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L’inverter è un dispositivo elettronico che trasforma una corrente continua in una corrente alternata.
In generale gli inverter utilizzati nel fotovoltaico si possono suddividere in due grandi famiglie:
- Inverter per applicazioni isolate
- Inverter che funzionano in parallelo alla rete elettrica
Le differenze tra queste due categorie di apparecchiature sono di tipo tecnico e applicativo, per questo motivo le case costruttrici hanno due linee di prodotti separate.
La necessità di utilizzare l’inverter negli impianti fotovoltaici è chiaro: i moduli fotovoltaici producono energia sotto forma di corrente continua, mentre gli apparecchi e gli impianti utilizzatori (televisori, lavatrici, frigoriferi, router, ecc.) funzionano in corrente alternata. La rete elettrica di distribuzione dell’energia è anch’essa in corrente alternata e pertanto risulta necessario rendere compatibile l’energia prodotta con quella consumata.
Fondamentalmente, gli inverter per servizio isolato presentano le seguenti caratteristiche:
- prelevano energia da una fonte a tensione costante (tipicamente una batteria di accumulatori);
- devono mantenere la tensione di uscita su un valore costante, prossimo alla tensione nominale della rete elettrica ed essere, per quanto possibile, insensibili alle variazioni di carico;
- devono presentare un ridotto autoconsumo interno, eventualmente con il ricorso alla modalità “stand-by” per evitare di scaricare l’accumulo quando la fonte energetica non è disponibile.
Viceversa, gli inverter per servizio in rete devono avere altre caratteristiche che possono essere riassunte come:
- capacità di stare quanto più possibile vicini al punto di massima potenza sulla curva tensione-corrente del generatore fotovoltaico, anche in caso di ombreggiamenti parziali e di rapide variazioni dovute a variazioni dell’irraggiamento solare sui moduli;
- elevata efficienza di conversione, anche a bassi livelli di potenza;
- capacità di sincronizzarsi con la rete elettrica e di trasferire a questa tutta la potenza disponibile nel rispetto delle regole di connessione esistenti;
- rilevamento delle eventuali perdite di isolamento del generatore fotovoltaico;
- distacco dalla rete nel caso di guasto o anomalie rilevate su quest’ultima;
- protezione contro l’immissione di corrente continua in caso di guasto, attuata mediante un trasformatore all’uscita o un’idonea protezione in grado, all’occorrenza, di separare la sezione in corrente continua da quella in corrente alternata.
Sia gli inverter per servizio isolato che quelli per servizio in rete sono molto simili nei circuiti di conversione della potenza e inoltre devono fornire una potenza di uscita per quanto possibile priva di armoniche per evitare di disturbare le altre apparecchiature elettriche collegate. Un’elevata efficienza di conversione è preferibile in entrambi i casi, non soltanto ai fini di uno sfruttamento migliore della risorsa solare, ma anche per evitare eccessive dissipazioni del calore prodotto dagli inverter durante il funzionamento.
MPPT (Maximum Power Point Tracker)
La funzione di ricerca del punto di massima potenza, realizzata mediante la funzione MPPT (Maximum Power Point Tracker) si può trovare solo negli inverter per servizio in rete, in quanto gli inverter per applicazioni isolate normalmente prelevano energia dalla batteria di accumulatori e quindi non si interfacciano direttamente col generatore fotovoltaico.
Il dispositivo MPPT ha lo scopo di individuare istante per istante quel particolare punto sulla caratteristica del generatore fotovoltaico per cui risulta massimo il trasferimento di potenza verso il carico posto a valle, ossia verso l’inverter. In quanto la potenza del fotovoltaico varia istantaneamente al variare dell’irraggiamento e, più lentamente, con il variare della temperatura. Queste variazioni causano lo spostamento del punto di massima potenza, il che si traduce nella impossibilità pratica di prevederne la collocazione controllando l’inverter con strumenti di calcolo tradizionali.
FUNZIONAMENTO
Quelli a basso costo “trasformano” la tensione a 12/24 Volt in tensione alternata a 220 Volt per poter alimentare dispositivi elettronici di bassa potenza, ed è composto concettualmente da due stadi, il primo eleva la tensione da 12/24 Volt a una tensione di circa 300 Volt. Tale tensione, negli inverter più semplici e di solito più economici, detti anche “ad onda sinusoidale modificata” (modified sine wave), viene semplicemente modulata da due segnali digitali, uno controlla la polarità e uno la presenza o meno della tensione in uscita, con il risultato che in uscita si ha qualcosa simile ad un’onda quadra piuttosto che a una sinusoide.
