Manutenzione predittiva degli impianti rinnovabili: come proteggere prestazioni e redditività

La manutenzione di un impianto a energia rinnovabile viene spesso considerata soltanto come un costo operativo. In realtà, se pianificata e gestita correttamente, è uno degli strumenti principali per proteggere l’investimento.

Un impianto fotovoltaico, un sistema di accumulo BESS o un impianto a biogas generano valore solamente quando funzionano in modo sicuro, efficiente e continuativo. Una sottoproduzione non rilevata, un fermo prolungato, il degrado accelerato di una batteria o l’instabilità di un processo biologico possono ridurre sensibilmente i risultati economici attesi.

La manutenzione non crea energia oltre le possibilità fisiche dell’impianto. Evita però che energia tecnicamente producibile, disponibilità operativa e valore economico vadano persi.

La manutenzione predittiva degli impianti rinnovabili utilizza dati di esercizio, misure e analisi diagnostiche per individuare anomalie e fenomeni di degrado prima che provochino un guasto o una perdita significativa di prestazioni.

Dalla manutenzione correttiva alla manutenzione predittiva

Le strategie manutentive non sono alternative assolute. Un piano O&M efficace le integra in funzione della criticità dei componenti, dei dati disponibili e delle conseguenze economiche di un guasto.

Manutenzione correttiva

La manutenzione correttiva interviene dopo che il guasto si è già verificato.

Non è sempre la strategia più costosa: può essere razionale per componenti economici, ridondanti e rapidamente sostituibili. Affidarsi esclusivamente alla manutenzione a guasto diventa invece rischioso quando un componente può fermare una parte importante dell’impianto o danneggiare altre apparecchiature.

Il costo reale del guasto comprende:

• mancata produzione o mancata disponibilità;
• costo della riparazione;
• urgenza dell’intervento;
• reperimento dei ricambi;
• eventuali danni conseguenti;
• penali contrattuali;
• riduzione della vita utile;
• possibili conseguenze sulla sicurezza.

Manutenzione preventiva

La manutenzione preventiva comprende controlli e interventi eseguiti secondo un programma definito.

Le frequenze vengono stabilite considerando:

• indicazioni dei costruttori;
• prescrizioni normative;
• condizioni ambientali;
• esperienza operativa;
• criticità dei componenti;
• condizioni di garanzia;
• storico dei guasti.

La manutenzione preventiva rimane indispensabile anche in presenza di un sistema predittivo. Gli algoritmi non sostituiscono le verifiche obbligatorie, i controlli di sicurezza o le attività richieste dal costruttore.

Manutenzione su condizione

Nella manutenzione su condizione, o condition-based maintenance, l’intervento viene attivato quando un parametro misurato supera una soglia.

Alcuni esempi sono:

• aumento della temperatura di un collegamento;
• squilibrio crescente tra le correnti di stringa;
• differenza anomala di tensione tra celle di una batteria;
• incremento delle vibrazioni di un motore;
• peggioramento della qualità dell’olio;
• variazione anomala dei parametri del digestore.

La soglia deve essere definita sul comportamento reale dell’impianto. Un limite uguale per tutti gli asset può produrre falsi allarmi oppure non rilevare fenomeni importanti.

Manutenzione predittiva

La manutenzione predittiva cerca di stimare come evolverà l’anomalia e quando potrebbe rendersi necessario un intervento.

Non si limita quindi a rilevare che un valore è fuori soglia, ma utilizza l’andamento nel tempo per rispondere a domande come:

• il degrado è stabile o sta accelerando?
• quanto tempo rimane prima che il componente non sia più affidabile?
• conviene intervenire subito o durante la prossima fermata programmata?
• quale componente presenta la maggiore probabilità di guasto?
• quale intervento offre il miglior rapporto tra costo e beneficio?

L’ISO 17359:2018 fornisce indicazioni generali per impostare un programma di monitoraggio e diagnostica delle condizioni delle macchine.

Perché la manutenzione non è soltanto un costo

Il valore della manutenzione non dovrebbe essere valutato esclusivamente confrontando il prezzo del contratto O&M con quello degli anni precedenti.

Il confronto corretto è tra il costo della manutenzione e il valore che essa consente di proteggere.

