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La ricerca Enel sulle tecnologie fotovoltaiche Gianluca Gigliucci Enel Ingegneria & Ricerca Giornata di Studio su tecnologie, tecniche impiantistiche e mercato del fotovoltaico Mondello, 15 Ottobre 2012 Il mondo Enel Il mercato del fotovoltaico nel mondo Europe Asia Pacific America 2000 dC 1.400 MW China 2011 dC 69.700 MW Middle east africa Rest of the world Source: EPIA, Global Market Outlook for Photovoltaics until 2016, May 2012. 3 Il mercato del fotovoltaico in Italia 2012 15,6 GW 445.000 Source: GSE, Atlasole, Ottobre 2012. Previsioni Source: EPIA, Global Market Outlook for Photovoltaics until 2016, May 2012. 4 Laboratorio Solare di Catania Mission • Individuare le tecnologie in grado di garantire la generazione di elettricità a basso costo da fonte solare Strumento di competitività • Prevedere in modo accurato l’energia producibile per l’intera vita da impianti fotovoltaici • Definire le metodologie ottimali di esercizio e manutenzione di ciascuna tecnologia • Prevedere la producibilità degli impianti a 72 ore L’evoluzione del laboratorio: 2007 - 2012 2007 2012 Il laboratorio fotovoltaico oggi Principali attività • Test moduli outdoor: verifica delle prestazioni in condizioni reali Camere climatiche Simulatore solare Stazione meteo • Test moduli indoor: verifica dei dati di targa dei moduli commerciali ed analisi malfunzionamenti in condizioni di invecchiamento accelerato • Test di sistemi completi: test di sistemi al suolo e integrati negli edifici, test di sistemi a concentrazione • Modellazione di moduli e impianti: sviluppati modelli elettrici e a reti neurali per predire le prestazioni in energia con errori minori dell‘1% Test moduli e sistemi outdoor Il laboratorio fotovoltaico Enel consente di verificare e prevedere le prestazioni di componenti e impianti nelle reali condizioni di esercizio • Diagnostica remota impianti: messo a punto un sistema di diagnostica per l’ottimizzazione dell’esercizio degli impianti • Previsione della produzione a 72 ore: accoppiamento di previsioni meteo con modelli di impianto o utilizzo di algoritmi genetici Il know-how sviluppato fino ad ora • Test di tutte le principali tecnologie sul mercato e innovative • Moduli c-Si: oltre 20 tecnologie già provate, sia monocristallino che policristallino e tegole fotovoltaiche • Moduli a film sottile: oltre 10 tecnologie, compresi moduli a giunzione multipla (doppia e tripla) e eterogiunzione • Sistemi a concentrazione: 3 tecnologie già testate, 1 in corso di caratterizzazione, 4 da testare nell’ambito del progetto SCOOP. • Tecniche dedicate per la caratterizzazione di tecnologie non convenzionali (film sottili, giunzioni multiple, spettro solare) • Modelli fisici avanzati per l‘identificazione delle tecnologie e delle modalità di installazione più adatte a ciascuna località • Sistema avanzato di monitoraggio, diagnostica e forecasting per l’ottimizzazione dell’esercizio delle centrali fotovoltaiche Collaborazioni Nazionali e Internazionali Sophia (EU-FP7, Laboratori di ricerca sul fotovoltaico) Sviluppo e validazione delle migliori tecniche per la caratterizzazione di moduli e impianti fotovoltaici e modellazione del decadimento delle prestazioni nell’intera vita SCOOP (Industria 2015, Fotovoltaico a concentrazione) Creazione di una filiera industriale Italiana per lo sviluppo e la commercializzazione di sistemi fotovoltaici a concentrazione APOLLON (EU-FP7, Fotovoltaico a concentrazione) Sviluppo di sistemi concentrazione innovativi fotovoltaici a Condivisione a livello europeo delle migliori tecniche di misura dello spettro solare RSE (Ricerca di Sistema, Fotovoltaico piano) Confronto delle prestazioni di impianti fotovoltaici in siti differenti (Pisa, Milano) EPRI Fotovoltaico piano e a concentrazione Verifica delle prestazioni di impianti piani e a concentrazione in condizioni di elevato irraggiamento (Colorado, USA) Alcuni risultati significativi Valutazione delle prestazioni nel lungo periodo Efficienza media mensile (riportata alle condizioni di riferimento) Le prestazioni effettive e il decadimento del tempo delle nuove tecnologie ha grande variabilità Le misure in campo risultano fondamentali per valutare gli investimenti in modo affidabile Indagine del decadimento prestazionale Tecnologia non degradata Tecnologia degradata Analisi della resistenza all’invecchiamento Effetti evidenti Delaminazione Cicli di invecchiamento in camera climatica (-40°C÷+80°C) 20h Formazione di bolle retro-modulo 4h n. matr. 916 n. matr. 224 n. matr. 910 Analisi della resistenza all’invecchiamento Effetti invisibili a occhio nudo Immagine elettroluminescenza Tipi di difetti individuabili: • Non uniformità del processo di produzione • Rotture e cortocircuiti locali • Delaminazioni a livello locale, che avviano processi di degradazione Immagine termografica Foto pannello Caratterizzazione di sistemi a concentrazione Indagini sperimentali • Caratterizzazione delle prestazioni di moduli singoli e dell’intero sistema • Valutazione dell’affidabilità • Sensibilità ai parametri ambientali e allo spettro solare Monthly AC Efficiency [%] 35 30 25 20 15 10 5 100 200 300 400 500 600 DNI [KWh/m2 ] 700 800 900 1000 Monitoraggio, diagnostica e forecasting Meteo forecast 72h Analisi performance Acquisizione dati on-line Modelli di moduli, stringhe, impianto Sistema di monitoraggio, diagnostica e forecasting Enel Ricerca Diagnistica remota e ottimizzazione manutenzione Forecast produzione fotovoltaica La diagnostica remota permette di ottimizzazione l’esercizio e la manutenzione degli impianti, massimizzando i ricavi ottenuti. L’edificio Laboratorio di prova per gli edifici del futuro Già esempio di eccellenza L’edificio del futuro • Edificio progettato negli anni ‘80 come dimostrativo di concetti innovativi per il risparmio e energetico • Differenti tipologie di moduli di facciata passive per il risparmio energetico Edificio laboratorio per lo studio di: • Integrazione rinnovabile negli edifici • Componenti ad alta efficienza e risparmio energetico • Domotica Il laboratorio solare Enel di Catania: ricerca avanzata al servizio del business THE REAL REVOLUTION IS NOT TO CHANGE THE WORLD RATHER THAN CHANGING THE PLANET, WE HAVE ALWAYS PREFERRED TO CHANGE OURSELVES