Introduzione
L’energia fotovoltaica sta rapidamente conquistando l’Europa, ma con il funzionamento prolungato emergono anche potenziali rischi nei moduli. Gli effetti hot-spot, spesso causati da ombreggiamenti parziali o danni minori, possono provocare il surriscaldamento e persino la combustione dei moduli. L’effetto PID, invece, è particolarmente diffuso nelle aree calde e umide, causando un rapido calo delle prestazioni — talvolta superiore al 30% — e compromettendo direttamente il ritorno sull’investimento dell’impianto fotovoltaico industriale.
Come individuare questi problemi in anticipo? Quali misure adottare per prevenirli? In questo articolo analizziamo i meccanismi alla base degli effetti hot-spot e PID, illustrando i metodi di rilevamento, le tecniche di riparazione e le strategie di prevenzione, attraverso esempi concreti per aiutare le imprese a mantenere stabile la produzione di energia e garantire il risparmio energetico aziendale.
Meccanismo di formazione degli effetti hot-spot e PID nei moduli fotovoltaici
1. Effetto hot-spot: un piccolo problema che può diventare un grande rischio
L’effetto hot-spot non è un guasto tecnico remoto: spesso nasce da dettagli apparentemente insignificanti — come una foglia secca o un residuo di escremento di uccello sul tetto — che possono causare il funzionamento inverso di una cella solare, portando al surriscaldamento, alla comparsa di bruciature e alla compromissione dell’intera stringa di moduli.
Nella maggior parte dei tetti o piccoli impianti a terra, i moduli sono collegati in serie: se una cella ha problemi, le altre devono “sopportare il carico” al suo posto. Se quella cella presenta microfratture, difetti di fabbricazione o prestazioni inferiori, diventa un punto critico che converte la corrente in calore — è così che si genera l’hot-spot.
Il rischio aumenta se i diodi di bypass non sono configurati correttamente o risultano danneggiati: la corrente anomala non riesce ad aggirare l’area compromessa, facendo accumulare calore. Questo fenomeno, inizialmente silenzioso, può peggiorare rapidamente durante le giornate estive o in presenza di tetti scarsamente ventilati, accorciando notevolmente la durata del modulo e influenzando l’efficienza dell’impianto fotovoltaico per le aziende.
In Europa, gli hot-spot non sono rari. Soprattutto nei sistemi installati su tetti inclinati in ambito urbano, dove sono frequenti foglie cadute e ventilazione ridotta, l’assenza di pulizia e controlli regolari può portare alla formazione di hot-spot già dal secondo o terzo anno di esercizio. Questo tipo di perdita, spesso trascurato nelle fasi iniziali di valutazione, può influire negativamente sulla redditività di un sistema di fotovoltaico aziendale.
2. Effetto PID: un deterioramento cronico invisibile
A differenza degli hot-spot, che si manifestano con un evidente surriscaldamento, l’effetto PID (degradazione da potenziale indotto) rappresenta un danno invisibile ma progressivo. Si verifica silenziosamente in ambienti caratterizzati da alte temperature, umidità elevata e tensioni elevate, specialmente in impianti privi di una messa a terra ottimale o che non utilizzano materiali resistenti al PID. In meno di tre anni, l’impianto fotovoltaico per aziende può già mostrare segnali evidenti di decadimento.
Alla base del PID vi è una migrazione di cariche elettriche provocata dalla differenza di potenziale all’interno del modulo, che compromette gradualmente lo strato di passivazione sulla superficie delle celle. È come se una sottile pellicola protettiva iniziasse a sfaldarsi: anche con un’irradiazione intensa, la corrente generata cala visibilmente.
Le cause del PID sono molteplici. La più comune riguarda un sistema di messa a terra progettato in modo inadeguato: se i moduli P-type non sono messi a terra correttamente sul polo negativo, si crea un forte squilibrio di potenziale tra la cornice e le celle. In combinazione con ambienti marini, alta umidità e intensa irradiazione estiva, i materiali di incapsulamento iniziano a perdere isolamento, accelerando l’invecchiamento del modulo.