In termini semplificati:

Valore della manutenzione = perdite di produzione evitate + guasti evitati + maggiore disponibilità + vita utile preservata − costo degli interventi

Per un impianto fotovoltaico, una perdita evitabile del 5% su una produzione attesa di 1.200 MWh all’anno corrisponde a 60 MWh. Se l’energia ha un valore medio di 120 €/MWh, la perdita economica è pari a circa 7.200 euro all’anno.

Il valore può essere maggiore quando l’energia viene autoconsumata e sostituisce energia acquistata a un prezzo superiore. Può essere inferiore quando la produzione viene immessa in rete in ore caratterizzate da prezzi bassi.

A questo valore vanno aggiunti gli eventuali costi di riparazione, le conseguenze sulla sicurezza e il rischio che un’anomalia provochi il deterioramento di altri componenti.

La manutenzione è quindi un investimento quando:

• riduce perdite superiori al proprio costo;
• mantiene l’impianto vicino alle prestazioni attese;
• limita la frequenza e la durata dei fermi;
• conserva l’efficienza dei componenti;
• protegge garanzie e vita utile;
• migliora sicurezza e conformità;
• permette di pianificare ricambi e interventi.

Non tutti gli interventi sono però economicamente giustificati. Una buona gestione manutentiva deve anche evitare controlli ridondanti e sostituzioni premature.

I dati necessari per una manutenzione realmente predittiva

La presenza di una piattaforma di monitoraggio non rende automaticamente predittiva la manutenzione.

Il processo richiede dati sufficientemente completi e affidabili, tra cui:

• produzione e consumi;
• potenza attiva e reattiva;
• tensioni e correnti;
• stati e allarmi;
• irraggiamento e temperatura;
• disponibilità dei componenti;
• energia persa per limitazioni;
• ore di funzionamento;
• cicli operativi;
• interventi eseguiti;
• componenti sostituiti;
• cause dei guasti.

Prima di applicare modelli avanzati è necessario verificare:

• sincronizzazione temporale;
• frequenza di acquisizione;
• presenza di dati mancanti;
• correttezza delle unità di misura;
• calibrazione dei sensori;
• coerenza degli identificativi;
• qualità dello storico;
• modifiche apportate all’impianto.

Se i dati sono errati, anche l’algoritmo più sofisticato produce indicazioni poco affidabili.

Gli strumenti della manutenzione predittiva

Monitoraggio continuo e analisi delle prestazioni

Le piattaforme SCADA o cloud raccolgono i dati dell’impianto e permettono di confrontare il comportamento reale con quello atteso.

Per un impianto fotovoltaico possono essere analizzati:

• energia prodotta;
• producibilità specifica;
• Performance Ratio;
• disponibilità tecnica;
• disponibilità energetica;
• correnti e tensioni di stringa;
• efficienza degli inverter;
• perdite per clipping o limitazione;
• differenze tra sezioni equivalenti.

Un calo del Performance Ratio del 2-3% non rappresenta automaticamente un guasto. La significatività dipende da qualità dei sensori, condizioni meteorologiche, durata dell’anomalia, incertezza di misura e comportamento storico dell’impianto.

Per individuare una sottoproduzione reale è preferibile utilizzare una baseline normalizzata rispetto a irraggiamento, temperatura, indisponibilità e modifiche dell’impianto.

Termografia a infrarossi

La termografia permette di rilevare anomalie termiche non sempre visibili durante un’ispezione ordinaria.

Sui moduli fotovoltaici può evidenziare:

• hot spot;
• celle o sottostringhe anomale;
• diodi di bypass attivi o guasti;
• moduli in circuito aperto;
• problemi di connessione;
• mismatch;
• ombreggiamenti localizzati.

Su quadri, cabine e collegamenti elettrici può individuare:

• connessioni resistive;
• serraggi non corretti;
• sovraccarichi;
• squilibri;
• componenti surriscaldati.

La termografia deve essere eseguita in condizioni ambientali e operative adeguate. L’IEC TS 62446-3 definisce requisiti per attrezzatura, condizioni di misura, procedura, qualificazione del personale e report delle ispezioni termografiche sugli impianti fotovoltaici.

