Come in tutti i sistemi antropizzati, anche negli impianti fotovoltaici la manutenzione è un elemento fondamentale per il loro corretto funzionamento.
Le attività di manutenzione che vengono svolte su un impianto fotovoltaico in genere vengono suddivise nelle seguenti tipologie:
- Manutenzione preventiva (Preventive Maintenance)
- Manutenzione correttiva (Corrective Maintenance)
- Manutenzione predittiva (Predictive Maintenance)
- Manutenzione straordinaria (Extraordinary Maintenance)
- Servizi aggiuntivi (Additional Services)
Manutenzione preventiva
Le attività di manutenzione preventiva sono l'elemento centrale della manutenzione di un impianto fotovoltaico. Comprende regolari ispezioni visive e fisiche nonché attività di verifica di tutti i componenti chiave per conformarsi ai manuali operativi e alle raccomandazioni prescritte dai produttori. Serve inoltre per preservare le garanzie sulle attrezzature e i componenti e ridurre la probabilità di degrado o guasti.
Un esempio di manutenzione preventiva è l'ispezione termografica che mira a identificare i moduli fotovoltaici difettosi, oppure l'ispezione regolare dei componenti (ad es. modulo, inverter ecc.) e delle attrezzature (es. sensori , ecc.).
Questo tipo di manutenzione viene eseguita a intervalli di tempo prestabiliti o in base alle prescrizioni contenute nei manuali di gestione forniti dai produttori dei dispositivi, e comunque nel rispetto del quadro normativo di riferimento sia nazionale che internazionale.
Tutte le attività di manutenzione preventiva possono essere raccolte in un programma di manutenzione che in genere viene denominato "piano annuale di manutenzione" (Annual Maintenance Plan).
La manutenzione preventiva comprende anche attività di intervento, come ad esempio la sostituzione ad hoc di parti di inverter o sensori.
In generale, al di fuori dei termini di garanzia o dopo la scadenza di questi è ritenuto fondamentale continuare ad eseguire le attività di manutenzione preventiva.
Qualora si rendano necessari tempi di inattività per eseguire la manutenzione preventiva, la pratica migliore è eseguire quest'ultima durante la notte in modo da non compromettere la resa complessiva dell'impianto fotovoltaico.
Manutenzione correttiva
La manutenzione correttiva si compone di tutte le attività necessarie per ripristinare lo stato di funzionamento di un'apparecchiatura o un componente a quello necessario all'impianto fotovoltaico per fornire la prestazione richiesta.
Questo tipo di manutenzione ha luogo dopo il rilevamento di guasti mediante monitoraggio e supervisione a distanza o durante ispezioni regolari e attività di misurazione specifiche.
La manutenzione correttiva in genere comprende tre attività:
- Diagnosi dei guasti (Fault Diagnosis), che localizza i guasti e ne identifica la causa;
- Riparazione temporanea (Temporary Repair), che ripristina la funzione richiesta di un componente difettoso per un tempo limitato fino a quando non viene eseguita una riparazione;
- Riparazione (Repair), che ripristina permanentemente la funzione richiesta del componente difettoso.
Qualora l'impianto fotovoltaico debba essere messo offline, la pratica migliore è eseguire la manutenzione correttiva durante la notte o le ore di bassa irradiazione in modo da non compromettere la resa complessiva dell'impianto.
In genere, la manutenzione correttiva viene suddivisa in tre livelli di intervento:
- 1° livello: intervento per ripristinare la funzionalità di un dispositivo senza la necessità di sostituire alcun componente. Ad esempio, potrebbe consistere nella riparazione di un dispositivo che si è arrestato a causa di un errore.
- 2° livello: intervento per ripristinare la funzionalità di un dispositivo che richiede la sostituzione di uno o più componenti. Un esempio potrebbe essere un guasto della ventola dell'inverter in cui il team di manutenzione interviene per sostituirla.
- 3° livello: intervento per ripristinare la funzionalità del dispositivo con la necessità di intervenire sul suo software. In generale, questo tipo di manutenzione correttiva include entrambi i precedenti interventi e, spesso, anche un intervento per conto del team di manutenzione del produttore del dispositivo o di altre società esterne che sono state autorizzate dal produttore del dispositivo a intervenire e ripristinare la funzionalità dello stesso. A titolo di esempio, una manutenzione correttiva di questo livello potrebbe essere un specifico componente guasto che può essere ripristinato solo mediante riconfigurazione o aggiornamento del software da parte del produttore.
Se la manutenzione correttiva è eseguita da società esterne, di solito queste sono contrattualmente obbligate a rispettare tempi minimi di risposta concordati contrattualmente.
Gli interventi di ricondizionamento, rinnovo e aggiornamento tecnico, ad eccezione dei casi in cui tali azioni sono direttamente incluse nell'ambito del contratto di manutenzione, in genere sono esclusi dalla manutenzione correttiva e inclusi nella manutenzione straordinaria.
Manutenzione predittiva
La manutenzione predittiva è definita come una manutenzione "basata sulle condizioni" effettuata a seguito di una previsione di guasto derivata dall'analisi e dalla valutazione dei parametri significativi del degrado dell'impianto fotovoltaico.
