Come Funziona La Termografia Per Valutare Lo Stato Dell’impianto Fotovoltaico
Introduzione alla termografia applicata al fotovoltaico
Negli ultimi anni, la termografia è diventata uno degli strumenti più preziosi per il monitoraggio e la diagnosi degli impianti fotovoltaici. La diffusione delle telecamere termiche portatili, l’uso di droni e il progresso dei software di analisi hanno reso questa tecnologia più accessibile e precisa, permettendo ai tecnici di individuare problemi invisibili a occhio nudo.
Quando un modulo fotovoltaico funziona correttamente, la sua superficie presenta una temperatura relativamente uniforme. Tuttavia, difetti di fabbricazione, usura o danni possono generare aree più calde, chiamate hot spot, che compromettono la resa e riducono la durata dell’impianto.
La termografia ad infrarossi si basa sulla capacità di rilevare la radiazione termica emessa da un corpo. Ogni oggetto con una temperatura superiore allo zero assoluto emette radiazioni nella banda infrarossa dello spettro elettromagnetico. Le telecamere termiche catturano questa radiazione e la traducono in immagini a falsi colori, dove ogni tonalità rappresenta una diversa temperatura superficiale.
Questa tecnica è particolarmente utile nel fotovoltaico perché consente di valutare in maniera non invasiva lo stato di salute dei pannelli senza interrompere la produzione, riducendo al minimo i tempi di fermo e i costi di manutenzione.
Oggi, in un contesto dove la redditività dell’impianto dipende dalla sua efficienza costante nel tempo, la termografia non è più un’opzione di nicchia, ma una procedura raccomandata sia in fase di collaudo sia durante la manutenzione periodica. La sua efficacia è riconosciuta anche nelle linee guida tecniche di settore, ed è spesso inclusa nei contratti di manutenzione di impianti di medie e grandi dimensioni.
Principi fisici e tecnici della termografia
Per comprendere come la termografia possa individuare problemi nei moduli fotovoltaici, è importante analizzare i principi fisici alla base del metodo. La radiazione termica si colloca nello spettro elettromagnetico tra la luce visibile e le microonde, con lunghezze d’onda comprese generalmente tra 0,7 e 14 micron. I sensori termici rilevano queste lunghezze d’onda e, grazie a un sistema ottico e a un software di elaborazione, generano un’immagine che rappresenta la distribuzione delle temperature.
Nel fotovoltaico, le principali applicazioni riguardano la rilevazione di anomalie termiche dovute a:
Difetti di connessione elettrica: un contatto imperfetto provoca resistenza elettrica localizzata, con conseguente riscaldamento anomalo.
Danneggiamenti fisici: crepe nelle celle o nel vetro frontale che, esposte a irraggiamento solare, generano zone a temperatura superiore.
Ombreggiamenti parziali: anche un piccolo deposito di sporco o un’ombra può generare un incremento locale di temperatura.
Degrado dei materiali: nel tempo, l’esposizione ai raggi UV e agli agenti atmosferici può compromettere l’efficienza di alcuni componenti.
L’interpretazione delle immagini termografiche non si limita alla mera osservazione dei colori. Un termografista qualificato conosce il concetto di emissività, ovvero la capacità di un materiale di emettere radiazione infrarossa rispetto a un corpo nero ideale. I moduli fotovoltaici hanno un’emissività tipica compresa tra 0,85 e 0,95, e questo parametro va impostato correttamente nella telecamera per ottenere misure affidabili.
Un altro aspetto cruciale è la condizione operativa durante la misurazione. La normativa tecnica (come la IEC 62446-3:2017) indica che le ispezioni termografiche vanno effettuate in condizioni di irraggiamento superiore a 600 W/m² e con differenze di temperatura sufficienti tra i punti analizzati, per garantire una lettura chiara delle anomalie.
Procedura di ispezione termografica
L’ispezione termografica di un impianto fotovoltaico può essere condotta in due modalità principali: da terra e aerea. La prima utilizza telecamere portatili o montate su treppiede, ideale per impianti di piccole dimensioni o per controlli mirati su singoli moduli. La seconda, con l’ausilio di droni dotati di sensori ad infrarossi, è perfetta per grandi impianti a terra o su coperture industriali, riducendo i tempi e consentendo un’analisi sistematica di migliaia di moduli in poche ore.
La procedura tipica comprende:
Preparazione: scelta della finestra temporale ideale (spesso in tarda mattinata o primo pomeriggio, quando l’irraggiamento è stabile) e verifica delle previsioni meteo per evitare vento forte o variazioni improvvise di nuvolosità.
Configurazione della strumentazione: impostazione di emissività, distanza di ripresa, messa a fuoco e range di temperatura.
Raccolta delle immagini: scatto di termogrammi e, in parallelo, foto nel visibile per facilitare la correlazione tra immagine termica e posizione fisica del modulo.
Analisi e interpretazione: confronto tra i moduli e individuazione di pattern anomali, come hot spot, stringhe più calde o differenze significative tra moduli contigui.
Report finale: documentazione fotografica e termografica, con indicazione del tipo di anomalia, posizione, gravità e raccomandazioni per l’intervento.
