Progettazione di sistemi fotovoltaici capaci di resistere agli uragani
Negli ultimi tre anni si sono verificati grandi e potenti uragani che hanno devastato le nazioni insulari dell’Atlantico centrale. Gli uragani Harvey, Irma, Maria e Dorian hanno causato danni catastrofici a case, infrastrutture ed economie in tutto il bacino dei Caraibi. Allo stesso tempo, l’uso dell’energia solare fotovoltaica sta aumentando sulle stesse isole, contribuendo a ridurre i costi e migliorare le reti elettriche. Mentre alcune installazioni solari sono state distrutte dai venti e dalla forza dell’uragano, molte sono rimaste intatte. Nel 2017, il Rocky Mountain Institute ha inviato un team di esperti ingegneri strutturali nella regione dei Caraibi per studiare i sistemi sopravvissuti e quelli guasti tra i pannelli fotovoltaici montati a terra. Il rapporto Solar Under Storm di RMI pubblicato nel 2018 ha discusso le cause alla radice dei guasti del sistema fotovoltaico causate dagli uragani e ha descritto le raccomandazioni per la costruzione di centrali fotovoltaiche più resistenti agli agenti atmosferici.
RMI e i suoi partner sono recentemente tornati nei Caraibi per esaminare la situazione tra i sistemi fotovoltaici montati sui tetti. Perché alcuni dei sistemi fotovoltaici montati sul tetto sono sopravvissuti praticamente indenni agli uragani mentre altri hanno subito gravi danni? L’ultimo rapporto di RMI, Solar Under Storm, parte II: ha selezionato le migliori pratiche per i sistemi fotovoltaici resilienti agli uragani che possono essere montati sui tetti, sviluppato e scritto con Clinton Climate Initiative e FCX Solar. Questo rapporto risponde a questa domanda e dimostra che il solare fotovoltaico sul tetto può essere reso resiliente con solo un piccolo costo aggiuntivo.
I fallimenti sono solo metà della storia
Poiché gli edifici e i tetti variano ampiamente, è difficile avere una conclusione generale per spiegare la diversità dei risultati che gli uragani hanno sui sistemi fotovoltaici montati sul tetto. Al fine di aiutare gli installatori di sistemi solari, i servizi pubblici, i progettisti di reti e persino gli individui a installare i propri sistemi fotovoltaici, la seconda parte di Solar Under Storm contiene osservazioni sul campo, oltre 500 immagini e analisi di esperti per raccomandare modi per aumentare la resilienza tra le installazioni sul tetto del solare fotovoltaico.
È importante non solo identificare il motivo per cui alcuni sistemi falliscono e vengono distrutti dai venti dell’uragano. È anche fondamentale sviluppare metodi efficaci per evitare questi fallimenti. Per fare ciò, RMI ha esaminato sia il costo materiale atteso per attuare un’azione di mitigazione per evitare un certo fallimento sia l’impatto che l’azione di mitigazione avrà sul costo totale di proprietà. Il costo totale di proprietà può essere ridotto in due modi: riducendo il danno economico totale e riducendo la frequenza dei singoli fallimenti. Riducendo il danno economico totale, si spendono meno soldi per la sostituzione delle parti. E ridurre la frequenza di guasti aumenta la quantità di tempo in cui il sistema fotovoltaico è attivo e funzionante minimizzando il tempo impiegato per risolvere piccoli problemi, in particolare problemi a cascata che potrebbero portare a guasti importanti e costosi se non risolti immediatamente.
Il rapporto illustra i diversi modi in cui il team ha notato il fallimento dei sistemi fotovoltaici, la potenziale azione di mitigazione e se tale azione sarebbe a basso, medio o alto costo per watt.
Pratiche raccomandate per la costruzione di pannelli fotovoltaici resistenti
Le raccomandazioni per la costruzione di pannelli solari fotovoltaici sul tetto più resistenti sono organizzate in due categorie: specifiche e collaborazione. Le specifiche includono quali tipi di elementi di fissaggio utilizzare, identificando un processo di QA/QC del progetto, dove e come collegare i moduli al tetto, specificando i moduli fotovoltaici ad alto carico e altro ancora. Ad esempio, molti sistemi utilizzano clip top-down per unire gruppi di moduli. RMI ha osservato che queste clip non funzionavano nel 96 percento dei sistemi, il che significa che se un modulo si allenta e si stacca dal tetto, anche quelli adiacenti possono facilmente essere rimossi. I nostri consigli includono l’uso di clip dall’alto verso il basso che trattengono solo un modulo o che ciascun modulo deve essere imbullonato al tetto.
L’importanza della collaborazione non può essere sottolineata abbastanza. Tutte le parti coinvolte devono parlarsi. Queste raccomandazioni includono suggerimenti che necessitano la collaborazione tra i progettisti e gli installatori con i fornitori di moduli e rack per soluzioni più efficienti per risolvere le sfide del carico del vento e fornitori di installatori e moduli che collaborano per garantire la disponibilità locale di moduli, rack e dispositivi di fissaggio specifici. Una cosa è progettare una soluzione specifica sul tetto in grado di resistere ai venti di uragano, l’altra è che tutte quelle attrezzature debbano essere disponibili localmente e ad un prezzo ragionevole per garantire la resilienza del sistema.
Il costo della resilienza
Nonostante quello che si potrebbe pensare, il costo aggiuntivo per implementare le raccomandazioni in entrambi i report di Solar Under Storm è relativamente piccolo. RMI stima che, in generale, i progetti commerciali comporterebbero un aumento di circa il 5% dei costi di ingegneria, approvvigionamento e costruzione per implementare le migliori pratiche raccomandate. Su una tipica installazione a tetto inclinato di 20 kilowatt, questo si traduce in un extra di $ 2,200 circa. Si tratta di soldi ben spesi in anticipo per quei progetti che prevedono di fornire energia rinnovabile pulita per 25 anni.
Energia resiliente di fronte agli uragani
La generazione di energia con il solare fotovoltaico è una soluzione economica e affidabile per la produzione di energia nei Caraibi. Attualmente, ci sono oltre 570 megawatt di energia solare installata su tetti, tettoie e grandi tratti di terra in tutte le isole dei Caraibi. Tuttavia, la crescente frequenza e gravità delle tempeste costituisce una minaccia per questi sistemi solari fotovoltaici. Tuttavia, incorporando le raccomandazioni nei due rapporti Solar Under Storm, è possibile aumentare l’affidabilità e la sopravvivenza di questi sistemi, mantenendo accese le luci nelle case e nelle scuole, le pompe dell’acqua e i sistemi fognari funzionanti, le apparecchiature mediche che funzionano negli ospedali e le scuole che permettono l’istruzione.
La seconda parte di Solar Under Storm fornisce una serie delle migliori pratiche relative alle specifiche delle attrezzature e delle procedure che possono essere implementate a una frazione del costo aggiuntivo insieme a un framework per la collaborazione continua. Questo rapporto aiuterà i professionisti del solare a fornire energia pulita e affidabile che può continuare a fornire energia anche di fronte a uragani e altre tempeste estreme.
