O&M: che cos’è la gestione e la manutenzione nel settore delle energie rinnovabili
O&M è l'acronimo di Operations and Maintenance, ovvero “Funzionamento e manutenzione”, e si riferiscono all’insieme delle attività tecniche, operative e gestionali volte a garantire che un impianto energetico funzioni in modo sicuro, efficiente e affidabile per tutta la sua vita utile.
Nel settore delle energie rinnovabili, l’O&M svolge un ruolo essenziale una volta che un impianto entra in esercizio commerciale. Gli impianti solari fotovoltaici, i parchi eolici, i sistemi BESS, le centrali idroelettriche e altre infrastrutture energetiche richiedono una strategia di gestione e manutenzione che consenta di massimizzarne la disponibilità, limitare le perdite di produzione e individuare eventuali guasti prima che causino interruzioni prolungate del servizio.
L'ambito dei servizi di O&M va ben oltre la semplice riparazione di un'apparecchiatura in caso di guasto. Comprende il monitoraggio costante dell'impianto, l'analisi dei dati operativi, le ispezioni tecniche, la manutenzione preventiva e correttiva, la gestione dei ricambi, la sicurezza degli impianti e il monitoraggio dei principali indicatori di prestazione.
Per questo motivo, la qualità delle attività di O&M influisce direttamente sulla produzione energetica, sui costi operativi e sulla redditività di un progetto nel settore delle energie rinnovabili.
Cosa significa O&M nel settore energetico?
Il termine O&M raggruppa due aree strettamente correlate ma con funzioni diverse: Operations, relativa al funzionamento dell’impianto, e Maintenance, relativa alla sua manutenzione. Il funzionamento comprende le attività necessarie per supervisionare e controllare il funzionamento quotidiano dell’impianto. Gli operatori analizzano le variabili elettriche, energetiche e ambientali per verificare che le apparecchiature funzionino entro i parametri di progetto e che l’impianto risponda correttamente alle condizioni della rete e della fonte rinnovabile.
La manutenzione comprende le attività volte a mantenere le apparecchiature in condizioni adeguate, a prevenire i guasti e a ripristinarne il funzionamento in caso di avaria. In una strategia di O&M professionale, entrambe le aree operano in modo coordinato. I dati raccolti durante il funzionamento consentono di individuare eventuali anomalie, mentre i team di manutenzione utilizzano tali informazioni per stabilire le priorità delle ispezioni e degli interventi.
L'O&M ha normalmente inizio dopo la messa in servizio e il collaudo dell'impianto e prosegue per tutta la fase operativa dell'impianto. Il suo ambito di applicazione viene solitamente stabilito tramite un contratto di O&M in cui vengono definiti le responsabilità, i livelli di servizio, la manutenzione programmata, i tempi di risposta e determinati indicatori di prestazione.
Quali attività comprende la gestione e manutenzione (O&M) di un impianto rinnovabile?
Le attività di O&M dipendono dalla tecnologia, dalle dimensioni dell'impianto, dalle condizioni ambientali e dall'ambito contrattuale. Tuttavia, esistono una serie di funzioni comuni alla maggior parte dei progetti nel settore delle energie rinnovabili.
- Monitoraggio dell'impianto: supervisione continua di variabili quali potenza, produzione energetica, tensione, corrente, temperatura, disponibilità e stato delle principali apparecchiature tramite sistemi SCADA e altre piattaforme di monitoraggio.
- Ispezioni tecniche: controlli periodici delle apparecchiature elettriche, meccaniche e strutturali per individuare segni di deterioramento, anomalie o condizioni che potrebbero causare futuri incidenti.
- Manutenzione preventiva: interventi programmati effettuati prima che si verifichi un guasto, secondo le frequenze stabilite dai produttori, le procedure interne o le condizioni operative specifiche.
- Manutenzione correttiva: riparazione o sostituzione di componenti a seguito dell'individuazione di un guasto che compromette il normale funzionamento dell'impianto.
- Gestione delle prestazioni: analisi della produzione effettiva rispetto a quella prevista per individuare scostamenti, perdite e opportunità di ottimizzazione.
- Gestione dei ricambi: pianificazione delle scorte dei componenti critici per ridurre i tempi di inattività in caso di guasto.
- Sicurezza: applicazione di procedure volte a garantire che le operazioni e gli interventi di manutenzione siano eseguiti in conformità con i requisiti elettrici, meccanici e di prevenzione dei rischi.
In un impianto fotovoltaico, ad esempio, le attività di O&M possono comprendere ispezioni dei moduli, degli inverter, trackers, trasformatori, cablaggio, quadri elettrici e sistemi di comunicazione, oltre al controllo della vegetazione, alla pulizia quando necessario e all’analisi della produzione.
In un parco eolico, le attività di O&M si concentrano in particolare su componenti quali pale, riduttori, generatori, cuscinetti, sistemi idraulici, convertitori e trasformatori. In un sistema BESS, la strategia si adatta a batterie, PCS, BMS, EMS, sistemi di raffreddamento e sistemi antincendio.
