È in aumento la rottura spontanea del vetro dei pannelli solari

Il vetro è un materiale unico utilizzato per la sua stabilità chimica e trasparenza visiva. Viene comunemente utilizzato nei pannelli solari come strato protettivo esterno.

Nel suo indice annuale dei moduli fotovoltaici, il Renewable Energy Test Center (RETC) ha esaminato i problemi emergenti nella produzione del vetro solare e nelle prestazioni sul campo, riscontrando un preoccupante aumento dei vetri dei pannelli solari che si rompono spontaneamente sul campo, a volte anche prima della messa in funzione.

Negli Stati Uniti, Teresa Barnes, Ph.D., dirige il Photovoltaic Reliability and System Performance Group presso il National Renewable Energy Laboratory (NREL). Barnes e i suoi colleghi del NREL hanno segnalato il problema.

“La rottura spontanea del vetro è un esempio di una modalità di guasto che in passato non vedevamo. Quando ho iniziato a lavorare sull’affidabilità dei moduli solari, sette o otto anni fa, si sentiva parlare di rotture del vetro soprattutto in presenza di pratiche operative e di manutenzione approssimative”, ha dichiarato Barnes.

Ora non è più così e il team di affidabilità del NREL riceve regolarmente segnalazioni di rotture del vetro dei moduli al silicio non legate a danni diretti dovuti alla manutenzione o agli impatti delle tempeste. Il team ha scoperto che nel tempo la qualità media del vetro solare sembra diminuire.

“Un tempo i moduli superavano il test di carico statico IEC 61215 con un grande fattore di sicurezza”, ha dichiarato Barnes. “Oggi i moduli superano a malapena il test di carico statico di base o non lo superano con fattori di sicurezza più elevati. Alcuni nuovi progetti di moduli semplicemente non superano il test di carico statico minimo”.

Il team del NREL ha iniziato a ipotizzare che i danni al vetro dei pannelli solari stiano subendo un processo simile a quello del parabrezza di un’auto che deve essere sostituito. Quando un parabrezza subisce un danno da impatto, spesso si manifesta solo come un piccolo segno a forma di stella che sembra insignificante. Ma quando si verificano condizioni meteorologiche estreme, con temperature molto alte o basse, la gravità del danno si manifesta in tutta la sua gravità e, improvvisamente, una grande crepa è visibile su tutta la superficie.

“Pensiamo che una dinamica simile possa essere la causa principale della rottura spontanea del vetro solare”, ha detto Barnes.

Secondo il NREL, questo aumento delle rotture è probabilmente dovuto alla tendenza del vetro solare a diventare sempre più sottile nel tempo. Mike Pilliod di Central Tension, intervenuto al workshop sull’affidabilità dei moduli fotovoltaici 2024 del NREL, ha affermato che qualsiasi produttore può temprare un vetro di 3 mm. Ma al di sotto dei 3 mm, la tempra del vetro è un processo difficile. Ha affermato che, man mano che il vetro diventa più sottile, sono necessari meno difetti per creare difetti che limitano la resistenza del vetro. Questi difetti sono attivamente studiati dal NREL per comprendere alcune delle potenziali insidie dell’uso del vetro sottile nella produzione solare.

Barnes ha avvertito che potrebbe essere una combinazione di effetti a rendere la rottura del vetro una minaccia maggiore rispetto al passato. I moduli sono sempre più grandi, i telai sempre più sottili e le guide di montaggio sempre più vicine. Tutti questi fattori portano a “moduli grandi e flosci” che esercitano una maggiore pressione sulla superficie del vetro, che in molti moduli è sempre più sottile.

Il team del NREL ha affermato che al workshop sull’affidabilità dei moduli fotovoltaici di quest’anno, i produttori hanno iniziato a parlare dell’introduzione di cornici più spesse e di posizioni di montaggio più ampie.

“Man mano che si comprende meglio come interagisce il sistema dei moduli, si può lavorare per ottimizzare il bilanciamento dei carichi”, ha dichiarato Barnes. “Il pendolo di questo bilanciamento potrebbe già oscillare verso l’integrità del telaio e della guida di montaggio”.

Mentre alcuni fornitori di moduli si concentrano sulle cornici e sul montaggio, altri hanno introdotto moduli in vetro temperato che vengono commercializzati come resistenti alla grandine e alle condizioni atmosferiche estreme.

RETC ha chiesto a Barnes informazioni sulle recenti perdite catastrofiche in Texas, dove la grandine ha causato centinaia di milioni di dollari di danni alle strutture solari operative.

GCube Insurance, un assicuratore per le energie rinnovabili, ha dichiarato che, nonostante sia solo l’1,4% del numero totale di richieste di risarcimento presentate, circa il 54% dei costi sostenuti per le perdite totali del solare può essere attribuito alla grandine. Questo dato si basa sui dati raccolti da Gcube negli ultimi cinque anni. I costi medi sono stati di 58 milioni di dollari per sinistro.

“Dieci anni fa, se si parlava di progettazione di moduli specifici per il clima, si usciva dalla riunione su una rotaia. L’opinione comune era che sarebbe stato semplicemente troppo costoso”, ha dichiarato Barnes. “Ora i moduli specifici per il clima e i test specifici per il clima cominciano a sembrare praticabili, perché si pone maggiormente l’accento sui costi totali del sistema. È del tutto possibile che si vedano moduli resistenti alla grandine, soprattutto in un mercato come quello degli Stati Uniti, dove potrebbe valere la pena di pagare di più in anticipo per la resistenza alla grandine”.

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