Gli inverter aiutano a combattere il PID con l'evoluzione della tecnologia solare

Di Kelsey Misbrener | 24 gennaio 2023

Gli inverter di stringa Yaskawa Solectria su un progetto solare a film sottile.

Il potenziale degrado indotto (PID) ha perseguitato l’industria solare sin dalle sue origini. Questo fenomeno si verifica quando il lato CC ad alta tensione di un progetto solare viene installato accanto ad altre apparecchiature con tensione diversa. La discrepanza può indurre la migrazione del sodio, dove gli elettroni racchiusi nel vetro del modulo fuoriescono e accelerano la degradazione del modulo.

"Questa grande grandezza intrinseca guida questo comportamento PID, se i moduli o l'elettronica di potenza non sono progettati in un modo particolare per mitigarlo", ha affermato Steven Marsh, direttore senior della tecnologia e del design presso lo sviluppatore su larga scala Origis Energy.

I moduli a film sottile sono più suscettibili al PID a causa della loro tensione più elevata e della composizione del materiale, ma anche i pannelli in silicio cristallino sono a rischio se sono presenti difetti nei wafer. Lo sviluppatore Silicon Ranch dà priorità alla funzionalità anti-PID per gli inverter di stringa su entrambi i tipi di progetti.

"Sono realizzati in modo diverso, ma è la stessa preoccupazione generale che deve avere un progettista solare, ovvero questi piccoli punti deboli nei pannelli solari, da cui ti proteggi con le funzionalità anti-PID nei tuoi inverter", ha affermato Nick de Vries, SVP di tecnologia e gestione patrimoniale al Silicon Ranch.

Quando viene lanciata una nuova tecnologia per i pannelli, spesso è necessario del tempo per affinare il prodotto e ridurre il rischio di PID. I primi modelli di moduli bifacciali vetro su vetro avevano problemi con il PID, ma da allora i produttori hanno fatto passi da gigante, ha affermato Marsh.

"[Il PID] ritorna di tanto in tanto man mano che la tecnologia si evolve, proprio perché è molto nuova ed è in evoluzione. È una condizione molto impegnativa che i moduli devono attraversare", ha affermato.

Gli inverter centrali sono una scommessa sicura per evitare il PID. Includono trasformatori integrati con messa a terra negativa, che isolano i lati CC e CA del sistema.

Ma poiché gli inverter di stringa senza trasformatore vengono sempre più utilizzati in progetti più grandi per la loro semplicità di gestione e manutenzione, con pannelli a film sottile e altro, i proprietari dei progetti devono ora considerare la mitigazione del PID.

"Esistono alcuni modi fondamentali per ottenere l'isolamento galvanico e un trasformatore è uno di questi. Sfortunatamente, apportare tale modifica all'assenza di trasformatore crea questo problema", ha affermato Marsh. "Il campo fotovoltaico finirà per fluttuare, e di solito ciò significa che circa la metà dei moduli dell'intero sistema subiranno una polarizzazione negativa rispetto alla terra."

È possibile utilizzare alcuni metodi per evitare il PID negli inverter di stringa senza trasformatore. Gli installatori possono aggiungere un trasformatore di isolamento con messa a terra o mettere a terra il trasformatore elevatore sul lato CA. E i produttori stanno ora aggiungendo hardware e software speciali agli inverter di stringa per combattere il PID.

Marsh ha affermato che esistono due categorie di mitigazione del PID negli inverter di stringa: metodi anti-PID attivi e modalità di ripristino PID passivo. Le soluzioni hardware e software anti-PID attive prendono il lato CC del sistema ed elevano la tensione in modo che tutti i moduli siano fuori terra. D'altro canto, i metodi di recupero PID funzionano di notte per annullare il PID accumulato durante il giorno. Tuttavia, il produttore di film sottile First Solar afferma che i suoi moduli rispondono in modo più favorevole alla funzionalità anti-PID attiva piuttosto che al recupero PID.

Gli inverter di stringa SMA nel progetto a film sottile del Silicon Ranch.

Alcuni produttori di inverter di stringa sul mercato ora includono hardware anti-PID e software di accompagnamento per la protezione dal degrado o vendono accessori separati per eseguire le funzioni di protezione. Ad esempio, CPS America offre CPS Energy Balancer, mentre Sungrow integra hardware anti-PID nei suoi inverter di stringa SG125HV e SG250HX. Sungrow ha iniziato a offrire inverter di stringa anti-PID intorno al 2018.

"All'epoca c'erano dubbi sui tassi di degrado dei pannelli in generale, quindi abbiamo sviluppato la soluzione", ha affermato Daniel Friberg, direttore del prodotto e dell'ingegneria presso Sungrow.

Yaskawa Solectria ha recentemente annunciato una versione anti-PID del suo inverter di stringa serie XGI 1500-250, progettato su misura per funzionare con i moduli a film sottile First Solar.