Descrizione

SCENARIO

I trattamenti anti-sporcizia per i moduli fotovoltaici (PV, noti anche come pannelli solari) rappresentano una soluzione alla perdita produttiva di energia dovuta agli effetti della sporcizia. La sporcizia sulla superficie dei moduli fotovoltaici, solitamente dovuta a polvere, incrostazioni e altri agenti inquinanti, riduce la quantità di luce solare che raggiunge il pannello, influenzandone il funzionamento o diminuendo la quantità di energia che può essere prodotta. Gli effetti combinati della sporcizia sui moduli fotovoltaici negli impianti di produzione di energia su scala industriale possono avere un enorme impatto sulla produttività.

Negli attuali impianti di produzione, i rivestimenti anti-sporcizia presentano diversi problemi: la frequenza e il luogo di applicazione, i costi rispetto alla produzione diretta di energia e l'impatto sulla trasparenza, il che dà origine a una nuova fonte di potenziale perdita di produzione.

Attualmente, le tecnologie disponibili sul mercato consentono l'applicazione di diversi tipi di rivestimenti anti-sporcizia. Tuttavia, per ottenere una densità adeguata del rivestimento sulla superficie in vetro e agevolarne il processo di deposizione, è necessario applicare il rivestimento sul vetro durante il processo di produzione del modulo fotovoltaico. Ciò pone un problema significativo: è complesso trovare un'applicazione adeguata del prodotto nelle centrali elettriche operative, dove i moduli fotovoltaici sono protetti dalla garanzia del produttore/fabbricante del prodotto. 

Gli attuali prodotti devono essere riapplicati frequentemente (su base annuale per alcuni rivestimenti e al massimo una volta ogni 5 anni per altri) e non sono disponibili dati comprovati sui controlli e rapporti esterni relativi agli effetti del rivestimento nel tempo, ivi incluse l'eventuale perdita di efficacia e la trasparenza del vetro all'irradiazione solare nello spettro luminoso del modulo fotovoltaico utile per la produzione di energia. 

I costi dei rivestimenti esistenti sono spesso superiori ai benefici derivanti dalla raccolta di energia o, in ambienti estremamente sporchi, dalla mancata necessità di una pulizia meccanica periodica (eseguita manualmente con lance idrauliche, spazzole o macchinari idraulici). Ulteriori costi evitabili riguardano i recenti progressi nel mercato nella pulizia robotizzata, dove l'elevato investimento iniziale è compensato dalle mancate perdite dovute alla riduzione della sporcizia nel tempo.

In molti casi, la funzione anti-sporcizia viene spesso proposta insieme al rivestimento antiriflesso (ARC). L'ARC è ora solitamente incorporato durante la produzione del vetro protettivo necessario per i moduli fotovoltaici, quindi la funzione ARC non è necessaria ai fini della Challenge.

LA CHALLENGE

In questa Challenge, Enel Green Power è alla ricerca di proposte in grado di fornire rivestimenti anti-sporcizia che possano essere applicati negli impianti di produzione di energia fotovoltaica operativi per ridurre lo sporco sui pannelli solari utilizzati nelle centrali elettriche. 

Per misurare le prestazioni anti-sporcizia dei rivestimenti, le particelle la cui deposizione dovrebbe essere evitata, o fortemente ridotta, dovrebbero includere piccoli frammenti di terra, escrementi di uccelli e altre particelle portate dal vento o dalla pioggia (ad esempio, sabbia del deserto). In ambienti e condizioni climatiche difficili, sarebbe utile che il rivestimento agisse contro il deposito e la copertura di neve o ghiaccio: quando il pannello è coperto dalla neve, la produzione effettiva di energia è pari a zero. Il principale indicatore prestazionale, nell'ambito del confronto dei profitti dei rivestimenti e della loro efficacia, sarà rappresentato dall'ulteriore energia prodotta dall'impianto, nonché dalla riduzione dei costi di manutenzione, riapplicazione e pulizia ai fini di una maggiore efficacia in termini di costi delle soluzioni.

Un adeguato rivestimento anti-sporcizia potrebbe evitare le perdite dovute allo sporco associate alla deposizione di polveri sui moduli, i servizi di lavaggio manuale o a macchina su base annuale (con costi elevati una tantum e benefici duraturi non prevedibili) e gli investimenti necessari per la pulizia robotizzata. 

La soluzione di rivestimento dovrà essere applicata nelle centrali fotovoltaiche operative da personale formato e istruito dal fabbricante del prodotto, piuttosto che durante la produzione del modulo stesso, come nel sistema attuale. L'applicazione del prodotto nelle centrali elettriche operative deve essere eseguita dal produttore stesso (o dai suoi subappaltatori) per evitare errori nella densità di deposizione sulla superficie e le problematiche generali di un'errata deposizione, mantenendo il prodotto o la soluzione in garanzia.

