Tutto sull’inverter fotovoltaico e con accumulo

Partiamo dal definire a cosa serve l’inverter fotovoltaico all’interno di un progetto d’impianto fotovoltaico, a prescindere dalle dimensioni e dal tipo di connessione prevista (alla rete o stand-alone con accumulatori).

L’inverter fotovoltaico è un convertitore statico il cui scopo è convertire le grandezze elettriche sull’ingresso (tensione e frequenza) in altre grandezze elettriche disponibili in corrispondenza dell’uscita. L’inverter ha, dunque, l’onere di erogare i carichi dell’energia elettrica prodotta dai pannelli fotovoltaici alla rete di distribuzione a cui è connesso, nonché di garantire che ciò avvenga in sicurezza e con la massima efficienza possibile.

I principi su cui si basano gli inverter per impianti fotovoltaici sono gli stessi degli inverter sviluppati per l’azionamento di motori elettrici nelle applicazioni industriali o nell’alimentazione di continuità e di emergenza (gli UPS). Tuttavia, come scoprirai proseguendo la lettura, gli inverter per il fotovoltaico presentano caratteristiche e funzioni specifiche che li differenziano dagli altri.

Vediamo, quindi, come funziona un inverter fotovoltaico dividendo l’insieme di inverter in due categorie principali:

• Inverter per applicazioni isolate (o stand-alone): il compito di un inverter per impianto fotovoltaico stand-alone è di garantire energia elettrica in continuità all’interno di una piccola rete, mantenendo affidabili i livelli di tensione e frequenza sulle linee. L’inverter deve essere robusto per sopportare improvvise situazioni di sovraccarico dovute, per esempio, all’avvio di un motore elettrico collegato alla rete. Non ultimo, l’inverter deve essere costruito tenendo conto della possibilità di interferenze con gli apparati presenti nella rete, ad esempio computer, stampanti e utensili elettronici. Il suo compito è anche quello di convertire in corrente alternata la corrente accumulata nelle batterie, per servire una o più utenze prossime all’impianto;
• Inverter per il funzionamento in parallelo alla rete elettrica: il compito principale è la conversione della corrente continua prodotta dai pannelli fotovoltaici in corrente alternata, così che possa essere inviata alla rete elettrica. Non avendo come riferimento la tensione delle batterie di accumulo, i circuiti di ingresso degli inverter grid-connected sono soggetti a un adattamento alle variazioni di tensione più ampio. In aggiunta, il convertitore va dotato di un circuito inseguitore del punto di massima potenza (Maximum power point tracker, MPPT).

A queste due principali categorie si aggiunge il funzionamento dell’inverter fotovoltaico per il pompaggio dell’acqua in aree rurali. L’inverter per il pompaggio dell’acqua da moduli fotovoltaici presenta un’ottimizzazione della tensione, della corrente e della frequenza di uscita per regolare la portata della pompa sulla base della potenza sviluppata dal generatore fotovoltaico.

Ulteriori tipologie di inverter FV le conoscerai dopo aver appreso le normative che regolamentano gli inverter fotovoltaici.

L’inverter per impianto fotovoltaico si inserisce all’interno di un progetto ampio che richiama sia normative generali sugli impianti elettrici, che norme e standard specifici. La conoscenza di tali normative, e di relativi aggiornamenti apportati nel tempo, è necessaria a monte del progetto per consentire ai progettisti e agli installatori di installare un campo fotovoltaico con inverter che sia a regola d’arte.

• Testo unico sulla salute e sicurezza sul lavoro (D.lgs 2008 n. 81): oltre al rispetto delle disposizioni generali del Testo unico, nella progettazione e installazione di un impianto fotovoltaico con relativo inverter è necessario rispettare le norme generali sugli impianti e apparecchiature elettriche reperibili al Titolo III Capo III della norma di legge (lavori sotto tensione, protezione dai fulmini, protezione di edifici e attrezzature).
• CEI EN 50530 o CEI 82-35: la specifica si occupa del rendimento globale degli inverter sviluppati per gli impianti fotovoltaici collegati alla rete elettrica.
• CEI EN 62124 o CEI 82-23: viene utilizzata per la verifica di progetto e delle prestazioni di un sistema fotovoltaico a isola in ogni sua componente.
• CEI EN 62093 o CEI 82-24: serve alla qualifica di progetto in condizioni ambientali naturali dei componenti di un impianto fotovoltaico, esclusi i moduli.

L’elenco di normative e di specifiche qui sopra è da intendersi come un accenno non esaustivo di un insieme molto vasto che comprende altre normative tecniche relative alla progettazione, la sicurezza elettrica, i quadri elettrici, i cavi e i cavidotti e la compatibilità elettromagnetica delle componenti di un impianto fotovoltaico.

Passando dalle normative alla pratica progettuale, il dimensionamento dell’inverter fotovoltaico dipende dalle dimensioni del generatore fotovoltaico e da scelte pratiche, oltre che da quelle dettate dalle esigenze del committente.

