la cella ombreggiata. Quest’ultima diventa un carico elettrico a tutti gli effetti, e la corrente che la attraversa produce un aumento di temperatura che è proporzionale alla percentuale di superficie della cella che è oscurata surriscaldandola per effetto Joule. Se l’impianto è progettato correttamente interviene il diodo detto di by-pass, che appunto scavalca il modulo riducendo la producibilità dell’impianto. I diodi di bypass servono a cortocircuitare il pannello fotovoltaico in avaria, così facendo il resto dell’impianto può continuare a funzionare correttamente.

Questo effetto si riproduce a cascata in tutto l’impianto fotovoltaico, infatti per la stringa con la cella ombreggiata si registrano valori di tensione e corrente inferiori alle altre stringhe producendo su scala più grande lo stesso effetto che avviene sul singolo modulo: le altre stringhe vedono la stringa in ombra come carico e si genera una corrente inversa diretta verso di essa, con conseguente ulteriore perdita; anche questo effetto può essere limitato grazie all’inserimento di diodi di blocco (sempre che l’impianto sia ben progettato).

Il riscaldamento della cella, nei casi peggiori, può produrre l’effetto di hot spot, cioè di surriscaldamento della cella, fino ad arrivare ad incendiare la cella o sciogliere le saldature. Tale effetto produce un cambiamento irreversibile, cioè un degrado significativo, fino al non funzionamento, nelle prestazioni del pannello fotovoltaico.

Nel prossimo articolo ci occuperemo di come identificare il problema e come risolverlo con l’ausilio di una termocamera e conseguentemente di una verifica termografica.