Idealmente, la soluzione dovrebbe anche eliminare completamente la necessità di pulire i moduli (manualmente o con robot) se il rapporto di sporco residuo viene mantenuto a livelli bassi e tollerabili. La valutazione economica potrebbe essere migliorata da ulteriori benefici apportati all'economia circolare forniti dalle soluzioni proposte (ad esempio, evitando l'uso di acqua, macchinari e combustibile liquido per i trattori, riducendo i rifiuti e così via).

REQUISITI DELLA SOLUZIONE

In generale, la soluzione deve soddisfare i seguenti requisiti essenziali: 

• Efficacia: il rivestimento anti-sporcizia deve proteggere da polvere, piccole particelle di terra e, idealmente, da neve e ghiaccio. 

• Sicurezza: Il prodotto anti-sporcizia non deve essere pericoloso per gli operatori, né in fase di 'applicazione né durante il normale funzionamento dei pannelli.

• Durata: la durata dell'effetto anti-sporcizia deve essere di almeno 5 anni, con garanzia del produttore, prima di una nuova applicazione.

• Facilità di applicazione e manutenzione: il prodotto deve essere facilmente applicabile 

• Trasparenza: gli indicatori di trasparenza della luce per i moduli fotovoltaici/pannelli solari devono essere mantenuti a livelli elevati, in modo da consentire un'ulteriore raccolta di energia, che rappresenterà il principale indicatore di profitto per la tecnologia o il rivestimento.

• Efficacia in termini di costi: la soluzione deve essere efficace in relazione ai costi associati a metodi alternativi o alle attuali tecnologie di pulizia. L'uso di rivestimenti migliori ridurrà anche i costi di manodopera attualmente necessari per la riapplicazione, la manutenzione e la pulizia. 

• Sostenibilità: la soluzione deve essere sicura per l'ambiente e l'atmosfera, evitando l'inquinamento dell'area e, in generale, eventuali impatti negativi sull'ambiente in cui opera la centrale.

  • È auspicabile la presenza di indicatori dell'economia circolare (impatto sull'ambiente locale, riutilizzo dei materiali in fase di produzione o applicazione, riciclabilità dei prodotti al termine della loro durata utile e gestione dei rifiuti, eccetera).

Inoltre, il Partecipante deve fornire:

• Una descrizione dettagliata della soluzione proposta, compresi i costi unitari per la fornitura dei materiali e l'installazione (ad esempio, per un impianto fotovoltaico da 10 MW).

CONSEGNE DEL PROGETTO

Le proposte per questa Challenge saranno valutate da Enel Green Power sulla base dei criteri indicati di seguito:

• Conformità con la richiesta della Challenge e qualità della soluzione, compresi i requisiti obbligatori e "nice-to-have", come specificato nella pagina della Challenge di Open Innovability®;

• Grado di innovazione;

• Soluzioni che non sono generalmente conosciute o facilmente accessibili agli esperti del settore;

• Conformità tecnica e normativa;

• Replicabilità in contesti e paesi diversi;

• Fattibilità economica e realizzativa.

La proposta presentata deve consistere in una descrizione tecnica dettagliata che includa:

• Esempi di applicazioni tecnologiche o prototipi ed eventuali settori di riferimento.

• Vantaggi e punti deboli della soluzione proposta rispetto al modo di lavorare attuale.

• Lacune o vincoli tecnologici per l'adozione della soluzione.

• Dati, casi di studio, brevetti e riferimenti a riviste o qualsiasi altro materiale che supporti la soluzione proposta.

• Stima dei costi e grado di maturità tecnologica (TRL) delle soluzioni proposte.

• Descrizione dei casi d'uso più adatti in base alle prestazioni e alle caratteristiche della soluzione proposta.

La proposta non deve contenere informazioni personali (nome, nome utente, azienda, indirizzo, telefono, e-mail, sito Web personale, curriculum vitae, ecc.) o qualsiasi informazione che i Partecipanti possono considerare come di loro proprietà intellettuale e che non vogliono condividere.

SDGs

Questa challenge contribuisce al raggiungimento dei seguenti obiettivi per lo sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite:

• SDG 7: assicurare a tutti l’accesso a sistemi di energia economici, affidabili, sostenibili e moderni.
• SDG 9: costruire un’infrastruttura resiliente e promuovere l’innovazione e un’industrializzazione equa, responsabile e sostenibile.