L’uso del drone migliora velocità e copertura sugli impianti estesi, ma non elimina la necessità di interpretare e verificare a terra le anomalie rilevate.

Curve corrente-tensione e misure elettriche

La misura delle curve I-V consente di confrontare il comportamento reale di una stringa o di un modulo con quello previsto.

Può contribuire a identificare:

• perdite di corrente;
• perdite di tensione;
• mismatch;
• ombreggiamenti;
• degrado;
• PID;
• problemi nei diodi;
• resistenze serie anomale;
• difetti di cablaggio.

Una curva misurata a livello di stringa non identifica sempre il singolo modulo difettoso. Per localizzare il problema possono essere necessarie termografia, misure sui moduli o ulteriori prove diagnostiche.

Le attività di manutenzione degli impianti fotovoltaici connessi alla rete sono trattate dall’IEC 62446-2:2020, che comprende manutenzione preventiva, correttiva e finalizzata alle prestazioni.

Ispezioni visive e verifiche sul campo

L’analisi dei dati non può rilevare ogni problema.

Le ispezioni sul campo permettono di controllare:

• stato dei moduli;
• cavi e connettori;
• quadri elettrici;
• infiltrazioni;
• corrosione;
• vegetazione;
• presenza di animali;
• fissaggi;
• strutture;
• vie di accesso;
• segnaletica;
• sistemi antincendio;
• condizioni della copertura.

La combinazione tra monitoraggio e ispezione fisica riduce il rischio che un impianto sembri regolarmente produttivo pur presentando problemi di sicurezza o degradi localizzati.

Analisi vibrazionale e dell’olio

Negli impianti a biogas, biometano e cogenerazione, il monitoraggio vibrazionale può individuare:

• usura dei cuscinetti;
• disallineamenti;
• squilibri;
• allentamenti;
• fenomeni di risonanza;
• anomalie di pompe e agitatori.

L’analisi periodica dell’olio può fornire indicazioni su usura, contaminazione e condizioni del motore.

Il valore non deriva dal singolo risultato, ma dalla sua evoluzione nel tempo e dal confronto con il comportamento normale della macchina.

Analisi dati e intelligenza artificiale

Modelli statistici e algoritmi di machine learning possono analizzare numerose variabili e rilevare correlazioni difficili da individuare manualmente.

Possono essere utilizzati per:

• anomaly detection;
• classificazione degli allarmi;
• previsione della produzione;
• previsione del degrado;
• stima della vita utile residua;
• prioritizzazione degli interventi;
• identificazione di comportamenti ricorrenti.

L’intelligenza artificiale non è però sempre necessaria. Regole ingegneristiche, confronti tra componenti omogenei e modelli statistici trasparenti possono risultare più affidabili quando i dati storici sono limitati.

Un modello predittivo dovrebbe sempre essere verificabile e sottoposto al controllo di personale competente.

Manutenzione predittiva degli impianti fotovoltaici

Per un impianto fotovoltaico industriale, il piano può comprendere:

• monitoraggio continuo della produzione;
• analisi della disponibilità;
• confronto tra inverter e stringhe;
• normalizzazione rispetto ai dati meteorologici;
• ispezioni visive;
• termografia;
• prove di isolamento;
• misure I-V quando giustificate;
• controllo di quadri, cavi e connettori;
• verifica delle strutture;
• controllo della cabina elettrica;
• gestione della vegetazione;
• pulizia dei moduli basata su dati e convenienza economica.

La pulizia non dovrebbe essere stabilita soltanto a calendario. Il momento corretto dipende da livello di sporcamento, pioggia, accessibilità, costo dell’intervento e valore dell’energia recuperabile.

Anche la frequenza della termografia deve essere definita in base al rischio, allo storico e alle caratteristiche dell’impianto. Un controllo annuale può essere appropriato in molti casi, ma non rappresenta una regola valida per ogni installazione.

Quando il monitoraggio evidenzia degradi diffusi o componenti obsoleti, può essere opportuno valutare un intervento di revamping o repowering fotovoltaico.