Tipi di manutenzione nell'ambito di una strategia O&M
Una strategia di O&M può combinare diverse metodologie di manutenzione in base alla criticità delle apparecchiature, alle conseguenze di un guasto e alle informazioni disponibili sul loro stato.
- Manutenzione preventiva: viene effettuata in modo programmato in base a intervalli di tempo, ore di funzionamento o raccomandazioni del produttore. Il suo obiettivo è ridurre la probabilità di guasti attraverso ispezioni, regolazioni, revisioni e sostituzioni pianificate.
- Manutenzione correttiva: viene avviata dopo che si è verificato o è stato individuato un guasto. L'obiettivo è ripristinare l'impianto e recuperare quanto prima la capacità di generazione dell'impianto.
- Manutenzione predittiva: utilizza dati storici e operativi per identificare modelli in grado di anticipare un possibile guasto. L'analisi di temperature, vibrazioni, curve elettriche e altre variabili consente di intervenire prima che si verifichi una significativa perdita di disponibilità.
- Manutenzione basata sulle condizioni: l'intervento viene determinato in base allo stato effettivo dell'apparecchiatura, anziché seguire esclusivamente un calendario prestabilito. A tal fine è possibile ricorrere a sensori, termografia, analisi elettriche, ispezioni tramite droni e sistemi diagnostici avanzati.
L'evoluzione tecnologica sta rendendo la gestione e manutenzione (O&M) degli impianti rinnovabili sempre più dipendente dai dati. Le piattaforme digitali consentono di monitorare migliaia di variabili in tempo reale e di confrontare il comportamento di diverse apparecchiature, stringhe fotovoltaiche, inverter, turbine eoliche o sistemi di accumulo. Questa digitalizzazione facilita il passaggio da strategie prevalentemente reattive a modelli di O&M predittivi e basati sulle condizioni, in cui gli interventi vengono effettuati in funzione del comportamento effettivo dell'impianto.
Perché la gestione e la manutenzione (O&M) sono importanti in un impianto di energia rinnovabile?
Un impianto a energia rinnovabile può avere una vita operativa di diversi decenni. Durante tale periodo, il funzionamento dei suoi componenti è soggetto a invecchiamento, condizioni ambientali, cicli operativi, variazioni termiche e altri fattori che possono influire progressivamente sulle prestazioni.
Un programma adeguato di O&M consente di monitorare tale andamento e di ridurre le perdite legate a guasti o interruzioni di servizio. Il suo obiettivo non consiste solo nel mantenere le apparecchiature in funzione, ma anche nel garantire che l’impianto produca la massima quantità di energia possibile nel rispetto delle condizioni di sicurezza e con costi operativi sotto controllo. Per valutare l’efficacia dell’O&M vengono utilizzati diversi indicatori tecnici o KPI. Alcuni dei più comuni sono:
- Disponibilità: percentuale di tempo durante il quale l'impianto o una determinata apparecchiatura è disponibile per la produzione di energia.
- Performance Ratio (PR): utilizzato in particolare negli impianti fotovoltaici per valutare il rendimento effettivo dell'impianto rispetto al suo rendimento teorico nelle condizioni registrate.
- Produzione energetica: confronto tra l'energia generata e quella prevista dai modelli di produzione.
- MTBF (Mean Time Between Failures): tempo medio tra i guasti, utilizzato per analizzare l'affidabilità di determinate apparecchiature.
- MTTR (Mean Time To Repair): tempo medio necessario per risolvere un guasto e riportare un'apparecchiatura alle normali condizioni di funzionamento.
Un O&M efficiente mira ad aumentare la disponibilità e a ridurre il MTTR attraverso un’adeguata combinazione di monitoraggio, manutenzione, personale specializzato e disponibilità di ricambi. Anche l’importanza economica dell’O&M è notevole. Un guasto che mette fuori servizio un inverter, una turbina eolica o una parte significativa di un impianto può tradursi direttamente in energia non prodotta e perdita di ricavi. Allo stesso tempo, effettuare interventi non necessari aumenta i costi operativi, pertanto la strategia deve trovare un equilibrio tra affidabilità, rendimento e costo.
Nei progetti finanziati a lungo termine, anche la portata e i costi previsti per la gestione e la manutenzione (O&M) rientrano nel modello finanziario dell’impianto, poiché incidono direttamente sui costi operativi (OPEX), sulla produzione prevista e, di conseguenza, su indicatori economici quali il LCOE e la redditività del progetto. Organismi tecnici quali il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e il programma internazionale IEA PVPS ritengono che la pianificazione delle operazioni e della manutenzione (O&M), il monitoraggio, la manutenzione preventiva e correttiva e l’analisi delle prestazioni siano elementi fondamentali per garantire la sicurezza, l’affidabilità e la produzione degli impianti rinnovabili durante il loro ciclo di vita operativo.