Inverter Fotovoltaici

Nei sistemi connessi alla rete, gli inverter fotovoltaici sono progettati espressamente per convertire l’energia elettrica sotto forma di corrente continua prodotta da modulo fotovoltaico, in corrente alternata da immettere direttamente nella rete elettrica. Queste macchine estendono la funzione base di un inverter generico mediante  l’impiego di particolari sistemi di controllo software e hardware che consentono di estrarre dai pannelli solari la massima potenza disponibile in qualsiasi condizione meteorologica.

Questa funzione prende il nome di MPPT, un acronimo di origine Inglese che sta per Maximum Power Point Tracker. I moduli fotovoltaici infatti, hanno una curva caratteristica I/V tale che esiste un punto di lavoro ottimale, detto appunto Maximum Power Point, dove è possibile estrarre la massima potenza disponibile.

Questo punto della caratteristica varia continuamente in funzione del livello di radiazione solare che colpisce la superficie delle celle. È evidente che un inverter fotovoltaico in grado di restare “agganciato” a questo punto, otterrà sempre la massima potenza disponibile in qualsiasi condizione. Ci sono svariate tecniche di realizzazione della funzione MPPT, che si differenziano per prestazioni dinamiche (tempo di assestamento) e accuratezza. Sebbene la precisione dell’MPPT sia estremamente importante, il tempo di assestamento lo è, in taluni casi, ancor più. Mentre tutti i produttori di inverter riescono ad ottenere grande precisione sull’MPPT (tipicamente tra il 99-99,6% della massima disponibile), solo in pochi riescono ad unire precisione a velocità.

È infatti nelle giornate con nuvolosità variabile che si verificano sbalzi di potenza solare ampi e repentini. È molto comune rilevare variazioni da 100W/m² a 1000-1200W/m² in meno di 2 secondi. In queste condizioni, che sono molto frequenti, gli inverter fotovoltaici con tempi di assestamento minori di 5 secondi riescono a produrre fino al 5%-10% di energia in più di uno lento.

Alcuni inverter fotovoltaici sono dotati di stadi di potenza modulari, e alcuni sono addirittura dotati di un MPPT per ogni stadio di potenza. L’utilizzo di MPPT indipendenti fornisce un vantaggio oggettivo in condizioni di irraggiamento non uniforme dei pannelli. Infatti non è infrequente che la superficie dei pannelli solari sia esposta al sole in modo difforme su tutto il campo. Questo perché disposto su due diverse falde del tetto, perché i moduli non sono distribuiti su stringhe di uguale lunghezza o a causa di ombreggiamenti parziali dei moduli stessi. In questo caso l’utilizzo di un solo MPPT porterebbe l’inverter a lavorare fuori dal punto di massima potenza e conseguentemente la produzione di energia ne sarebbe danneggiata.

Un’altra caratteristica importante di un inverter fotovoltaico, è l’interfaccia di rete. Questa funzione, generalmente integrata nella macchina, deve rispondere ai requisiti imposti dalle normative dei diversi enti di erogazione di energia elettrica.

In Italia, ENEL ha rilasciato la normativa CEI 0-21, attualmente giunta all’edizione 2. Questa normativa prevede una serie di misure di sicurezza tali da evitare l’immissione di energia nella rete elettrica qualora i parametri di questa siano fuori dai limiti di accettabilità.

Nel recente passato l’orientamento progettuale per la realizzazione di impianti fotovoltaici, aveva portato allo sviluppo di soluzioni impiantistiche caratterizzate da un unico sistema di conversione, dove il generatore fotovoltaico faceva capo ad un unico inverter centralizzato.

Regolando il suo funzionamento in base ai parametri medi dei sottocampi connessi, diventava fondamentale utilizzare moduli dello stesso tipo e caratterizzati dal medesimo livello di orientazione ed inclinazione. Tale approccio era in realtà obbligato sia dalla taglia delle apparecchiature presenti sul mercato, sia dalla volontà degli operatori di realizzare impianti di produzione dimostrativi di grande potenza.

Negli ultimi anni invece, lo sviluppo della conversione distribuita ha introdotto sostanziali cambiamenti nella tecnica di progettazione, aprendo di fatto le porte ad una nuova modalità di concepire gli impianti. La possibilità da un punto di vista impiantistico di dividere la potenza totale del generatore fotovoltaico su più inverter, ha portato alla nascita dei cosiddetti “inverter di stringa”, introducendo notevoli semplificazioni sul cablaggio della sezione in continua e sulle eventuali protezioni contro sovracorrenti e ritorni di energia.

Ulteriori vantaggi sono legati alla riduzione della sezione dei conduttori di distribuzione e alla possibilità di evitare un blocco totale dell’impianto in caso di guasto di un singolo gruppo di conversione. In termini di potenza, le taglie commerciali per questi convertitori vanno da qualche kW fino ad una decina di kW, con la possibilità di accettare in ingresso una o più stringhe fotovoltaiche sulle quali andrà ad agire il dispositivo di inseguimento del punto di massima potenza.

Sullo stesso principio degli inverter di stringa, ma con taglie in potenza leggermente superiori, sono stati successivamente commercializzati gli “inverter multi-stringa”. Tali inverter fotovoltaici hanno la possibilità di accettare in ingresso un numero maggiore di stringhe con caratteristiche diverse in termini di taglia, angolo di inclinazione, esposizione e tipologia di moduli.

La scelta tra sistema di conversione multi-inverter e sistema di conversione centralizzato va eseguita dal progettista tenendo conto dei vantaggi e degli svantaggi, poiché a priori non esiste una soluzione migliore dell’altra.