Manutenzione predittiva dei sistemi BESS

Nei sistemi di accumulo BESS, la manutenzione interessa batterie, BMS, PCS, trasformatori, quadri, impianti ausiliari e sistemi di sicurezza.

I principali parametri comprendono:

• State of Charge;
• State of Health;
• tensione e temperatura delle celle;
• differenze di tensione e temperatura;
• resistenza interna stimata;
• energia caricata e scaricata;
• numero e profondità dei cicli;
• efficienza di round trip;
• potenza disponibile;
• derating;
• stato del bilanciamento;
• prestazioni di HVAC e ventilazione;
• allarmi del BMS;
• stato dei sistemi di rilevazione e protezione.

Un aumento della dispersione tra celle o una temperatura persistentemente diversa può anticipare la perdita di capacità o l’insorgenza di un’anomalia.

Le indicazioni del BMS non devono essere considerate infallibili: SoC e SoH sono valori stimati e devono essere confrontati con test di capacità, dati operativi e indicazioni del costruttore.

Una gestione corretta deve inoltre rispettare:

• limiti operativi;
• condizioni di garanzia;
• strategie di carica e scarica;
• requisiti di sicurezza;
• manutenzione degli ausiliari;
• procedure di emergenza;
• aggiornamenti software autorizzati;
• protezione informatica dei sistemi di controllo.

La manutenzione predittiva contribuisce alla sicurezza, ma non sostituisce i sistemi di protezione, i controlli antincendio o le procedure previste dal progetto.

Manutenzione predittiva degli impianti a biogas

Negli impianti a biogas e biometano, la continuità dipende sia dal processo biologico sia dai componenti meccanici, elettrici e di trattamento del gas.

Il monitoraggio può comprendere:

• composizione del biogas;
• concentrazione di metano;
• presenza di idrogeno solforato e ossigeno;
• portata del gas;
• pressione;
• temperatura del digestore;
• pH;
• alcalinità;
• acidi grassi volatili;
• rapporto tra acidi grassi e capacità tampone;
• quantità e caratteristiche delle matrici in ingresso;
• prestazioni di pompe e agitatori;
• vibrazioni del cogeneratore;
• consumo e qualità dell’olio;
• temperature dei cilindri e dei gas di scarico;
• efficienza elettrica e termica;
• prestazioni dei sistemi di upgrading.

Una variazione isolata non rappresenta necessariamente un problema. È l’andamento combinato di più parametri a evidenziare l’avvicinarsi di un’instabilità biologica o di un guasto meccanico.

Nel biogas la capacità predittiva è particolarmente utile perché il ripristino del processo biologico può richiedere più tempo rispetto alla sostituzione di un componente elettrico.

Come impostare un programma di manutenzione predittiva

1. Definire gli obiettivi

Il primo passo consiste nello stabilire quali risultati proteggere:

• produzione;
• disponibilità;
• sicurezza;
• continuità del servizio;
• vita utile;
• garanzie;
• ricavi;
• autoconsumo;
• capacità disponibile.

2. Classificare i componenti critici

Non tutti i componenti richiedono lo stesso livello di monitoraggio.

La criticità dipende da:

• probabilità di guasto;
• conseguenze del guasto;
• tempo di approvvigionamento;
• presenza di ridondanza;
• costo di sostituzione;
• impatto sulla sicurezza;
• quota di impianto interessata.

3. Costruire una baseline

Per riconoscere un’anomalia occorre conoscere il comportamento normale dell’impianto.

La baseline deve tenere conto di condizioni ambientali, carico, stagionalità, modifiche tecniche e naturale degrado dei componenti.

4. Definire allarmi e priorità

Gli allarmi devono indicare:

• livello di gravità;
• componente coinvolto;
• possibile causa;
• impatto stimato;
• tempo disponibile per intervenire;
• azione consigliata;
• responsabile della presa in carico.

Un numero eccessivo di allarmi non prioritizzati produce assuefazione e rischia di nascondere gli eventi importanti.

5. Integrare dati e attività sul campo

Ogni intervento dovrebbe aggiornare lo storico dell’impianto con:

• anomalia rilevata;
• diagnosi;
• attività eseguita;
• componenti sostituiti;
• tempi;
• causa effettiva;
• risultato;
• produzione recuperata.

