REALIZZARE UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO IN ISOLA CON INVERTER IBRIDO O CON REGOLATORE DI CARICA
(NUOVA EDIZIONE)
Lo potete scaricare gratuitamente acquistando il manuale “Progettare un impianto fotovoltaico in parallelo con la linea elettrica”.
PROGETTARE UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO IN PARALLELO CON LA RETE ELETTRICA
PROGETTARE PICCOLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI IN FORMATO CARTACEO
FOTOVOLTAICO CON MICROINVERTER
Un impianto fotovoltaico di norma è formato da una o più stringhe di pannelli fotovoltaici,
che sono collegate a un inverter,
l’inverter ha la funzione di trasformare la corrente continua proveniente dai moduli fotovoltaici in corrente alternata.
Se utilizzassimo dei micro inverter ogni pannello fotovoltaico sarebbe fornito di un “piccolo” inverter,
che trasformerà la corrente continua in alternata.
MICROINVERTER
Il microinverter è un apparato compatto e connesso ai singoli pannelli.
Converte la corrente continua proveniente dal pannello in corrente alternata, inseguendo il punto di massima potenza (MPPT= Maximum Power Point Traking) del pannello consentendo così di ottenere la massima produzione di energia, che trasferirà alla rete elettrica senza dipendere dagli altri moduli del generatore fotovoltaico.
Uno dei vantaggi è quello di rendere indipendente ogni pannello, facilitando l’eventuale espansione di un impianto fotovoltaico (ogni pannello può essere aggiunto senza particolari interventi in qualsiasi momento) e in caso di guasto risulta più facile identificare quello difettoso o quello con una rendita inferiore, senza peraltro inibire il funzionamento dell’intera stringa.
I microinverter garantiscono inoltre che la potenza massima disponibile di ogni modulo fotovoltaico sia trasferita alla rete di distribuzione, indipendentemente dalle prestazioni degli altri moduli fotovoltaici della stringa, anche se un singolo modulo fotovoltaico del campo fosse influenzato da ombra, sporco, orientamento o errata centratura del modulo stesso.
Progettare e installare un impianto fotovoltaico con microinverter è relativamente più semplice in quanto non sarà necessario procedere a calcoli sulle stringhe per il collegamento all’inverter. I singoli moduli fotovoltaici potranno essere installati in qualsiasi combinazione di quantità, tipo, e orientamento. Inoltre i conduttori dei cavi a bassa tensione continua dei moduli vengono collegati direttamente al microinverter eliminando il rischio, da parte dei tecnici, di esposizione a tensioni in corrente continua elevata.
Progettare e installare un impianto fotovoltaico con microinverter è relativamente più semplice in quanto non sarà necessario procedere a calcoli sulle stringhe per il collegamento all’inverter. I singoli moduli fotovoltaici potranno essere installati in qualsiasi combinazione di quantità, tipo, e orientamento.
Come si può notare dal disegno in un impianto con l’inverter di stringa l’ombreggiamento dato dalla canna fumaria su una parte del campo fotovoltaico diminuisce la produzione di energia, in quanto la canna fumaria proietta sul piano orizzontale un’ombra che è tre volte la sua altezza.
Nell’esempio le prestazioni si adeguano al pannello più debole riducendo l’energia potenziale al 50%.
Con i microinverter, lavorando tutti alla massima potenza (MPPT), si può stimare che l’energia generata sia nell’ordine dell’80%.
Inoltre i conduttori dei cavi a bassa tensione continua dei moduli vengono collegati direttamente al microinverter eliminando il rischio, da parte dei tecnici, di esposizione a tensioni in corrente continua elevata.
NORMA CEI 0-21
La normativa CEI 0-21 all’Articolo 2 punto 17 del Regolamento UE 2016/631, per quanto riguarda i microinverter, asserisce che:
il parallelo di più microinverter eseguito con apposito sistema di connessioni (cavo, e connettori) è consentito fino alla potenza di 11,08 kW per fase (tale valore è calcolato come: √3*Vn*Isoglia=√3*400*16=11,08; essendo Isoglia la corrente di fase che può assumere il valore massimo di 16A [come da ambito di applicazione della norma EN 50438 a cui questa norma fa riferimento]).
Per quanto riguarda la norma CEI 0-21 per gli impianti di produzione “Plug & Play” (un esempio con i microinverter sarà analizzato in seguito) ai fini della presente Norma, l’impianto di produzione “Plug & Play” (o P&P) è un particolare impianto di taglia ridotta destinato alla produzione di elettricità avente potenza nominale non superiore a 350 W, che risulta completo e pronto alla connessione diretta tramite spina ad una presa dedicata e visivamente identificabile rispetto alle altre prese all’interno dell’impianto
elettrico dell’utente (ove l’installatore qualificato ha previsto un circuito dedicato in partenza dal quadro di distribuzione). L’impianto P&P è connesso alla rete usualmente tramite un inverter.
In particolare, nel caso di impianto “Plug & Play” di tipo fotovoltaico, il(i) modulo(i) fotovoltaico(i), l’inverter (gli inverter), l’eventuale sistema di accumulo, la Protezione di interfaccia e il Dispositivo di interfaccia, il cavo di collegamento e la spina costituiscono un’unità che può essere utilizzata come prodotto mobile innestabile in una presa elettrica.
È anche possibile che l’impianto “Plug & Play” sia costituito da più componenti separati, che sono resi disponibili dal Produttore in un kit che prevede connessioni sicure del tipo a innesto, consentendo il completamento delle interconnessioni da parte dell’utente senza rischi di errore (ad esempio, sistema di connettori con chiave meccanica per prevenire inversioni di polarità e/o connessioni erronee tra i diversi elementi costituenti il sistema).
