L'industria del solare si è concentrata storicamente sull'aumento dell'efficienza nella conversione di energia a livello di cella. Tuttavia con l'evolversi del mercato è stato possibile sviluppare soluzioni migliorative con bilanciamento del sistema ed incrementando l'efficienza delle installazioni esistenti a livello di pannello. Poiché le prestazioni di un sistema raramente raggiungono la capacità nominale, soprattutto se si considera l'influenza esterna di condizioni ambientali non ottimali, i componenti Bos diventano fondamentali nel recupero delle perdite di efficienza. Inoltre, come illustrato nell'articolo, il fattore di prestazione di uno specifico sistema solare peggiora nel tempo. I componenti Bos giocano quindi un ruolo sempre più importante per mantenere il livello di prestazioni del sistema e per assicurare il massimo ritorno sull'investimento.
Fattore di prestazione
Data la varietà dei fattori ambientali e dell'efficienza del sistema, tutti i pannelli solari forniscono meno energia rispetto al valore massimo nominale previsto, questa differenza è denominata “fattore di prestazione”. Si utilizza questo fattore per misurare le prestazioni di un impianto dopo aver sottratto le perdite di potenza intrinseche in un sistema fotovoltaico. Si tratta di un parametro completamente indipendente dall'irraggiamento. Il fattore di prestazione viene diffusamente considerato come la miglior misura della qualità del pannello poiché nel calcolo si tiene conto di tutti i componenti e delle relative interazioni. Nei sistemi fotovoltaici il fattore di prestazione è il rapporto tra il rendimento annuo kWhr (Ac) e il rendimento ideale o nominale kWhr (Dc). Il rendimento ideale viene determinato moltiplicando i watt nominali, supponendo condizioni di prova a temperatura ambiente, di tutti i moduli presenti nel sistema per la radiazione annua prevista sul modulo. Quindi le prestazioni vengono declassate per compensare diversi fattori quali efficienze di cablaggio e inverter, disadattamento, invecchiamento, temperatura e così via. In base al Nrel (North American Renewable Energy Laboratory), il fattore di prestazione standard per un sistema fotovoltaico nuovo è solamente del 77%. Si presuppone che le prestazioni del sistema peggiorino nel tempo. In base al Nrel, le prestazioni del sistema peggiorano dell'1% su base annuale. Di conseguenza, dopo vent'anni, le prestazioni del sistema saranno pari all'80% delle prestazioni iniziali già non ottimali. Per un sistema medio si traduce in un fattore di prestazione di appena il 61,6%. I dati effettivi raccolti dalla campagna California Solar Initiative mostrano che molti array non sono in grado di soddisfare neppure le aspettative del laboratorio Nrel. I moduli solari non sono la causa di queste prestazioni non ottimali. La maggior parte dei moduli funziona all'80 o 90% delle proprie prestazioni da nuovi dopo vent'anni. L'invecchiamento dei sistemi, includendo il peggioramento nel disadattamento, la corrosione e i problemi di cablaggio si combinano per aumentare fortemente il deterioramento del sistema. Nella fascia massima dei fattori di prestazione del sistema, un fornitore leader PPA è riuscito a sviluppare sistemi con fattori di prestazione pari a circa l'85%.
Soluzioni per il mantenimento del fattore di prestazione
Il fattore di prestazione è importante poiché determina la qualità dei pannelli e dei sistemi all'installazione, tuttavia esso peggiora per la normale usura nel tempo o altri tipi di danneggiamenti non evidenti. Lo evidenziano i dati di un impianto solare da 30 KW in una casa di edilizia popolare a Oakland, in California. Appena due anni dopo l'installazione, il fattore di prestazione del sistema è diminuito da un valore iniziale del 77% al 67%, ben al di sotto del minimo di riferimento, con una media del 5% annuo. Il deterioramento peggiora negli anni con questa percentuale e comporta una perdita importante nella generazione di energia con conseguente diminuzione del Roi. Fortunatamente sono ora disponibili sul mercato diverse soluzioni. Nel caso illustrato, gli ottimizzatori di potenza SolarMagic di National Semiconductor sono stati installati su circa un terzo del sistema a 204 pannelli. Questa soluzione ha aumentato la generazione di energia complessiva del 22,6% - persino in condizioni non ottimali quali ombreggiatura e squilibrio dei cavi - e il fattore di prestazione è quindi aumentato fino all'82%. Gli ottimizzatori di potenza ricavano il massimo dell'energia generabile da ciascun pannello e sono isolati dagli altri componenti del sistema che non presentano prestazioni ottimali. Nelle prove sul campo, gli ottimizzatori di potenza si sono dimostrati in grado di recuperare fino al 57% dell'energia persa. Diversi fattori possono contribuire al peggioramento delle prestazioni del pannello. Tuttavia, anticipando questo problema e incorporando componenti Bos, quali gli ottimizzatori di potenza, è possibile migliorare il Roi ed evitare impatti potenzialmente devastanti sul sistema.