Inoltre, l’utilizzo di film EVA standard o vetro sodico-calcico rende i moduli più vulnerabili al PID. Le celle P-type sono strutturalmente più sensibili a questo effetto, e in presenza di resistenze interne irregolari o strati antiriflesso instabili, il degrado è quasi inevitabile. Per questo motivo, nella scelta di componenti per il fotovoltaico per imprese, è essenziale considerare anche la resistenza al PID.
Come rilevare con precisione gli effetti hot-spot e PID?
Individuare tempestivamente questi problemi è fondamentale per ridurre le perdite a lungo termine in un impianto fotovoltaico autoconsumo. Gli effetti hot-spot e PID non si rivelano solo quando la produzione energetica cala drasticamente: con metodi di rilevamento adeguati, è possibile identificarli già nelle fasi iniziali, quando sono ancora “invisibili”. Di seguito presentiamo le tre tecniche di analisi più comuni ed efficaci.
1.Termografia a infrarossi: identificazione rapida delle aree critiche
L’effetto hot-spot si manifesta principalmente come un’anomalia termica, perciò il metodo più diretto per rilevarlo è l’uso di una termocamera a infrarossi. Durante le ispezioni a mezzogiorno in giornate soleggiate, gli operatori possono scansionare ogni fila di moduli: se si rileva una zona con temperatura superiore di oltre 10°C rispetto all’area circostante, è necessario intervenire.
Questo metodo consente di individuare problemi senza smontare i moduli, permettendo di localizzare rapidamente cause potenziali come ombreggiamenti, microfratture o squilibri di corrente. Per impianti su tetti aziendali o strutture complesse in affitto tetto fotovoltaico, la termografia è ormai uno strumento standard nelle ispezioni periodiche.
2. Test della curva IV: il referto delle prestazioni del modulo
La curva IV (tensione-corrente) riflette lo stato reale di produzione di un modulo ed è uno strumento comune per diagnosticare il PID. Quando il modulo è colpito da PID, la curva presenta un appiattimento della pendenza, uno spostamento del punto di massima potenza e una riduzione del fattore di riempimento (FF).
Raccogliendo i dati dei vari string test con strumenti portatili, è possibile costruire grafici comparativi su più intervalli temporali per individuare un’eventuale degradazione elettrica. Rispetto alla termografia, questa tecnica è più adatta ad analisi approfondite in fasi già avanzate del problema, soprattutto in un contesto di fotovoltaico per aziende con grandi impianti.
3. Analisi EL: rivelare microfessure e degradazione nascosta
Il test EL (elettroluminescenza) è particolarmente utile per identificare microcricche e aree soggette a degrado. I moduli vengono posti in una stanza oscura, dove una corrente di stimolo induce le celle a emettere luce, permettendo di visualizzare eventuali alterazioni interne.
Nel caso dell’effetto PID, le cosiddette “macchie scure” diventano evidenti: confrontando le immagini EL nel tempo, si possono distinguere le celle con passivazione compromessa o con calo prestazionale. Si consiglia di eseguire questo controllo una volta all’avvio dell’impianto e nuovamente entro il terzo anno, soprattutto per impianti con impianto fotovoltaico per azienda su tetti industriali o capannoni in affitto.
Dalla rilevazione dell’anomalia al calo di potenza fino alla conferma del PID, il processo di diagnosi segue spesso uno schema ben definito. Il seguente diagramma riassume le fasi tipiche del rilevamento del PID:
Caso applicativo
Un progetto da 2,4 MW su tetto in Sicilia ha mostrato, dopo due anni, un calo anomalo di efficienza. Le immagini EL hanno evidenziato aree scure sui moduli ai bordi, confermando una degradazione da PID con perdite di potenza oltre il 25%.