L’impianto di produzione “Plug & Play” deve essere collegato come in figura:
CARATTERISTICHE DEL MICROINVERTER
I microinverter singoli,
o doppi,
come detto in precedenza, svolgono la stessa funzione di un inverter per stringa,
convertendo la corrente continua in alternata. Nel caso dei microinverter l’apparato è collegato al singolo pannello, o a due se doppio, e sono progettati per generare una potenza inferiore rispetto a quelli di stringa: circa 250/300 Watt.
SCHEMA A BLOCCHI SEMPLIFICATO
- Filtro EMI: il filtro EMI (in ingresso e uscita) normalmente viene utilizzato negli apparati elettronici per ridurre il rumore elettronico ad alta frequenza che potrebbe causare interferenze con altri dispositivi,
- MPPT DC/DC: permette di raggiungere il punto di massima potenza, sfruttando a pieno tutta la potenza del pannello fotovoltaico, grazie alla conversione DC/DC,
- TRASFORMATORE HF: è un trasformatore monofase di potenza ad alta frequenza adatto ad alimentare impianti di conversione di energia, e di norma viene associato a uno stadio inverter di alimentazione, generalmente un raddrizzatore, e/o a un convertitore di uscita,
- CONDENSATORE BULK: i condensatori Bulk sono condensatori di ingresso (DC/DC), ovvero di ingresso del convertitore di uscita (DC/DC). La tensione ai capi del condensatore viene monitorata per evitare che non salga a valori pericolosi e possa causare dei danneggiamenti ai componenti dell’inverter stesso.
- INVERTER DC/AC: trasforma la corrente continua in alternata,
- FILTRO USCITA EMI: vale quanto detto in precedenza.
COLLEGAMENTI DI UNA STRINGA CON MICROINVERTER
I microinverter vengono installati sotto i moduli fotovoltaici con il lato staffa verso l’alto,
per evitare l’esposizione diretta alla pioggia, raggi UV,ecc.
La tensione massima a circuito aperto (Voc) del modulo fotovoltaico non deve superare la tensione di ingresso massima del microinverter.
Protezioni: anche se i microinverter integrano la protezione per sovratensioni è di norma installare protezioni contro i fulmini, sovratensioni, e sovraccarichi.
SCHEMA A BLOCCHI DI CIRCUITO MONOFASE
Controller monofase:
- Ha la funzione protezione interfaccia fino a 11,08 Kw,
- disconnette i microinverter dalla rete in caso di mancanza tensione AC,
- rileva perdite di fase,
- rileva la componente continua nella corrente DC,
- verifica i parametri di rete (tensione e frequenza),
- funzione autotest.
Gateway di comunicazione: il gateway di comunicazione è un dispositivo per la connessione dell’impianto fotovoltaico a Internet e serve per la gestione dei microinverter via Web.
DIMENSIONAMENTO IMPIANTO FOTOVOLTAICO
Tutti i passaggi per arrivare al dimensionamento li potete trovare nel mio sito (http://www.cvsperoni.it/index.php/calcolo-teorico-di-energia/) in questo esempio l’energia consumata annua è di 2400 kWh, l’irraggiamento annuo= 1496 kWh/m², e le perdite di sistema sono 0,8052 (19,48%) per cui la potenza del fotovoltaico sarà:
Per generare la potenza stimata si utilizzerà 9 pannelli fotovoltaici con una potenza di 235 Wp (60 celle) per un totale di 2,115 kWp.
A ogni pannello collegheremo un microinverter (esistono anche pannelli con microinverter già incorporati) e come esempio farò riferimento a un apparato marca Enphase (https://www4.enphase.com/it-it/prodotti-e-servizi/microinverter/famiglia).
E per collegare i vari microinverter utilizzerò un cavo Q da 2,5 mm² già predisposto.
Essedo nove i pannelli bisogna avere l’accortezza di tappare l’ultimo spinotto.
Un’altra cosa molto importante è la portata del cavo, in questo caso essendo la sezione di 2,5 mm² la portata è di circa 20 A per cui bisogna verificare che la corrente massima circolante non superi la portata. Essendo i microinverter in parallelo le correnti AC in uscita si sommano, e nel nostro esempio essendo 1,04 A la moltiplicheremo per nove moduli (1,04*9= 9,36A) e avremo una corrente di 9,36 A, inferiore al massimo consentito.
COLLEGAMENTO DAL PANNELLO FOTOVOLTAICO AL CAVO Q
SCHEMA GENERALE IMPIANTO FOTOVOLTAICO MONOFASE CON MICROINVERTER
SCHEMA UNIFILARE
Se l’energia prodotta dal fotovoltaico non viene utilizzata dal carico la si potrebbe immagazzinare in batterie e utilizzarla quando l’impianto non genera.
Il sistema di accumulo post produzione viene collegato a un Inverter di accumulo installato a valle del contatore di produzione. In questo esempio l’inverter di accumulo sarà di 3 kW e l’accumulo di 5 kWh.
FUNZIONAMENTO
Se la potenza del fotovoltaico è maggiore di quella che assorbe il carico, l’inverter caricherà la batteria con la potenza in eccesso.
Quando la batteria sarà completamente carica, la potenza in eccesso sarà inviata in rete.
Quando la potenza del fotovoltaico è inferiore alla potenza richiesta dal carico, l’inverter utilizzerà quella stoccata nella batteria.
Quando la somma tra la potenza del fotovoltaico e quella fornita dalla batteria è inferiore alla potenza richiesta dal carico l’inverter la preleverà dalla rete.
Lo stesso principio vale nel caso che non ci sia potenza generata dal fotovoltaico, esempio alla sera.
IN COSTRUZIONE