Questo ciclo permette di migliorare progressivamente soglie e modelli.

6. Misurare i risultati economici

Il programma deve essere verificato attraverso KPI tecnici ed economici:

• disponibilità;
• perdita energetica;
• tempo medio di rilevazione;
• tempo medio di ripristino;
• frequenza dei guasti;
• costo per intervento;
• energia recuperata;
• costo delle indisponibilità;
• rendimento dell’investimento manutentivo.

I contratti O&M

Un contratto O&M affida a un operatore specializzato la gestione operativa e manutentiva dell’impianto.

Il contratto dovrebbe definire chiaramente:

• perimetro delle apparecchiature;
• attività comprese;
• monitoraggio;
• orari di presidio;
• gestione degli allarmi;
• manutenzione preventiva;
• analisi predittive;
• manutenzione correttiva;
• ricambi inclusi ed esclusi;
• tempi di risposta;
• tempi di intervento;
• reperibilità;
• reportistica;
• responsabilità;
• gestione delle garanzie;
• proprietà e conservazione dei dati.

Disponibilità e garanzie di prestazione

Una garanzia di disponibilità è utile solamente se la formula di calcolo è chiara.

Il contratto deve specificare come vengono trattati:

• eventi di rete;
• forza maggiore;
• limitazioni del distributore;
• curtailment;
• indisponibilità richieste dal proprietario;
• mancanza di ricambi;
• condizioni meteorologiche;
• fermate programmate;
• anomalie esterne al perimetro O&M.

Disponibilità tecnica, disponibilità energetica e Performance Ratio non sono indicatori equivalenti.

Anche “monitoraggio 24/7” deve essere definito: può indicare acquisizione continua dei dati, generazione automatica degli allarmi oppure presenza effettiva di personale reperibile. Sono servizi diversi.

Quanto costa un contratto O&M

Non esiste un costo standard applicabile a tutti gli impianti.

Il prezzo dipende da:

• tecnologia;
• potenza ed energia;
• numero di componenti;
• distribuzione geografica;
• accessibilità;
• livello di monitoraggio;
• frequenza delle ispezioni;
• SLA;
• reperibilità;
• inclusione dei ricambi;
• gestione delle garanzie;
• attività di sicurezza;
• reportistica;
• rischio assunto dall’operatore.

Per il fotovoltaico si utilizzano spesso offerte espresse in €/kWp all’anno, mentre per i BESS possono essere utilizzati €/kW, €/kWh o canoni per sistema. Negli impianti a biogas il costo dipende fortemente dalle ore di funzionamento, dal cogeneratore, dal processo e dagli overhaul previsti.

Confrontare offerte utilizzando soltanto il prezzo unitario può essere fuorviante. Un contratto apparentemente economico può escludere monitoraggio, ricambi, termografie, prove strumentali o interventi correttivi.

La valutazione dovrebbe considerare il costo totale e il rischio economico rimasto a carico del proprietario.

Caso FerPlant: l’umidità rivela una perdita di produzione nascosta

Su un impianto fotovoltaico da circa 1 MWp, il monitoraggio ha evidenziato che alcuni inverter entravano in produzione più tardi rispetto alle altre macchine, soprattutto nelle giornate caratterizzate da elevata umidità.

L’analisi degli orari di avviamento, degli allarmi e delle condizioni meteorologiche ha permesso di collegare il fenomeno a problemi di isolamento dei moduli fotovoltaici installati sulle sezioni interessate.

Nelle prime ore della giornata, in presenza di umidità o condensa, la resistenza d’isolamento si riduce e la verifica eseguita automaticamente dagli inverter prima della connessione alla rete non viene superata. Gli inverter rimangono quindi in attesa e iniziano a produrre solamente quando le condizioni migliorano e il valore d’isolamento torna compatibile con l’avviamento.

Il problema non determina necessariamente un fermo permanente e può risultare poco evidente osservando soltanto la produzione complessiva dell’impianto. Il ritardo si ripete però nei giorni umidi e provoca una perdita di energia nelle ore del mattino che, accumulandosi nel tempo, riduce il risultato economico dell’impianto.