Gli inverter per generatori di piccola taglia possono sopportare potenze nominali a partire da poche centinaia di Watt fino ad alcuni kilowatt. Ad esempio, per un impianto composto da cinque moduli fotovoltaici da 10 Watt di potenza di picco è sufficiente un inverter da 100 Watt.

Un inverter fotovoltaico 6kW, invece, viene associato a generatori fotovoltaici con potenza di picco prossima ai 6 kilowatt. Nel caso in cui il generatore fosse costituito da moduli fotovoltaici che raggiungono i 12 kWp, si potranno adottare due inverter monofase da 6 kW.

Nella progettazione di grandi campi fotovoltaici con funzione di centrale elettrica, invece, si predilige suddividere l’impianto in sottocampi, dotando ciascuno di essi di un inverter trifase fotovoltaico da centinaia di kilowatt di potenza nominale.

Dunque, alla domanda “Quanti inverter servono per un impianto fotovoltaico?”, possiamo rispondere che il loro numero è proporzionale alle dimensioni del generatore fotovoltaico e a una serie di fattori relativi al ciclo di vita dell’inverter, compresa la possibilità di rottura anticipata. Nell’ottica della gestione e manutenzione potrebbe, quindi, essere strategico suddividere il carico dell’impianto fotovoltaico su un numero più alto di inverter, a fronte di una spesa iniziale maggiore, riducendo la spesa futura in caso di sostituzione di un inverter dal ciclo di vita breve.

Ad ogni modo, si tenga presente che la vita tecnica di un inverter è di circa 10 anni, con alcuni modelli che raggiungono i 12-13 anni prima di dover essere sostituiti.

La richiesta dal mercato di impianti fotovoltaici da installare in condizioni d’uso particolari ha portato l’industria a sviluppare soluzioni integrate per compattare i sistemi, a vantaggio dell’efficienza e della riduzione di spazio occupato.

Se guardiamo alla richiesta dei committenti di installare impianti fotovoltaici stand-alone in spazi ridotti, l’innovazione tecnologica ha condotto alla commercializzazione di inverter integrati con sistemi di accumulo in un unico cabinet. Tali sistemi sono dotati, in aggiunta, del software di monitoraggio e di un eventuale collegamento a un programma intelligente basato su cloud.

Restando nella categoria stand-alone, un pannello fotovoltaico con inverter integrato viene, solitamente, utilizzato per piccole applicazioni, quali possono essere l’alimentazione di:

• Un punto luce da esterno
• Una telecamera
• Una postazione meteo
• Illuminazione di piccoli edifici isolati (bivacchi di montagna, piccole stalle, ecc.)
• Ripetitori per le telecomunicazioni di ridotte dimensioni in aree remote

Acquista i migliori inverter per fotovoltaico dal nostro catalogo di inverter solari pensati per ogni applicazione.

Sull’inverter per fotovoltaico si concentrano alcuni degli sviluppi tecnologici degli ultimi anni, tra cui la progettazione di soluzioni integrate ideali per gli impianti fotovoltaici off-grid di piccole dimensioni. I sistemi fotovoltaici integrati incorporano in una sola unità l’inverter, gli accumulatori, il quadro comando con gli interruttori, il controller MPPT e il display di monitoraggio.

L’inverter fotovoltaico ibrido, invece, è una tipologia di convertitore studiata per convertire la corrente generata dai moduli fotovoltaici (da inviare alle utenze o alla rete) e gestire simultaneamente le fasi di carica e di scarica degli eventuali accumulatori collegati. La peculiarità dell’inverter ibrido è la presenza di un ingresso indipendente per ciascuna delle fonti di energia e la capacità di gestire automaticamente i flussi.

I modelli più avanzati di inverter ibridi possono gestire simultaneamente l’invio della corrente in eccesso alla pompa di calore o gestire una stazione di ricarica dell’auto elettrica. Ma la vera frontiera dell’innovazione è l’introduzione dell’intelligenza artificiale (IA) per la guida a distanza degli inverter ibridi. Un software AI in cloud, fornito dalle case produttrici, apprende automaticamente dall’impianto FV e, unitamente alla conoscenza delle caratteristiche del luogo geografico di installazione dell’impianto fotovoltaico, può ottimizzare la produzione e migliorare l’efficienza dell’inverter (o degli inverter) a vantaggio di un numero maggiore di kW/h prodotti e di una vita tecnica dell’impianto più lunga.

Il monitoraggio continuo dell’impianto e dell’inverter è, inoltre, utile nell’ottica della manutenzione, poiché il software può rilevare tempestivamente eventuali malfunzionamenti riducendo i tempi di inattività.

Gli inverter fotovoltaici sono il cuore e la mente di un generatore fotovoltaico. Il loro compito non si limita alla conversione dell’energia elettrica da corrente continua in alternata per l’utilizzo immediato o per lo stoccaggio. L’inverter è, infatti, il dispositivo a cui è affidato il compito di smistare l’energia prodotta verso la smart grid ai fini della vendita o di farla confluire all’interno dell’utenza per l’autoconsumo.

Scopri tutte le soluzioni per le energie rinnovabili presenti nel nostro catalogo online e progetta impianti fotovoltaici di ogni dimensione e complessità.