Negli inverter ad onda sinusoidale pura (pure sine wave ), che è quello che vi consiglio, il secondo stadio è più complesso, la tensione di 300 volt del primo stadio viene modulata ad impulsi (PWM) ad una frequenza molto alta e poi filtrata, il risultato è che in uscita si ha una tensione sinusoidale la cui qualità spesso è superiore a quella di rete.
Lo Stand-by nell’Inverter serve a scollegare l’impianto elettrico quando non c’è assorbimento per un certo numero di minuti, e riattivarlo quando l’impianto richiede energia.
PREVENTIVO SENZA IMPEGNO PER LA PROGETTAZIONE E INSTALLAZIONE DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI
SCELTA DELL’INVERTER
- Il dimensionamento viene fatto in base alla potenza massima richiesta dall’utenza, tenendo conto degli spunti.
- La scelta avviene in base agli apparati disponibili sul mercato che possono essere a onda quadra o sinusoidale. Se si sceglie la sinusoidale potete optare per un apparato con lo Stand-By.
- Se ci fossero delle pompe, o altri apparecchi con spunto di corrente all’accensione occorre raddoppiare la potenza nominale.
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INVERTER IBRIDO
Un inverter ibrido è un inverter fotovoltaico “ampliato” che converte la corrente continua in alternata, e gestisce e coordina i flussi di energia elettrica provenienti dal fotovoltaico, dalla batteria, e dalla rete.
L’inverter ibrido “decide” se inviare l’elettricità direttamente all’utenza per il consumo immediato,
oppure se accumularla nella batteria,
o rilasciarla in rete, quando la batteria è completamente carica.
Allo stesso modo, gestisce l’energia proveniente dalla batteria o dalla rete verso le utenze domestiche.
PROGETTARE PICCOLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI
L’inverter ibrido può essere installato su un impianto fotovoltaico con batteria d’accumulo,
o su un impianto FV senza batteria.
Installare subito un inverter ibrido permette di predisporre l’impianto per l’aggiunta successiva di un sistema di accumulo. In questo modo si evita di dover aggiungere all’inverter tradizionale l’inverter di accoppiamento per la gestione della batteria,
risparmiando sia sul costo totale che sulla complessità dell’impianto.
FLUSSO DI FUNZIONAMENTO
Nelle ore di luce, l’utenza consuma l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico,
mentre l’eccesso di produzione viene accumulata nella batteria, se presente.
Quando la batteria è completamente carica, l’eccesso di energia prodotta viene immessa in rete,
quando i moduli smettono di produrre energia, a esempio alla sera, l’inverter fa intervenire la batteria, che alimenta gli apparati della casa.
nel caso che l’energia accumulata nella batteria fosse completamente utilizzata, l’inverter fa intervenire automaticamente il prelievo dalla rete elettrica nazionale.
VANTAGGI DELL’INVERTER IBRIDO
Avere il controllo completo dell’impianto fotovoltaico, e del sistema di accumulo. Gestione guidata della produzione, dell’utilizzo della batteria, e dell’immissione in rete dell’energia non utilizzata.
Grazie al software di gestione e monitoraggio, anche wi-fi, si può personalizzare le esigenze del cliente, come la massimizzazione dell’autoconsumo.
L’impianto fotovoltaico è già predisposto per l’installazione delle batterie di accumulo, se non presenti.
Risparmio economico, riduzione degli ingombri, e avere la possibilità di funzionare come EPS (anti black-out).
NOTA BENE: la tensione elettrica prodotta in uscita dall’inverter, è di valore pericoloso (230Volt) e quindi tutti i collegamenti elettrici DEVONO ESSERE eseguiti da persone esperte e qualificate.
In linea di massima la corrente continua è mediamente pericolosa, e dipende dal tempo di assorbimento, dai 40 a 500 mA; ed è SEMPRE PERICOLOSA se supera i 500 mA.
Per la corrente alternata il valore della pericolosità si abbassa di dieci volte: dipende dal tempo di assorbimento dai 10 ai 50 mA, ed è SEMPRE PERICOLOSA quando si supera i 50 mA. PER CUI FATE SEMPRE MOLTA ATTENZIONE.