INVERTER FOTOVOLTAICO

Inverter fotovoltaico: a cosa serve e quali sono i costi

L’inverter fotovoltaico è un elemento fondamentale di ogni impianto fotovoltaico: trasforma la corrente continua dei moduli fotovoltaici in comune corrente alternata di rete e la inserisce nella rete domestica e nella rete pubblica.

Allo stesso tempo, l’inverter controlla e monitora l’intero impianto. Da un lato assicura che i moduli fotovoltaici siano sempre in funzione sempre al massimo delle loro prestazioni, in funzione dell’irraggiamento e della temperatura. Dall’altro monitora costantemente la rete pubblica ed è responsabile per il rispetto di vari criteri di sicurezza.

• L’inverter adatto per ogni impianto
• Cosa fa un inverter fotovoltaico?
• Riparazione dell’inverter

L’inverter adatto per ogni impianto

Sul mercato esistono innumerevoli inverter fotovoltaici, i quali devono essere catalogati sulla base di tre importanti caratteristiche: la potenza, il dimensionamento sul lato CC e la topologia.

• Potenza: la potenza disponibile parte da due kilowatt e arriva fino all’ordine dei megawatt. Le potenze tipiche ammontano a 5 kW per impianti residenziali su tetto, da 10 a 20 kW per impianti commerciali (ad esempio su capannoni o tetti di fienili), e da 500 a 800 kW per l’impiego in centrali fotovoltaiche.
• Connessione dei moduli: durante il dimensionamento sul lato CC, il punto da considerare è la connessione dei moduli fotovoltaici con l’inverter. Qui si differenzia fra inverter di stringa, multistringa e centrali, laddove per “stringa” si intende una fila di moduli fotovoltaici collegati in serie. Gli inverter multistringa hanno a disposizione due o più entrate di stringa, con inseguitore MPP (Maximum Power Point) dedicato. E’ preferibile utilizzarli specie se il generatore fotovoltaico è realizzato da numerose superfici parziali o se è parzialmente ombreggiato. Nonostante la loro grande potenza, gli inverter centrali possiedono un unico inseguitore MPP. Essi sono particolarmente consigliati per grandi impianti con generatore omogeneo.
• Topologia: per quanto riguarda la topologia, si distingue fra inverter monofase e trifase, come anche fra apparecchi con o senza trasformatore. Mentre in impianti di piccole dimensioni vengono solitamente usati inverter monofase, per gli impianti fotovoltaici di grandi dimensioni (in seguito al limite del carico simmetrico fissato a max 4,6 kVA) devono essere usati inverter trifase o gruppi di più inverter monofase. Il trasformatore, invece, consente la separazione galvanica (prescritta in alcuni Paesi) e permette inoltre la messa a terra dei moduli fotovoltaici (necessaria per alcuni tipi di moduli). Se possibile, vengono tuttavia impiegati inverter senza trasformatore, in quanto solitamente sono più piccoli e più leggeri degli apparecchi con trasformatore e dispongono di un maggiore grado di rendimento.

Cosa fa un inverter fotovoltaico?

I compiti di un inverter fotovoltaico sono al contempo svariati e complessi, ma possono essere riassunti nei seguenti punti:

• Trasformazione con basse perdite: Una delle particolarità decisive di un inverter è il suo grado di rendimento. Quest’ultimo indica quale percentuale dell’energia “immessa” sotto forma di corrente continua viene riemessa sotto forma di corrente alternata. Gli apparecchi più moderni raggiungono un grado di rendimento del 98%.
• Ottimizzazione della potenza: La curva caratteristica dei moduli fotovoltaici dipende molto dall’intensità dell’irraggiamento e dalla temperatura dei moduli, quindi da valori che si modificano continuamente durante la giornata. L’inverter deve pertanto trovare e mantenere costantemente il punto di funzionamento ideale sulla curva caratteristica, in modo tale da poter “tirar fuori” la potenza maggiore in ogni situazione dai moduli solari. Questo punto di funzionamento ottimale viene definito Maximum Power Point (MPP); la ricerca e il mantenimento dell’MPP costituiscono l’inseguimento MPP, particolarmente importante per il rendimento energetico di un impianto fotovoltaico.
• Monitoraggio e protezione: L’inverter controlla da un lato il rendimento dell’impianto FV e segnala la presenza di eventuali disfunzioni. Dall’altro lato si occupa del monitoraggio della rete di alimentazione alla quale è collegato. Per ragioni di sicurezza deve dunque disinserire immediatamente l’impianto in caso di anomalia nella rete pubblica, oppure contribuire al supporto della stessa. Spesso l’inverter ha un dispositivo capace di fermare in maniera sicura il flusso di corrente dai moduli fotovoltaici. E’ il caso in cui si verifichi un irraggiamento: i moduli si trovano fondamentalmente sotto tensione, e dunque non si possono disinserire. Se si ferma il collegamento via cavo con l’inverter durante il funzionamento, possono verificarsi pericolosi archi elettrici che, grazie alla corrente continua, non spariscono. Integrando un dispositivo sezionatore direttamente nell’inverter, l’installazione e il cablaggio risultano decisamente più facili.
• Comunicazione: Le interfacce di comunicazione sull’inverter permettono il controllo e il monitoraggio di tutti i parametri, i dati di funzionamento e i rendimenti. Attraverso un collegamento di rete, un bus di campo, come ad esempio Bluetooth, si possono richiamare i dati e organizzare i parametri degli inverter. Nella maggioranza dei casi, i dati vengono interrogati tramite un “data logger”, che raccoglie le informazioni di più inverter, i quali vengono inviati ad un portale dati online
• Gestione della temperatura: La temperatura nell’involucro dell’inverter opera anche sul grado di rendimento. Se sale troppo, l’inverter ridurrà la sua potenza. In alcuni casi non è quindi poi possibile utilizzare completamente la potenza di modulo attualmente disponibile. La temperatura dipende da un lato dal luogo di montaggio (dunque, è consigliato un ambiente uniformemente fresco). Dall’altro lato dipende direttamente come funziona l’inverter: anche con un livello di rendimento pari a 98%, le perdite (sotto forma di calore) raggiungono comunque un 2%. Con una potenza di 10 kW la potenza termica massima è pur sempre di 200 W. Quindi risulta decisivo un raffreddamento produttivo e affidabile dell’involucro.
• Protezione: un involucro resistente alle intemperie, permette il montaggio all’esterno e in qualsiasi luogo dell’inverter. Più vicino viene installato l’inverter ai moduli, minore sarà il costo dovuto al posizionamento dei costosi cavi CC.

Riparazione dell’inverter

La riparazione dell’inverter è consigliata nei casi di anomalie lievi, dovute principalmente al malfunzionamento dell’hardware. In questi casi gli interventi sono poco invasivi e con un bassissimo impatto economico. Bisogna però precisare che non è sempre così facile trovare i pezzi di ricambio compatibili sul mercato.

Dunque, la riparazione è consigliata quando il proprietario dispone di un inverter di qualità elevata, prodotto da un’azienda solida e affidabile, che riesce a fornire i nuovi componenti e gestire la riparazione efficacemente. In altri casi, è consigliata la sostituzione.