Dopo la sostituzione dei moduli danneggiati e la revisione della messa a terra, si prevede un risparmio superiore a 40.000 euro nei tre anni successivi. Il caso dimostra l’importanza della prevenzione nei sistemi di fotovoltaico aziendale.
Guida rapida alla gestione delle anomalie dei moduli
Quando gli effetti hot-spot o PID iniziano a compromettere le prestazioni dell’impianto, è fondamentale intervenire tempestivamente con misure differenziate per evitare ulteriori perdite. Le seguenti soluzioni sono adatte a sistemi che mostrano cali evidenti di potenza o segnali di surriscaldamento.
1. Interventi sui moduli con effetto hot-spot
- Hot-spot lievi (differenza di temperatura entro i 10°C): i moduli interessati possono essere riposizionati alla fine della stringa per ridurne la corrente di esercizio e prolungarne la durata.
- Hot-spot gravi (scolorimento dell’EVA, bruciature sul retro): si consiglia la sostituzione diretta del modulo per evitare rischi di incendio o guasti elettrici durante il funzionamento a lungo termine.
- Rimozione delle fonti di ombreggiamento: alberi, neve, escrementi di uccelli e polvere possono essere rimossi regolarmente. È inoltre utile regolare l’inclinazione delle strutture per ridurre le ombreggiature.
2. Riparazione d’emergenza in caso di guasto da PID
- Recupero con campo elettrico inverso: in presenza di PID lieve, si può applicare una tensione inversa notturna di +800V~1000V, che consente alla maggior parte dei moduli di recuperare oltre il 90% della potenza in 24–48 ore.
- Sostituzione dei moduli in aree ad alto rischio: se i moduli non sono recuperabili o mostrano un forte calo di potenza, è consigliabile sostituirli con prodotti certificati PID-Free, specialmente in impianti di fotovoltaico aziendale.
- Verifica della struttura elettrica: controllare la messa a terra del sistema, l’eventuale invecchiamento dell’isolamento e l’ossidazione dei terminali per prevenire la ricomparsa del problema.
Dalla progettazione alla manutenzione: i passaggi chiave per prevenire hot-spot e PID
Per controllare efficacemente i problemi di hot-spot e PID, è essenziale adottare una gestione integrata che parta dalla scelta dei moduli, prosegua con una progettazione strutturale adeguata e si concluda con una manutenzione operativa regolare. Nei progetti europei caratterizzati da alte temperature, elevata umidità o ombreggiamenti multipli, è importante pianificare i punti di rischio già in fase preliminare.
1. Ottimizzazione nella scelta dei moduli e dei materiali di incapsulamento
La chiave per prevenire PID e hot-spot risiede nella resistenza dei moduli agli agenti atmosferici, nella coerenza elettrica e nella qualità della struttura d'incapsulamento. In fase di selezione dei componenti per l’impianto fotovoltaico per azienda, è necessario controllare rigorosamente le fonti di rischio:
- Preferire moduli con certificazione PID-Free, con materiali ad alta resistenza all’umidità (EVA, backsheet, vetro) e basso assorbimento d’acqua; nei climi umidi, sono ideali i moduli a doppio vetro o con celle N-type.
- Escludere celle con microcricche o parametri elettrici incoerenti attraverso test di selezione e analisi EL.
- Per progetti con forte ombreggiamento o installazioni complesse (tetti inclinati, facciate irregolari), si possono utilizzare moduli con architettura IBC. Ad esempio, i moduli IBC senza griglie frontali di Maysun Solar offrono eccellente resistenza all’ombreggiamento e alle condizioni di luce debole, adattandosi a scenari sia residenziali che commerciali.
2. Ottimizzazione della messa a terra e delle strutture di installazione
- Utilizzare software di progettazione come PVsyst per modellare le ombre, ottimizzare le distanze tra le file e l’inclinazione dei pannelli, al fine di ridurre la formazione di hot-spot dovuti a ombre fisse o stagionali.
