In qualsiasi impianto fotovoltaico, l’inverter rappresenta senza dubbio una delle sue principali componenti. Grazie alle funzioni di simili sistemi viene prodotta energia disponibile in tempo reale, a costi estremamente contenuti e con un minimo impatto ambientale. Essi inoltre, che possono essere progettati su misura seguendo le personali esigenze dei committenti, utilizzano sottili piastrine semiconduttrici (celle fotovoltaiche) che occupano poco spazio e che pertanto si installano senza problemi. Dopo essere state collegate in serie, le celle costituiscono i moduli (pannelli) fotovoltaici, che vengono interfacciati appunto con l’inverter. Scopriamo quindi cosa sono e quale scegliere.
Che cos’é un inverter
Un inverter è un dispositivo elettronico in grado di convertire la corrente continua prodotta dal campo fotovoltaico in corrente alternata, che è quella impiegata nelle utenze domestiche. La corrente che può essere usata per scopi casalinghi deve avere una tensione alternata di 220 volt, per riuscire ad entrare negli appositi relé. Dopo che l’irragiamento solare è stato catturato dai pannelli installati sul tetto, deve obbligatoriamente venire modificata, in quanto allo stato primitivo non è utilizzabile. Infatti la corrente alternata (AC: Alterning Current) si caratterizza per una ciclica alternanza del flusso elettronico, che si verifica con una determinata frequenza. Quella generata dalle celle fotovoltaiche è invece continua (DC: Direct Current), poiché il flusso di elettroni procede sempre nella medesima direzione. Per il consumo abitativo è indispensabile che l’impianto riceva corrente alternata, creata appunto dell’inverter.
Dal punto di vista strutturale, questo apparecchio ha l’aspetto di una scatola appiattita contenente circuiti elettronici altamente specializzati e in grado di imprimere una direzione alternata al flusso elettronico.
Come funziona
Le principali funzioni dell’inverter sono innanzi tutto di ottimizzare il prelievo di energia dalle celle fotovoltaiche, monitorando contemporaneamente il rendimento e il funzionamento dell’intero impianto. Inoltre esso deve garantire la massima sicurezza dei parametri elettrici, adeguandosi alle normative attualmente vigenti, anche perché spesso è dotato di compatibilità con altri accessori, tra cui i sistemi di accumulo elettrici. Il suo rendimento, che corrisponde alla percentuale di energia convertita in corrente alternata (e quindi utilizzabile), non dovrebbe mai essere inferiore al 96%.
Il funzionamento dell’inverter viene attivato dal contatto con i fotoni solari, che mettono in movimento il flusso di elettroni all’interno delle celle. Dopo l’iniziale contatto, esso incomincia subito a deviare il movimento delle particelle nelle due direzioni, spingendole prima in un senso e poi in quello opposto. La trasformazione da corrente continua a corrente alternata non è certo semplice, sia per le caratteristiche intrinseche dei flussi elettronici, sia per la necessità di monitorare costantemente la gestione dei moduli fotovoltaici, in relazione a parametri fisici come temperatura e irraggiamento.
Un’altra fondamentale prestazione offerta dall’inverter è quella di garantire la massima sicurezza dell’impianto rispetto alla rete pubblica di distribuzione elettrica, per evitare il rischio di surplus energetici. Grazie a perfezionati meccanismi interni esso è in grado di estrarre dai moduli solari la potenza più alta possibile, intervenendo in caso si verifichino anomalie funzionali. Un simile dispositivo trasmette informazioni sempre aggiornate e riesce a interfacciarsi con tutte le componenti dell’impianto.
Dato che la temperatura è un fattore che può modificare il funzionamento dell’inverter contribuendo a cali di rendimento, è sempre consigliabile orientarsi verso modelli forniti di un adeguato sistema di raffreddamento.
Tipologie di inverter
Per definire le varie tipologie di inverter è necessario fare riferimento ad alcuni parametri, e precisamente:
- Potenza, che è pari a 5 kW per le utenze domestiche, a 10-20 kW per esercizi commerciali e a oltre 500 kW per industrie;
- Dimensioni, che nei modelli monofasici sono piuttosto contenute, per aumentare in quelli tri-fasici; le dimensioni sono influenzate anche dall’eventuale presenza di un trasformatore, utilizzato per consentire la messa a terra dell’impianto;
- Rendimento, che non dovrebbe mai essere inferiore al 96%, ma che di solito si attesta sul 98%.