L’utilizzo di droni ha rivoluzionato questo settore, poiché consente di operare in sicurezza, senza necessità di salire sui tetti o camminare tra le file di moduli a terra. Inoltre, i droni possono essere programmati per volare a quote e percorsi predefiniti, assicurando una copertura uniforme dell’intero impianto e una ripetibilità dell’ispezione nel tempo, fondamentale per monitorare l’evoluzione di un problema.
Tipologie di anomalie rilevabili e loro impatto
Le immagini termografiche, se correttamente interpretate, forniscono informazioni preziose non solo per la riparazione immediata, ma anche per la prevenzione di guasti futuri. Alcuni esempi di anomalie comuni includono:
Hot spot isolati: causati da celle difettose o microfratture, possono generare perdite di potenza significative e rischi di surriscaldamento localizzato.
Zone lineari calde: indicano problemi di connessione nei bus bar o nei collegamenti elettrici interni.
Stringhe intere più calde: sintomo di bypass diodi difettosi o problemi a livello di inverter.
Anomalie diffuse: possono segnalare degrado generalizzato del modulo o condizioni ambientali particolari.
Oltre all’impatto diretto sulla produzione energetica, le anomalie termiche possono avere conseguenze sulla sicurezza. Un hot spot persistente può danneggiare l’incapsulante, portando a infiltrazioni di umidità e, nei casi più gravi, a incendi localizzati. Per questo motivo, le verifiche termografiche sono spesso integrate nelle procedure di manutenzione preventiva.
Un punto spesso trascurato è la possibilità di utilizzare la termografia non solo per identificare problemi esistenti, ma anche per validare la qualità dell’installazione in fase di collaudo. Un impianto appena installato dovrebbe mostrare una distribuzione termica omogenea, e qualsiasi difformità è un campanello d’allarme per eventuali difetti di montaggio o componenti non conformi.
Normative, standard e buone pratiche
L’uso della termografia nel fotovoltaico non è lasciato al caso. Esistono normative internazionali che definiscono le condizioni, le metodologie e i criteri di valutazione, al fine di garantire uniformità e affidabilità nei risultati. Tra le principali, vale la pena citare:
IEC 62446-3:2017: specifica i requisiti per le ispezioni termografiche degli impianti fotovoltaici in esercizio, indicando parametri operativi e classificazioni delle anomalie.
UNI EN ISO 9712: stabilisce i requisiti di qualificazione e certificazione del personale addetto alle prove non distruttive, inclusa la termografia.
CEI 82-25: fornisce linee guida generali per la progettazione e manutenzione degli impianti fotovoltaici in Italia.
Un aspetto importante riguarda la qualifica dell’operatore. Non basta possedere una termocamera: l’interpretazione delle immagini richiede formazione specifica, esperienza e comprensione delle peculiarità del fotovoltaico. Inoltre, le ispezioni dovrebbero essere documentate con report strutturati, che includano sia i termogrammi sia le immagini visibili corrispondenti, per facilitare la localizzazione degli interventi.
Oggi, con l’aumento degli impianti fotovoltaici di grande taglia e la diffusione delle comunità energetiche, la termografia si sta affermando come standard operativo per garantire continuità di produzione e ritorno economico dell’investimento.
Evoluzione tecnologica e scenari futuri
La termografia applicata al fotovoltaico sta beneficiando di due tendenze parallele: il miglioramento delle prestazioni delle telecamere IR e l’integrazione con sistemi di intelligenza artificiale. Le telecamere di nuova generazione offrono risoluzioni più elevate, sensibilità termica migliorata e possibilità di streaming in tempo reale. Alcuni modelli sono già integrabili con software che, grazie a algoritmi di machine learning, riconoscono automaticamente pattern tipici di guasto e generano report preliminari senza intervento umano.
In futuro, è plausibile immaginare impianti dotati di sistemi di monitoraggio autonomi, in cui droni programmati eseguono ispezioni periodiche, analizzano i dati e trasmettono in tempo reale segnalazioni agli operatori. Ciò permetterà interventi rapidi e mirati, riducendo ulteriormente i costi di manutenzione e minimizzando i tempi di fermo.
Un’altra direzione promettente è l’integrazione tra termografia e analisi elettrica in tempo reale. Combinando i dati di produzione con le immagini termiche, sarà possibile ottenere una visione completa dello stato di salute di ogni modulo, prevedere la vita residua e pianificare sostituzioni o interventi prima che si verifichino cali di rendimento significativi.
Conclusioni
La termografia rappresenta oggi uno degli strumenti più efficaci per valutare lo stato di un impianto fotovoltaico in esercizio. La sua capacità di individuare in modo rapido e non invasivo difetti e degradi la rende indispensabile sia in fase di collaudo sia per la manutenzione periodica.
Il vantaggio competitivo per chi la adotta non si limita alla prevenzione dei guasti: un impianto monitorato con regolarità mantiene più a lungo le sue prestazioni nominali, garantendo un ritorno sull’investimento più stabile e prevedibile.
In un settore dove ogni kWh prodotto conta, la termografia è destinata a diventare parte integrante delle strategie di gestione degli impianti, affiancandosi ad altri sistemi di monitoraggio e beneficiando delle potenzialità offerte dall’automazione e dall’intelligenza artificiale. La chiave del futuro sarà saper combinare queste tecnologie, trasformando la manutenzione da reattiva a predittiva, a vantaggio dell’efficienza, della sicurezza e della sostenibilità.
