Quali sono i componenti degli impianti solari fotovoltaici sui tetti?

Sulla base degli obiettivi globali di neutralità carbonica, impianto fotovoltaico solare (FV) sul tetto le installazioni continuano ad aumentare. Le installazioni fotovoltaiche distribuite a livello globale erano pari a 120 GW nel 2023, di cui oltre il 58% è stato installato su tetti residenziali, secondo i dati dell'Agenzia Internazionale per le Energie Rinnovabili (IRENA). Questi sistemi integrati di generazione, accumulo e consumo di energia stanno rivoluzionando il settore energetico in virtù dei loro elementi costitutivi e delle tecnologie sottostanti. Quindi, cos'è in realtà un sistema solare fotovoltaico su tetto? Scopriamolo in dettaglio.

Componenti principali dei sistemi fotovoltaici sui tetti

1.Moduli fotovoltaici

In quanto nucleo centrale del sistema, i moduli fotovoltaici hanno vissuto tre generazioni di sviluppo tecnologico:

Moduli in silicio cristallino di prima generazione

PERC monocristallino (emettitore passivato e cella posteriore): l'efficienza della produzione di massa varia dal 22.5% al ​​24.8%.

Silicio policristallino: l'efficienza varia dal 17% al 19.6%, con un costo inferiore di circa ¥0.3 per watt.

Moduli a film sottile di seconda generazione

CIGS (Seleniuro di rame, indio e gallio): è flessibile e adatto per applicazioni integrate negli edifici, come le facciate.

Perovskite: l'efficienza in laboratorio ha superato il 33.7%, dimostrando un potenziale significativo per la futura commercializzazione.

Tecnologie composite di terza generazione

Cellule HJT (eterogiunzione): vantano un tasso bifacciale del 95% e un tasso di degradazione annuale inferiore allo 0.25%.

Moduli TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact): consentono di raggiungere potenze di uscita prodotte in serie superiori a 700 W, riducendo il costo livellato dell'energia (LCOE) del 12%.

Innovazioni nell'incapsulamento

Moduli a doppio vetro: offrono una resistenza alle intemperie tre volte superiore rispetto ai moduli convenzionali, prolungandone la durata utile fino a 35 anni.

Moduli intelligenti: integrati con chip di ottimizzazione, questi moduli migliorano la produzione di energia da un singolo pannello fino al 20%.

2.Inverter

Le tecnologie degli inverter si stanno evolvendo in tre direzioni chiave:

3.Sistemi di accumulo di energia (opzionale)

Per i sistemi fotovoltaici sui tetti fuori dalla rete, l'accumulo di energia consente l'uso di elettricità durante la notte. I tipi di batterie più comuni includono:

Architettura di sistema e gestione dell'energia

1.Confronto di tre tipi di sistema

2.Sistemi di controllo intelligenti

Livello hardware

Sensori ambientali: monitorano costantemente l'irradiazione, la temperatura ambiente e la velocità del vento.

Router di potenza: gestiscono il bilanciamento dell'alimentazione nelle microreti CC per garantire un funzionamento stabile.

Livello software

Algoritmi di accumulo e distribuzione dell'energia: allocano in modo intelligente l'energia immagazzinata per massimizzare l'efficienza di utilizzo.

Piattaforme di monitoraggio e analisi in tempo reale: forniscono informazioni complete sulle prestazioni del sistema, consentendo una manutenzione proattiva.

Interfacce di controllo remoto: consentono il controllo dei sistemi tramite interfacce basate su cloud o applicazioni mobili.

Strutture di montaggio e accessori

1. Montaggio dei rack

I rack di montaggio sono essenziali per fissare saldamente i pannelli fotovoltaici ai tetti. Richiedono elevata resistenza meccanica e resistenza alla corrosione per resistere a condizioni meteorologiche avverse. I supporti regolabili si adattano a vari tipi di tetto (ad esempio, inclinato, piatto) e orientamenti e massimizzano gli angoli di inclinazione del pannello per la massima cattura dell'irradiazione solare.

2. Cavi e sigillanti

Cavi: cavi durevoli e resistenti ai raggi UV garantiscono una trasmissione efficiente della potenza tra i componenti con una bassa perdita di energia.

Sigillanti: i sigillanti elastomerici impermeabili riempiono lo spazio tra la superficie del telaio del modulo e il vetro ed escludono l'umidità, prolungando la durata del modulo.

Componenti aggiuntivi

1. Dispositivi di protezione contro i fulmini

Posizionati per proteggere i sistemi dai picchi di tensione causati dai fulmini, prevengono anche danni alle apparecchiature e il rischio di incendio.

2. Apparecchiature di protezione del circuito

Interruttori automatici: interrompono automaticamente l'alimentazione in caso di sovraccarico o cortocircuito.

Relè: disattivano i circuiti difettosi per proteggere il sistema e gli utenti finali.

Sistemi di monitoraggio delle prestazioni

Data logger: registrazione continua di parametri quali tensione, corrente ed energia in uscita.

Software di rilevamento guasti: utilizza algoritmi basati sull'apprendimento automatico per identificare anomalie (ad esempio, degrado del pannello, problemi di ombreggiamento) in tempo reale.

Dai pannelli in silicio monocristallino alle microreti intelligenti, gli impianti fotovoltaici sui tetti si stanno trasformando da "generatori di energia" autonomi a "hub energetici" integrati. Con il continuo miglioramento della tecnologia, che si tratti della commercializzazione di perovskiti, della gestione energetica basata sull'intelligenza artificiale o delle economie di scala nelle batterie agli ioni di litio, l'energia solare sui tetti è destinata a diventare un "asset verde" onnipresente per aziende e consumatori, offrendo sia sostenibilità ambientale che rendimenti economici a lungo termine.