- Progettare correttamente il sistema di messa a terra: per moduli P-type si raccomanda la messa a terra negativa, mentre per moduli N-type quella positiva, in modo da ridurre il potenziale elettrico tra la cornice e le celle e prevenire il PID.
3. Rafforzare la manutenzione ordinaria e i controlli periodici
- Pulire regolarmente la superficie dei moduli per rimuovere polvere, escrementi di uccelli e altri contaminanti. Si consiglia una pulizia mensile in zone desertiche e almeno trimestrale in aree costiere umide, verificando anche la presenza di nuove ombre.
- Utilizzare termocamere per individuare rapidamente eventuali hotspot; integrare con analisi EL per rilevare in anticipo segni di hot-spot, microfratture o PID. È consigliabile un controllo completo annuale dell’intero impianto fotovoltaico aziende e la creazione di una documentazione di manutenzione.
4. Formazione degli utenti e sensibilizzazione
- Migliorare la consapevolezza degli utenti su hot-spot e PID attraverso corsi online e seminari tecnici. Condividere casi reali e soluzioni operative aiuta i team di manutenzione a riconoscere tempestivamente i rischi e ad adottare misure preventive corrette.
Per i progetti in fase di pianificazione in aree costiere o con clima caldo-umido, è fondamentale scegliere moduli con design anti-PID. I moduli IBC di Maysun Solar hanno dimostrato ottime prestazioni in diversi progetti in Europa.
Conclusione
Nei sistemi fotovoltaici europei, gli effetti hot-spot e PID non sono guasti improvvisi, ma problemi “cronici” che si accumulano silenziosamente sin dalle fasi iniziali del progetto, finendo per compromettere i rendimenti energetici reali. Le cause possono essere diverse, ma alla radice si trova sempre un punto critico comune: uno squilibrio nella progettazione del sistema e nel controllo qualità a monte.
Per minimizzare realmente le perdite, non basta garantire qualità nella fase di acquisto e configurazione dei dispositivi: è indispensabile anche creare un meccanismo di rilevamento e risposta precoce lungo tutto il ciclo di manutenzione dell’impianto fotovoltaico per azienda.
In futuro, la diffusione di materiali anti-PID, lo sviluppo di tecnologie senza griglie frontali e l’adozione di strumenti di diagnosi intelligenti porteranno maggiore stabilità e migliori ritorni sull’investimento per i sistemi di fotovoltaico per le aziende.
Dal 2008, Maysun Solar si dedica alla produzione di moduli fotovoltaici di alta qualità. La nostra gamma di pannelli solari, tra cui IBC, HJT, TOPCon e stazioni solari da balcone, è realizzata con tecnologia avanzata, offrendo eccellenti prestazioni e qualità garantita. Maysun Solar ha stabilito con successo uffici e magazzini in molti paesi e ha costruito partnership a lungo termine con i migliori installatori! Per i preventivi più recenti sui pannelli solari o per qualsiasi richiesta relativa al fotovoltaico, contattaci. Siamo impegnati a servirti e i nostri prodotti offrono un'affidabilità garantita.
RiferimentiMDPI Sensors – L. Wang, H. Li, Y. Zhao et al., “Valutazione completa della degradazione da hotspot e PID nei moduli fotovoltaici in silicio cristallino mediante termografia a infrarossi ed elettroluminescenza,” Sensors 23(21), 8780 (2023)
https://www.mdpi.com/1424-8220/23/21/8780
OFweek Solar – “Analisi della degradazione dei moduli FV: hotspot, PID e meccanismi di invecchiamento” (06-01-2022)
http://www.ofweek.com/solar/article-2022-01/ART-310079
ASTM International – ASTM E2481-12 “Metodo di prova standard per i test di protezione da hotspot nei moduli fotovoltaici”
https://www.astm.org/e2481-12r18.html
PVsyst SA – “Guida utente di PVsyst” (ultima edizione)
https://www.pvsyst.com/
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