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- L'inverter fotovoltaico ha la funzione fondamentale di convertire la corrente continua generata dall'impianto di pannelli fotovoltaici in corrente alternata utilizzabile nelle nostre case
- L'inverter funziona come alternatore e trasformatore, con l'aggiunta di un circuito a transistor, Mosfet o IGBT
- Un inverter può costare fra i 600-700 euro (impianti domestici)
- Un inverter può durare fino a 10 anni con un corretto uso e manutenzione
L’inverter è uno dei componenti più preziosi in un impianto fotovoltaico, in quanto è responsabile di trasformare la corrente ricavata dai raggi del sole in corrente utilizzabile concretamente per gli apparecchi di casa o aziendali. In più, i modelli più sofisticati oggi includono anche diverse soluzioni per il monitoraggio e il corretto funzionamento dell’intero sistema.
A cosa serve l'inverter e che cos'è?
L'inverter si presenta come una sorta di scatola di metallo di medie dimensioni che nasconde al suo interno un quadro elettrico, ma molte caratteristiche variano a seconda della potenza richiesta dall’impianto.
L'inverter è in sostanza il pezzo fondamentale dell'impianto fotovoltaico: la sua funzione chiave è quella di trasformare la corrente continua ricavata dai raggi del sole in corrente alternata. Ma perché è così importante questo passaggio?
I pannelli fotovoltaici solari, quando gli elettroni della cella fotovoltaica vengono sollecitati dai fotoni dei raggi solari, producono energia in corrente continua, tuttavia nelle nostre reti di distribuzione – e per tutti gli edifici domestici e industriali – si utilizza la corrente alternata a 220 volt a una frequenza costante (50 Hz).
In più, l’inverter ha la funzione di:
- ottimizzare la potenza di un impianto fotovoltaico
- controllare e monitorare l'impianto in caso di anomalie
- garantire che i moduli fotovoltaici funzionino al massimo delle funzionalità
- gestire le temperature
- monitorare costantemente la rete pubblica per proteggere il sistema in caso di blackout o di sovratensione
- accertare la responsabilità circa i criteri di sicurezza da seguire
Proprio perché gli inverter sono così sofisticati, è necessario che siano custoditi e protetti in luoghi sicuri lontani da temperature estreme: gli involucri non devono subire elevati sbalzi termici (mai, in altre parole, sotto i -25° o sopra i 40°).
Come funziona l'inverter?
L'inverter funziona in maniera simile a un trasformatore e a un alternatore, con l'aggiunta di un circuito a transistor, Mosfet o IGBT. Nel dettaglio:
- il trasformatore genera energia da una bobina primaria, nella quale scorre energia sotto forma di corrente alternata
- l'alternatore sfrutta l’induzione elettromagnetica per convertire l’energia meccanica in energia elettrica a corrente alternata
L’inverter è dotato di componenti aggiuntivi quali microcontrollore, oscillatore e amplificatore, elementi che garantiscono la compatibilità della corrente alternata in uscita con la corrente elettrica delle rete nazionale e l’impianto di casa, per evitare problemi quali cortocircuiti, sovratensioni o black out.
Funzionalità aggiuntive dell'inverter: approfondimento
Vediamo a cosa corrispondono nel dettaglio le funzioni dell'inverter elencate nel paragrafo precedente.
Ottimizzazione della potenza
Perché l'impianto funzioni al meglio è necessario che l'irraggiamento e la temperatura dei moduli siano buoni. Il punto di funzionamento ottimale si chiama Maximum Power Point (MPP): nell'arco della giornata il sistema fotovoltaico cerca di "inseguire" l'MPP al fine di tenere quanto più alto il rendimento possibile.
Monitoraggio anomalie
Al fine della sicurezza in caso di blackout o sovratensioni l'inverter effettua il disinserimento dell'impianto dalla rete pubblica (oppure potrebbe sostenere la rete stessa in base alle esigenze).
Comunicazione dei continuamente i parametri di funzionamento e di rendimento
I sistemi più moderni sono in grado di effettuare le verifiche anche per mezzo Bluetooth e grazie a portali informatici permettono di avere tutto sotto controllo in ogni momento, anche dal proprio tablet o smartphone.
