Fotovoltaico, l’anello debole dei connettori in uno studio dei Sandia National Labs

Un’analisi senza precedenti su 6.276 connettori raccolti da impianti residenziali negli Usa conferma quello che molti operatori già sospettavano: queste componenti sono tra le principali cause di guasti e incendi negli impianti fotovoltaici.

Le cattive pratiche di installazione, insieme a difetti di design, possono moltiplicare i rischi.

Lo studio (link in basso) è stato pubblicato in Solar Energy e firmato da Steven J. DiGregorio, Laurie Burnham e Bruce H. King dei Sandia National Laboratories, uno dei tre centri di ricerca del Dipartimento per l’Energia Usa.

Nella ricerca è stato sviluppato un metodo rapido per esaminare grandi quantità di connettori dismessi, basato su ispezioni visive, misurazioni di resistenza e imaging a raggi X.

Si tratta del primo lavoro di questo tipo condotto su scala così ampia e costituisce la base per un’iniziativa volta a creare un database pubblico sulle statistiche di guasto, anche se va detto che i connettori in questione sono rappresentativi soprattutto dei prodotti disponibili sul mercato Usa (con la California sovra rappresentata) e per il segmento residenziale.

Dall’analisi emergono diversi aspetti interessanti. Tra i difetti più comuni riscontrati ci sono i raggi di curvatura troppo stretti dei cavi, i connettori sporchi e, soprattutto, i dadi allentati, con percentuali rispettivamente del 2,2%, 1,3% e 1,1%.

I dadi allentati risultano molto più frequenti negli assemblaggi effettuati in campo rispetto a quelli di fabbrica. Si osserva che proprio questi errori di installazione si sono rivelati tra i più gravi: nei casi con dadi allentati, infatti, il tasso di guasto critico è arrivato al 41%.

Lo studio ha anche mostrato una correlazione diretta tra corrente operativa e probabilità di problemi. Più alta è la corrente che attraversa il connettore, maggiore è il rischio che la resistenza cresca e che si inneschi un surriscaldamento. Alcuni modelli hanno evidenziato valori particolarmente preoccupanti: oltre il 90% dei connettori che presentavano danni termici mostrava resistenze superiori a 50 milliohm.

Un altro elemento cruciale riguarda la progettazione. La lunghezza di ingaggio tra pin e socket si è dimostrata determinante: quando rientrava nell’intervallo considerato ottimale, i guasti risultavano oltre sei volte inferiori rispetto ai connettori con contatti disallineati. Al contrario, difetti nei meccanismi di ritenuta dei contatti e limiti nella dissipazione termica hanno compromesso in modo significativo l’affidabilità di alcuni modelli.

Senza standard più rigorosi per progettazione, assemblaggio e manutenzione, i connettori continueranno a rappresentare un rischio sproporzionato per l’affidabilità degli impianti FV, è il messaggio che arriva dallo studio.

Per questo i Sandia National Laboratories proseguiranno le indagini su connettori provenienti anche da installazioni commerciali e utility scale, comprese quelle esposte a condizioni ambientali estreme, come zone marine o aree colpite da uragani.

L’obiettivo, si spiega, è costruire un database indipendente e accessibile che possa supportare l’industria nell’individuare le pratiche migliori in termini di design, ispezione e O&M.