Generalmente, gli inverter fotovoltaici di grossa taglia hanno un costo specifico (€/W) inferiore agli inverter di piccola taglia, un’efficienza maggiore, e pur dovendo rinunciare al controllo dell’efficienza sulle singole stringhe, hanno il vantaggio di consentire una semplificazioni del sistema di monitoraggio del generatore fotovoltaico. In termini di affidabilità del sistema invece, è ovvio che la probabilità di guasto risulta superiore nei sistemi multi-inverter, essendo maggiore il numero dei componenti, ma si ha il vantaggio che un guasto sul sistema di conversione non causerà mai la totale perdita di produzione dell’impianto, garantendo al contempo maggior flessibilità e minor difficoltà di adattamento a nuove esigenze. Durante la scelta del tipo di configurazione da adottare per il sistema di conversione, occorre quindi avere anche un’idea su quelli che saranno i tempi di intervento dell’operatore incaricato al ripristino del guasto, in modo da evitare un lungo fuori servizio dell’impianto.

A seconda dell’architettura di sistema inoltre, gli inverter fotovoltaici possono essere con o senza trasformatore. In generale possiamo avere tre diverse tipologie:

  • Inverter fotovoltaico con trasformatore ad alta frequenza (decine di kHz): in questo caso il trasformatore a dimensioni ridotte e peso contenuto, ed è inserito in posizione intermedia tra due stadi di conversione;
  • Inverter fotovoltaico con trasformatore a bassa frequenza (50 Hz): il trasformatore e inserito all’uscita dello stadio finale;
  • Inverter fotovoltaico senza trasformatore, che risulta più leggero, compatto e soprattutto più efficiente dei precedenti.

La presenza del trasformatore, consente di separare galvanicamente la sezione di corrente continua da quella in alternata, rendendole di fatto dipendenti. Le perdite nel trasformatore portano tuttavia a valore di efficienza di conversione inferiori rispetto alla tecnologia “trasformless”.


 

  1. ABB (ex POWER-ONE)

ABB-logo

 

 

Configura il prodotto grazie al tool on-line di configurazione all’indirizzo: http://www.stringsizer.abb.com/

  •  Monofase e Trifase
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IMPORTANTE COMUNICAZIONE UFFICIALE DEL FORNITORE

“Gli inverter della serie PVI-3.0/3.6/4.2/5000-TL, sostituiti nel corso dell’anno dai nuovi inverter della serie UNO-DM-TL-PLUS, verranno rimossi da ogni listino prezzi a partire dal 2018. Successivamente al 29 dicembre 2017 non verranno più accettati ordini di inverter della serie PVI-3.0/3.6/4.2/5000-TL. Le ultime spedizioni avverranno entro aprile 2018.
Allo stesso modo, gli inverter della serie PVI-6000-TL, sostituiti dai nuovi inverter UNO-DM-6.0-TL-PLUS-B-G e UNO-DM-6.0-TL-PLUS-SB-G, non saranno più ordinabili a partire da aprile 2018. Successivamente al 30 marzo 2018 non verranno più accettati ordini di inverter della serie PVI-6000-TL. Le ultime spedizioni avverranno entro maggio 2018.
Infine, gli inverter della serie UNO-TL, sostituiti dai nuovi inverter della serie UNO-DM-TL-PLUS, non saranno più ordinabili a partire da aprile 2018. Successivamente al 30 marzo 2018 non verranno più accettati ordini di inverter della serie UNO-TL. Le ultime spedizioni avverranno entro maggio 2018. Entro febbraio 2018 riceverete comunicazione in merito al rilascio del nuovo inverter UNO-DM-3.0-PLUS, singolo MPPT, che dovrebbe andare a sostituire 1:1 l’inverter UNO-3.0-TL in uscita dal nostro portafoglio prodotti.”


 

2. FRONIUS

Fronius Logo EN

 

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3. SMA

 

 

 

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IMPORTANTE COMUNICAZIONE UFFICIALE DEL FORNITORE

“La casa madre ha deciso di terminare la produzione dei seguenti articoli:

  • Sunny Boy 3600 Smart Energy
  • Sunny Boy 5000 Smart Energy
  • SB5000SE-10-1Y
  • Cluster Controller Small CLCON-S-10

Per quanto riguarda la serie Smart Energy la casa produttrice dichiara che ‘la domanda di soluzioni storage con batterie di capacità sempre maggiore sta crescendo ogni giorno di più, ed a prezzi più convenienti. Pertanto, in questo momento, un sistema integrato con una batteria da 2 kWh  (che pure è stato una vera innovazione quando è uscito) non è più sufficiente per soddisfare le esigenze dei più. SMA offrirà, al suo posto, il seguente sistema, già consolidato: Sunny Boy Storage: SBS2.5-1VL-10. La data ultima per ricevere ordini è il 31/01/2018.’
Relativamente invece al Cluster Controller Small viene dichiarato che sarà “sostituito dal prossimo mese dal nuovo SMA Data Manager M (EDMM-10), che potrà essere utilizzato anche con i sistemi di comunicazione degli inverter centralizzati: MOXA ioLogik E1242 (4AI/4DI/4DIO), codice SMA:  eIO-E1242; MOXA ioLogik E1260 (6RTD), codice SMA: eIO-E1260; WAGO-I/O system 750 (8DI, 8DO, 4AI, 4AO, 2RTD), codice SMA: eIO-750Bundle. Resta invece presente a catalogo il Cluster controller che supporta fino a 75 macchine, il CLCON-10.”


 

4. PEIMAR

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4. SCHNEIDER ELECTRIC

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