Gestione della temperatura
Il mantenimento di una temperatura ottimale al funzionamento dell'impianto fotovoltaico è un elemento fondamentale di protezione: l'inverter riduce la potenza qualora dovesse salire in maniera eccessiva.
L'inverter può infine dare all’utente o al tecnico della manutenzione informazioni molto utili sull’impianto stesso: dati funzionali, dati di rendimento e gli altri parametri-chiave che stabiliscono la salute di sistema a pannelli solari.
Quali tipi di inverter fotovoltaico esistono?
Sul mercato esistono numerosi tipi di inverter. La loro classificazione dipende da varie caratteristiche quali potenza, dimensione e tecnologia.
Si distinguono in particolare:
- inverter monofase
- inverter trifase
- inverter ibrido (per impianti fotovoltaici con accumulo)
- smart inverter (per impianti fotovoltaici con accumulo)
- inverter con trasformatore
Negli impianti piccoli vengono impiegati inverter monofase, mentre in quelli di grandi dimensioni vengono impiegati inverter trifase oppure più inverter monofase.
Il trasformatore viene usato per la messa a terra dei moduli fotovoltaici; è più comune trovare inverter senza trasformatore poiché sono di dimensioni più ridotte e più leggeri oltre a garantire un rendimento maggiore.
Potenza dell'inverter
Si parte da 2 kilowatt e si può salire fino al megawatt. Solitamente si trovano potenze da 5 kW per impianti residenziali (quelli montati sul tetto dell'edificio) mentre per gli impianti commerciali si sale da 10 a 20 kW e si passa poi a potenze ancora superiori. Da 500 a 800 kW è la potenza che può raggiungere una centrale fotovoltaica.
La connessione dei moduli fotovoltaici rappresenta un altro elemento fondamentale. Si distinguono inverter di stringa, multistringa e centrali. La stringa costituisce una fila di moduli collegati tra loro in serie.
Alcune delle marche più importanti di inverter fotovoltaici sul mercato sono: Fronius, SolarEdge, Viessman e Bosch.
Inverter fotovoltaico ed efficienza
Come misurare l’efficienza dell’inverter? Ci sono 3 parametri principali da considerare:
- efficienza di picco: equivale al valore dell'efficienza di un inverter in funzione alla sua massima capacità;
- efficienza ponderata: corrisponde all’efficienza misurata ai diversi valori ai quali l’inverter potrebbe funzionare durante il giorno.
- rendimento: indica la percentuale di energia in ingresso in corrente continua trasformata in corrente alternata. I dispositivi sul mercato offrono in genere una resa superiore al 90%, a fronte di un rendimento superiore al 98% nel caso degli un inverter top di gamma.
Gli inverter per impianti fotovoltaici con accumulo
Una particolare tipologia di inverter è quella dei dispositivi pensati per gli impianti con accumulo: essi gestiscono il sistema di batterie che immagazzina l’energia elettrica prodotta e non consumata immediatamente.
L’inverter per fotovoltaico con accumulo è in genere un inverter ibrido, in quanto gestisce l'intero processo di carica e scarica delle batterie secondo le circostanze.
Un’altra tipologia di inverter utilizzata negli impianti con accumulo è lo smart inverter, un dispositivo che - oltre a caricare e scaricare il sistema di accumulo - ricarica le batterie stesse, sia per mezzo dell’energia generata dall’impianto fotovoltaico sia tramite l’elettricità prelevata dalla rete elettrica quando l’impianto non ne produce in quantità sufficiente.
In questo caso, con il cosiddetto “autoconsumo differito” che consente di massimizzare la quota di energia creata in totale autonomia (grazie alla capacità di stoccaggio della batteria), può arrivare un risparmio sulla bolletta energetica pari ad addirittura il 90%.
Negli impianti con accumulo, infatti, il problema del maggior uso degli impianti elettrici – dagli elettrodomestici alle lampadine per l’illuminazione di casa – durante le ore serali e notturne, quando non c’è più irraggiamento solare, viene superato dalla presenza di batterie per fotovoltaico al litio sempre più sofisticate, che consentono di stoccare l’energia prodotta in eccesso durante il giorno per poi poterla usare quando il sole è calato.
