Pannelli solari e clima: le sfide del surriscaldamento globale

Aumento delle temperature globali. Innalzamento del livello del mare. Perdita di biodiversità. Variazioni significative nelle precipitazioni. E, soprattutto, incremento di fenomeni meteorologici estremi. I cambiamenti climatici, e le grandi e complesse sfide che pongono all’umanità, richiedono resilienza. Nel modo di reagire, pensare, costruire. E nel produrre energia pulita e sostenibile nonostante gli ostacoli. Temperature estreme, tempeste impreviste e violente, trombe d’aria, infatti, non solo hanno un impatto devastante sul pianeta, ma anche sulle strutture che in primis servono a combatterli. Pensiamo ai pannelli fotovoltaici, per esempio, moduli necessari per convertite luce solare in energia, collocati in campi aperti o su tetti di edifici, esposti a ogni tipo di intemperie. Sono in grado, anche loro, di mostrare resilienza? Possono resistere agli effetti imprevedibili di cambiamenti che cercano di contrastare e contenere?

Allo stato dei fatti i rischi sono molti e noti

“I moduli fotovoltaici sono progettati per resistere a venti moderati, ma venti estremamente forti o trombe d'aria possono causare danni fisici, come la rottura o la loro rimozione dal supporto. In presenza di ingenti piogge si possono verificare danni strutturali ai pannelli, ai montanti e alle strutture di supporto. In caso di fulmini, nonostante i sistemi di protezione, si possono generare picchi di tensione e interferenze elettromagnetiche nella rete elettrica o negli strumenti di controllo quali inverter o sensori”, spiega Cosimo Gerardi, CTO di 3SUN, da sempre in prima linea per la produzione di moduli fotovoltaici che rispondono alle esigenze e alle sfide poste dal global warming.

“In climi particolarmente freddi, poi, accumuli di neve o ghiaccio sui pannelli solari, oltre a ridurre temporaneamente l’efficienza, alla lunga rischiano di deformare o incrinare i moduli determinando malfunzionamenti e quindi la sostituzione degli stessi. In aree colpite da siccità o tempeste di sabbia, i pannelli solari possono accumulare una maggiore quantità di polvere e detriti che riducono la quantità di luce solare che raggiunge le celle fotovoltaiche riducendone l'efficienza. Lo stesso vale per le zone a elevato tasso di umidità che oltre all’accumulo di detriti possono causare proliferazione di muffe, funghi e muschi che riducono nel tempo le performance dei moduli”. Senza dimenticare il caldo estremo. “Durante prolungate ondate di calore, i moduli fotovoltaici possono subire una riduzione dell'efficienza di conversione e invecchiamento dei materiali. Le temperature elevate agiscono, infatti, su specifici parametri. Ad esempio, la tensione di circuito aperto del modulo diminuisce all’aumentare della temperatura mentre la corrente di corto circuito aumenta, causando a volte un disaccoppiamento con l’inverter. Ne consegue una diminuzione dell’efficienza e un degrado dei materiali del pannello”.  L’aumento delle temperature al suolo dovuto all’innalzamento della temperatura media, poi, oltre a contribuire a fenomeni di siccità può influenzare la disponibilità di acqua necessaria alla pulizia dei pannelli solari con il conseguente instaurarsi di una sorta circolo vizioso in cui la pulizia richiede più energia, aumentando ulteriormente le emissioni di gas serra.

La parola chiave è innovazione

“Rivestimenti speciali o materiali auto-pulenti, tecnologicamente innovativi, possono aiutare a mantenere i pannelli più puliti e quindi più efficienti. Inoltre, ci si muove verso l’integrazione di robot intelligenti in grado di pulire periodicamente i moduli fotovoltaici risparmiando risorse idriche”, spiega Gerardi, sottolineando come i produttori di moduli fotovoltaici debbano puntare sulla ricerca per affrontare condizioni meteorologiche estreme in modo più efficace. A partire dallo studio di sistemi di raffreddamento ad acqua o aria, l'uso di materiali più resistenti alle intemperie e al deterioramento da condizioni climatiche avverse, l'implementazione di sistemi di monitoraggio avanzati, basati su sensori e intelligenza artificiale.

In casa 3SUN ci si è già adeguati a queste necessità. I moduli 3SUN sono progettati per funzionare in un'ampia gamma di temperature, da molto basse a molto elevate. In situazioni climatiche caratterizzate da abbondanti precipitazioni nevose o piogge intense, la loro struttura è in grado di resistere al peso della neve accumulata fino a 5400 Pa; resistono alle forti raffiche di vento fino a una pressione equivalente di 2400 Pa; i materiali utilizzati possono sopportare urti, vibrazioni e altri stress meccanici da situazioni climatiche estreme. In ambienti con elevate quantità di umidità o esposizione ad agenti corrosivi, come il sale in zone costiere, resistono alla corrosione. Anche in condizioni di scarsa illuminazione mantengono un'efficienza energetica relativamente elevata, grazie al processo produttivo CORE-H basato sugli sviluppi della tecnologia a etero-giunzione bifacciale (HJT o SHJ) pensata per sfruttare al massimo sia la luce riflessa dal terreno che quella diffusa. Infine, i loro rigorosi standard di qualità e tracciabilità garantiscono elevata affidabilità in ambienti difficili.

Ricerca e sviluppo per superare ogni sfida

Da sempre la filosofia di 3SUN, infatti, è investire in ricerca e sviluppo per produrre nuove tecnologie e idee volte a migliorare i moduli fotovoltaici in termini di durata, resistenza, affidabilità, efficienza ed estetica. L’obiettivo di 3SUN, anche in collaborazione con diversi centri di ricerca internazionali, è sperimentare nuovi materiali sia a livello di cella che di modulo – come la perovskite semiconduttore che accoppiato al silicio aumenta l’efficienza di base della cella solare – che rendano il prodotto finale più leggero e resistente al tempo stesso. I vetri temprati, per esempio, più sottili e testurizzati per diminuire l’impatto dello sporco depositato, o incapsulanti polimerici meno permeabili all’umidità e con una maggior adesione dei vari strati del modulo per prevenire una possibile delaminazione. O ancora celle più sottili e flessibili per evitare fenomeni di rottura e migliorare la vita del prodotto e le migliori soluzioni in termini di strutture, materiali ed elettronica applicata al modulo.

“Ogni idea (o prototipo) viene verificata e testata in ottemperanza alle norme vigenti per assicurare il miglior prodotto da offrire al mercato”, conclude Gerardi. 3SUN, dunque, punta sulla qualità perché è la qualità del modulo fotovoltaico a fare una differenza significativa nella riduzione dell'impatto dei cambiamenti climatici.