Questo tipo di manutenzione viene eseguita attraverso il monitoraggio continuo o regolare, la supervisione e l’analisi dei dati sulle prestazioni (ad esempio prestazioni storiche e anomalie) dell'impianto fotovoltaico (presso il generatore fotovoltaico, il trasformatore, l'inverter, la stringa). Questa pratica può identificare tendenze che altrimenti passerebbero inosservate fino al prossimo test o ispezione e che indicano guasti imminenti o sottoperformance del componente o del sistema (ad esempio a moduli fotovoltaici, inverter, inseguitori, ecc.).
Un prerequisito per una buona manutenzione predittiva è che i dispositivi dell'impianto fotovoltaico possano fornire informazioni sul loro stato, in modo tale che si possano valutare tendenze o eventi che segnalano il loro degrado.
Come best practice, il produttore del dispositivo dovrebbe fornire l'elenco completo dei codici di stato e di errore prodotti dal dispositivo insieme alla descrizione dettagliata del loro significato e del possibile impatto sulla funzione del dispositivo stesso.
Il gestore dell'impianto fotovoltaico che desidera beneficiare della manutenzione predittiva dovrebbe, come best practice, selezionare un set di dispositivi "intelligenti" e scegliere un sistema software di monitoraggio adeguato che sia in grado di fornire le funzionalità base di tendenza e confronto (nel tempo o tra i dispositivi e persino tra i siti).
Prima di decidere quali azioni di manutenzione predittiva raccomandare, in genere il team di manutenzione implementa e sviluppa procedure per analizzare efficacemente i dati storici e identificare più rapidamente i cambiamenti di comportamento che potrebbero compromettere le prestazioni dei sistemi. Questi cambiamenti di comportamento sono in genere correlati al processo di degrado dei dispositivi predeterminato o non previsto. Per questo motivo, è importante definire e monitorare tutti i parametri significativi dello stato di usura, in base ai sensori installati, agli algoritmi implementati nel sistema di supervisione e ad altre tecniche. A seguito di tale analisi, il team di manutenzione può implementare attività di manutenzione predittiva per prevenire eventuali guasti che possono causare problemi di sicurezza e perdite di energia.
Per un'efficace manutenzione predittiva, è richiesto un certo livello di maturità ed esperienza, che nella migliore delle ipotesi è una combinazione di conoscenza delle prestazioni del sistema, della progettazione delle apparecchiature correlate, del comportamento operativo e dell'esperienza accumulata.
La manutenzione predittiva presenta numerosi vantaggi, tra cui:
- ottimizzazione della gestione della sicurezza di dispositivi e sistemi per tutta la loro vita;
- anticipazione delle attività di manutenzione (sia correttive che preventive);
- ritardo, eliminazione e ottimizzazione di alcune attività di manutenzione;
- riduzione dei tempi di riparazione e ottimizzazione dei costi di manutenzione e gestione dei pezzi di ricambio;
- riduzione dei costi di sostituzione dei pezzi di ricambio e aumento della disponibilità, produzione di energia e prestazioni di dispositivi e sistemi;
- riduzione dei lavori di emergenza e non programmati;
- progresso nella prevedibilità.
Manutenzione straordinaria
Le attività di manutenzione straordinaria sono quelle attività che si rendono necessarie quando si verificano eventi imprevedibili nell'impianto fotovoltaico che richiedono attività e lavori sostanziali per ripristinare le precedenti condizioni di funzionamento, o qualsiasi attività di manutenzione generalmente non coperta o esclusa dal contratto di manutenzione.
Sono richiesti interventi di manutenzione straordinaria per:
- danni che sono una conseguenza di un evento di forza maggiore;
- danni conseguenti a furto o incendio;
- difetti seriali o guasti endemici sul dispositivo, che si verificano improvvisamente e dopo mesi o anni dall'avvio dell'impianto fotovoltaico;
- modifiche richieste da modifiche normative;
- difetti causati da errori di progettazione e che richiedono una riprogettazione.
Sebbene non necessariamente interventi di manutenzione, anche il revamping e repowering possono essere considerati interventi di manutenzione straordinaria.
Servizi aggiuntivi
Sono attività diverse da quelle relative alla manutenzione dei dispositivi elettrici e meccanici visti in precedenza.
Di seguito è riportato un elenco non esaustivo dei servizi aggiuntivi:
- pulizia dei moduli fotovoltaici;
- gestione della vegetazione circostante l'impianto fotovoltaico;
- rimozione di neve o sabbia su e nei pressi dell’impianto fotovoltaico;
- smaltimento dei rifiuti;
- gestione delle via di accesso all’impianto fotovoltaico;
- riparazione recinzioni perimetrali;
- manutenzione dei fabbricati;
- manutenzione delle apparecchiature di sicurezza;
- letture settimanali/mensili dei contatori;
- inserimento dei dati nel registro fiscale o nei portali web delle autorità per la valutazione tariffaria o altro schema di sostegno;
- misurazione dei parametri di stringa;
- ispezioni termiche, tracciamento curva I-V, imaging elettroluminescente.
Si noti che alcuni di queste attività possono essere considerate parte della manutenzione preventiva.