L’inverter con accumulo è uno dei modelli che trova maggiore impiego in quanto è progettato per contenere la discontinuità produttiva dell’energia. Un simile dispositivo infatti è in grado di raccogliere e trattenere l’energia prodotta, per poterla utilizzare successivamente quando sia necessario: di solito viene caricato durante la notte per funzionare in maniera autonoma ed efficiente, arrivando a coprire fino al 75% delle necessità di una famiglia.
L’inverter a isola (off-grid) compie il suo lavoro in completa autonomia rispetto alla rete, con cui non ha nessun collegamento. Il suo funzionamento è stato progettato per servire utenze isolate, come abitazioni di montagna oppure di campagna, dove l’allacciamento alla rete pubblica è particolarmente problematica. La sua struttura consente di interfacciarsi con dispositivi per il stand alone e di gestire l’impianto in assoluta autonomia controllandolo anche da remoto.
In generale qualsiasi impianto fotovoltaico è formato da numerosi moduli collegati tra loro in serie e uniti a dispositivi (come appunto l’inverter) finalizzati a monitorare le prestazioni energetiche globali. Il vantaggio dell’inverter off-grid è quello di garantire prestazioni di alto livello in condizioni limite di isolamento degli edifici, quando cioé un allacciamento tradizionale alla rete potrebbe rivelarsi impossibile.
I vantaggi dell’inverter ad accumulo si collegano invece al notevole risparmio che offre, grazie alla sua capacità di ricaricarsi durante le ore notturne.
Quale inverter scegliere?
Nella scelta di un inverter è necessario innanzi tutto valutare la sua potenza, mettendola in relazione con le personali esigenze e con i consumi previsti. Il suo dimensionamento di norma viene stimato in base alla massima potenza di produzione dell’intero impianto dell’utenza di riferimento, che per impieghi domestici non supera 3-6 kW. Tendenzialmente questi dispositivi dovrebbero avere una potenza uguale o inferiore a quella nominale del campo fotovoltaico.
Anche la configurazione è un requisito da prendere in considerazione, optando per modelli semplici e intuitivi, che non richiedano troppe operazioni preliminari e che soprattutto mantengano un funzionamento di base sempre di buon livello. Bisogna poi tenere conto del fatto che tutta l’energia non consumata dall’utenza privata viene ceduta alla rete pubblica e che pertanto sarebbe vantaggioso ottenere la massima resa con la minima produzione. Quando l’attività dell’impianto risulta eccedente rispetto al reale fabbisogno dell’utente, gli inverter ad accumulo entrano in azione per mettere da parte la quota in esubero, che viene poi ceduta in differita. Nella scelta di un inverter è quindi consigliabile valutare tale prestazione, che può rivelarsi utilissima per massimizzare la resa e potenziare il risparmio energetico.
Complessivamente è sempre buona norma, prima di acquistare un inverter, documentarsi sulle sue caratteristiche funzionali, mettendole in relazione alle proprie necessità, dato che le prestazioni di questi apparecchi sono estremamente perfezionate e adattabili a svariate esigenze.
Manutenzione
L’inverter è un dispositivo elettronico inserito in un contenitore metallico-plastico che deve garantire un’assoluta protezione nei confronti dell’ambiente e delle condizioni climatiche. È necessario che esso non subisca bruschi cambiamenti termici, in quanto il suo funzionamento si blocca sotto allo zero oppure sopra ai 40 gradi centigradi e in presenza di variazioni superiori a 10 gradi. Pertanto è sempre opportuno orientarsi verso modelli dotati di un sistema termoisolante, che oltre a funzionare meglio, richiedono anche minore manutenzione.
Per controllarne il funzionamento è sufficiente un monitoraggio visivo periodico, necessario per evidenziare eventuali anomalie segnalate dall’accensione di spie luminose. Simili operazioni sono possibili anche da remoto. È indispensabile verificare periodicamente il sistema di protezione dell’interfaccia, una prova strumentale eseguita soltanto da tecnici specializzati, che devono misurare la frequenza e la tensione della corrente immessa nella rete d’utenza.Per garantire la sicurezza degli impianti fotovoltaici è quindi obbligatorio effettuare tale monitoraggio con frequenza variabile e indicata sull’impianto stesso, anche per ottimizzare il suo rendimento.
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