Il monitoraggio ha consentito di:

• individuare gli inverter interessati;
• riconoscere la ricorrenza dell’anomalia;
• correlare i ritardi di avviamento alle condizioni ambientali;
• distinguere il fenomeno da una normale variazione della produzione;
• avviare le verifiche sull’isolamento;
• quantificare la produzione non generata;
• utilizzare i risultati per progettare l’intervento di revamping.

Il caso dimostra che il valore della manutenzione non consiste soltanto nel riparare un componente guasto. Un monitoraggio correttamente interpretato permette di riconoscere perdite intermittenti, valutarne l’impatto economico e decidere quando la manutenzione ordinaria non è più sufficiente e diventa opportuno ammodernare l’impianto.

Domande frequenti

Ogni quanto va fatta la manutenzione di un impianto fotovoltaico?

Il monitoraggio dovrebbe essere continuo. La frequenza delle ispezioni e delle prove dipende da dimensione, ambiente, criticità, indicazioni dei costruttori e storico dell’impianto.

Non esiste una frequenza universale valida per termografia, misure I-V o pulizia.

Che differenza c’è tra manutenzione preventiva e predittiva?

La preventiva interviene secondo un programma prestabilito. La predittiva utilizza l’andamento dei dati per stimare l’evoluzione di un’anomalia e programmare l’intervento prima del guasto.

Le due strategie devono essere integrate.

Quanto costa un contratto O&M?

Per fotovoltaico: 8-15 €/kWp/anno (impianti >200 kWp). Per BESS: 15-25 €/kWh/anno. Per biogas: 15-25 €/kWe/anno. Include monitoraggio, preventiva, correttiva (manodopera, ricambi esclusi o inclusi a seconda del contratto)

Serve necessariamente l’intelligenza artificiale?

No. Un sistema predittivo può utilizzare anche modelli fisici, analisi statistiche, confronti tra componenti e regole definite da tecnici esperti.

L’intelligenza artificiale è utile quando esistono dati sufficienti e un problema per il quale offre un vantaggio misurabile.

La manutenzione predittiva è costosa?

Dipende dall’infrastruttura già presente. Se l’impianto dispone di sensori e monitoraggio affidabili, parte delle analisi può essere introdotta con costi contenuti.

Il confronto deve essere effettuato con il valore delle perdite e dei guasti evitabili, non soltanto con il prezzo del servizio.

La manutenzione aumenta la produzione?

La manutenzione non aumenta la risorsa energetica disponibile. Può però recuperare o evitare perdite dovute a sporco, guasti, indisponibilità, regolazioni errate e componenti degradati.

L’obiettivo è mantenere la produzione il più possibile vicina a quella tecnicamente ed economicamente attesa.

Come si valuta se un intervento conviene?

Si confrontano il costo dell’intervento con:

• energia recuperabile;
• valore dell’energia;
• guasti evitabili;
• vita utile residua;
• rischio di fermo;
• effetti sulla sicurezza;
• costi futuri di manutenzione.

L’intervento deve essere sostenuto da una diagnosi e da una valutazione economica.

Qual è il KPI più importante in un contratto O&M?

Non ne esiste uno solo. Disponibilità, Performance Ratio, energia persa, tempi di rilevazione e tempi di ripristino misurano aspetti differenti.

I KPI devono essere scelti in funzione del modello economico dell’impianto.

Proteggere il rendimento dell’impianto nel tempo

La manutenzione più efficace non è quella che genera il maggior numero di interventi, ma quella che individua le attività realmente necessarie e le esegue nel momento economicamente più opportuno.

FerPlant affianca proprietari, investitori e operatori industriali nel monitoraggio delle prestazioni, nella diagnosi delle anomalie e nella definizione di programmi O&M per impianti fotovoltaici, BESS e impianti a biogas.

L’obiettivo è mantenere l’impianto sicuro, disponibile e coerente con il rendimento economico per il quale è stato realizzato.

Per valutare lo stato di un impianto o impostare un programma di manutenzione è possibile contattare il team tecnico FerPlant.

Contenuto aggiornato a settembre 2026. Tecnologie, norme e requisiti dei costruttori possono cambiare: frequenze e attività devono essere definite sulla configurazione reale dell’impianto.