Il fotovoltaico che resiste agli sbalzi climatici

I dati indicano che, come conseguenza del riscaldamento globale, assisteremo a una maggiore instabilità delle oscillazioni tra condizioni meteorologiche estreme. Secondo i ricercatori questo fenomeno, da loro denominato "Climate Whiplash", ossia sbalzo climatico, ha origine nel riscaldamento della regione artica e nel cambiamento climatico.1 <a href="https://e360.yale.edu/features/climate-whiplash-wild-swings-in-extreme-weather-are-on-the-rise" target="_blank">https://e360.yale.edu/features/climate-whiplash-wild-swings-in-extreme-weather-are-on-the-rise</a>  Ciò potrebbe comportare un aumento di oscillazioni estreme tra gelo e disgelo e, di conseguenza, la necessità di pannelli solari più affidabili. In condizioni di umidità e di variazioni di temperatura fuori controllo, le prestazioni del fotovoltaico non sono tutte uguali. Un sistema dalle scarse prestazioni limiterà la vostra sostenibilità e il ritorno economico.

Nell'arco dei suoi 35 anni e con più 30 milioni di pannelli prodotti, SunPower è l'azienda che vanta i maggiori investimenti in R&S2 In base agli investimenti cumulativi dal 2007 al 2018. Osborne. " Analisi della spesa R&S di 21 produttori di fotovoltaico". PVTech.com 2019. per migliorare le prestazioni della propria tecnologia fotovoltaica in condizioni climatiche avverse. I pannelli Maxeon, il nostro prodotto di punta, mantengono la loro potenza da 2 a 3 volte meglio rispetto ai pannelli convenzionali3 Jordan et al., Robust PV Degradation Methodology and Application. PVSC 2018. e sono coperti dalla garanzia più sicura del settore fotovoltaico.4 In base all'analisi delle garanzie riportate nel mese di gennaio 2019 sui siti web dei 20 principali produttori secondo i dati di IHS per il 2018.  I pannelli Maxeon hanno inoltre un basso tasso di reso in garanzia, solo dello 0,005%, calcolato su più di 15 milioni di pannelli.5 "A Comparative Study: SunPower DC Solar Module Warranty Claim Rate vs. Conventional Panels". SunPower Corporation. 2019.

Lavoratori SunPower ultimano la rifinitura sui pannelli Maxeon, il nostro prodotto di punta.

Progettato per l'affidabilità

Quando le temperature oscillano da molto fredde a molto calde, le celle metalliche e i nastri fotovoltaici all'interno dei pannelli solari si contraggono e si espandono a ritmi differenti. Nel tempo ciò può causare la rottura delle celle prive di una solida base metallica. La base in rame brevettata conferisce alle celle SunPower^® Maxeon^® la flessibilità necessaria per resistere in condizioni avverse, quando solitamente le altre celle si rompono.

Questo effetto si aggrava se la pioggia, la neve o l'aria delle zone costiere lasciano entrare umidità nel pannello solare a temperature sopra la soglia di congelamento. In seguito, in corrispondenza della fase fredda di questo ciclo, quest'acqua può congelare e il ghiaccio che ne deriva, espandendosi, può danneggiare l'area circostante.

È esattamente quello che succede quando le strade sono soggette a geli e disgeli. Con temperature sopra la soglia di congelamento, l'umidità penetra all'interno di qualsiasi piccola crepatura presente nella pavimentazione stradale. Poi, quando le temperature calano, l'acqua comincia a congelare e a espandersi dall'interno del manto crepato, allargando la fessura. Quando diventa ghiaccio, l'acqua si espande del 10%, riuscendo ad applicare nell'espansione una pressione di oltre 206 MPa. In breve, che si tratti di strade o di pannelli solari, è inevitabile che l'acqua ghiacciata provochi danni che si originano all'interno dei materiali. In seguito, quando in condizioni meteorologiche più calde il ghiaccio si scioglie nuovamente, il ciclo dei danni ricomincia da capo.

Lo stesso meccanismo che durante gli inverni distrugge le strade provoca anche una perdita di potenza in pannelli solari di qualità inferiore.

Oltre a prevenire la rottura, le celle Maxeon con base di rame stagnato contrastano la corrosione, che nei pannelli convenzionali può essere causa di depotenziamento e malfunzionamento.

SunPower ha inoltre progettato i propri pannelli senza l'utilizzo di fogli incapsulanti di EVA, un materiale utilizzato in più del 90% dei pannelli solari.6 International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV), marzo 2019.  I ricercatori hanno dimostrato che, a basse temperature, i moduli con EVA non sono resistenti allo stress fisico7 Effect of Encapsulation Modulus on the Response of PV Modules to Mechanical Stress, Rafal Mickiewicz et al, Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems. , a causa del fatto che l'EVA diventa rigido, trasmettendo lo stress alle celle sottostanti. È più probabile che si verifichino crepature in un materiale incapsulante fragile con celle fragili piuttosto che nel design robusto di Maxeon, che può piegarsi e rimanere collegato elettricamente anche in presenza di crepature. Queste ultime, come illustrato nel video precedente, possono in effetti rappresentare un rischio serio.

Collaudiamo in modo rigoroso

Determiniamo le caratteristiche dei pannelli Maxeon attraverso un test rigoroso chiamato test di umidità e congelamento, che simula gli sbalzi di un ciclo di gelo e disgelo. Il test prevede un'oscillazione di temperatura da -40 a +85 °C, per 5 cicli al giorno, con un'elevata esposizione all'umidità (85% UR) in corrispondenza della fase superiore del ciclo. 

Tecnici SunPower caricano un pannello Maxeon in una camera per test da laboratorio.

I test rivelano che questo tipo di stress non ha quasi alcun impatto sui pannelli SunPower, anche dopo 380 cicli (38 volte in più di quanto richiesto dalle norme di certificazione). I pannelli convenzionali, invece, presentano una perdita di potenza dopo un numero di cicli tra i 10 e i 20.

I fenomeni meteorologici estremi potrebbero rappresentare la nuova normalità, ma SunPower persegue incrollabile la propria mission: cambiare il modo in cui diamo energia al nostro mondo. Come i nostri clienti resistono al cambiamento climatico, così i nostri pannelli sono progettati per resistere a condizioni estreme. Insieme possiamo fare la differenza nella lotta contro il riscaldamento del nostro pianeta.