L’energia solare sta diventando sempre più popolare. Non c’è da stupirsi: è efficiente, economica e crea indipendenza. Bastano pochi moduli solari sul tetto – e già l’energia solare autoprodotta fluisce dalla presa, giusto? Stop, manca un componente essenziale degli impianti fotovoltaici: l’inverter. È considerato il fulcro di ogni impianto fotovoltaico. Ma cosa fa esattamente un inverter? E ancora: Ho bisogno di un inverter con o senza funzione ibrida?
Il compito dei moduli solari sul tetto o sul balcone è ovvio: Grazie all’effetto fotoelettrico, la luce solare rilascia elettroni dalla cella solare . Che iniziano a scorrere, trasformando l’energia luminosa direttamente in energia elettrica.
E dopo? Perché i moduli solari da soli non sono sufficienti per sfruttare la corrente elettrica autoprodotta? A cosa servono gli inverter per gli impianti fotovoltaici e a cosa serve questo dispositivo poco appariscente, che di solito viene installato in cantina o in garage?
Qui spieghiamo perché la corrente elettrica non è sempre uguale e cosa questo ha a che fare con una rock band australiana di fama mondiale.
AC/DC non è solo una band
Quasi tutti abbiamo sentito parlare della band AC/DC. La loro scelta del nome è più di una semplice serie di lettere. Descrive due tipi fondamentalmente diversi di elettricità con caratteristiche e campi di applicazione diversi.
Perché “AC” è l’acronimo di “alternating current”, che in tedesco significa “corrente alternata”. Cambia regolarmente la direzione del flusso e la sua tensione fluttua. Il suo più grande vantaggio è la facilità di trasmissione su lunghe distanze. Pertanto, le centrali elettriche e le sottostazioni funzionano con corrente alternata. Anche i potenti elettrodomestici come il forno e il frigorifero dipendono dalla corrente alternata.
Le batterie funzionano con corrente continua, motivo per cui molti dispositivi digitali, come smartphone e laptop, lo utilizzano. Per caricare le batterie, il caricatore deve prima convertire la corrente alternata dalla presa di corrente in corrente continua.
Dietro l’abbreviazione “DC” si nasconde la corrente continua con “direct current”. Scorre costantemente in una direzione. “Quando i raggi solari colpiscono i moduli solari dell’impianto fotovoltaico, le celle solari convertono l’energia luminosa in energia elettrica. Questo non cambia la sua direzione. Si tratta quindi di corrente continua”, spiega Michael Raunigg, esperto di energia solare presso Fronius International GmbH.
Il cuore e il cervello dell’impianto fotovoltaico
È qui che entra in gioco un inverter. L’inverter trasforma la corrente continua generata dai moduli solari in corrente alternata: in questo modo rende utilizzabile l’energia solare in casa. Elettrodomestici come la TV o la lavastoviglie possono quindi consumare l’energia solare“, continua Michael Raunigg. Infine, l’inverter può essere alimentato nella rete pubblica o caricato in un accumulatore a batteria.
La conversione della corrente continua in corrente alternata è il compito principale di un inverter, ma non l’unico. Svolge, tra le altre cose, i seguenti compiti:
- Ottimizzazione della produzione: Nell’inverter sono presenti diversi MPPT. Questo è l’acronimo di “Maximum Power Point Tracker”. Determinano il punto sulla curva di potenza di una stringa di moduli solari in cui la combinazione di tensione e intensità di corrente raggiunge la massima potenza.
- Visualizzazione: le app di monitoraggio, ad es. Fronius Solar.web, riassumono chiaramente tutti i dati dell’impianto, come la produzione e il consumo di energia, il livello di carica della batteria e l’alimentazione di rete. Per gli inverter intelligenti è possibile configurare le impostazioni tramite tale applicazione. Il prerequisito è un cosiddetto Smart Meter, un contatore elettrico bidirezionale che fornisce dati importanti all’inverter.
- Ottimizzazione autoconsumo: Le interfacce dell’inverter consentono l’integrazione di altri dispositivi come sistemi di accumulo, stazioni di ricarica per veicoli elettrici e generatori di calore (pompe di calore, caldaie, ecc.) nell’impianto fotovoltaico. In questo modo, i proprietari dell’impianto possono ottimizzare il loro tasso di autoconsumo e ottenere di più dalla loro energia solare.
Fin qui tutto bene. Abbiamo quindi riassunto approssimativamente le funzioni di base di un inverter. Ma qual è la cosa giusta per te?
Dai micro inverter agli inverter ibridi: qual è quello giusto per me?
I lettori attenti avranno notato che non abbiamo ancora illuminato tutti gli aspetti degli inverter degli impianti fotovoltaici. Secondo le basi, vogliamo quindi approfondire la materia e dedicarci a temi all’avanguardia come l’alimentazione di backup, gli inverter ibridi e le centrali elettriche da balcone. Inoltre, esaminiamo la questione di cosa sia la monofase e la trifase e quale inverter sia la scelta ideale per voi.
1) Inverter ibrido
I termini “alimentazione di backup”, “Full Backup” e “inverter ibridi” sono strettamente intrecciati. Michael Raunigg spiega: “Un cosiddetto inverter ibrido consente la modalità di Full Backup. Mantiene la rete elettrica domestica in caso di blackout. Ad esempio, durante uno spegnimento della rete a causa di lavori di manutenzione o danni causati da tempeste.”
Mentre alcuni dispositivi senza funzione ibrida possono alimentare singole prese o circuiti elettrici protetti in caso di emergenza, gli inverter ibridi sono gli unici in grado di comunicare con un accumulatore a batteria e di caricarlo e scaricarlo. Sia per l’attivazione automatica che manuale della modalità Full Backup sono necessari componenti di commutazione che separano l’impianto fotovoltaico dalla rete pubblica. Esempi sono il Fronius Backup Switch e il Backup Controller. Solo la combinazione di inverter ibridi, accumulatore a batteria e componente di commutazione consente un’alimentazione di rete affidabile di tutta la casa per un periodo di tempo più lungo, da alcune ore a giorni. L’affidabilità dell’alimentazione elettrica dipende da:
- l’irraggiamento solare.
- I consumi di corrente
- Dimensionamento degli impianti fotovoltaici
- Dimensionamento dell’accumulatore a batteria
2) Inverter con stringhe
Gli inverter di stringa combinano l’energia di diversi moduli solari collegati in serie. Sono possibili più stringhe di questo tipo per inverter. I singoli inseguitori MPP consentono la realizzazione di progetti di impianti complessi, ad esempio con orientamenti diversi. Anche gli inverter ibridi possono essere basati sulla tecnologia degli inverter a stringa. Al contrario, non tutti gli inverter di stringa hanno una funzione ibrida.
3) Microinverter
Veniamo al più piccolo del suo genere: i microinverter. Trovano applicazione in piccoli impianti fotovoltaici fino a un massimo di 800 watt di potenza di uscita, ad es. nelle centrali elettriche a balcone. Svolgono gli stessi compiti di base di qualsiasi inverter, ma di solito sono più piccoli. In alcuni casi, le centrali elettriche da balcone sono disponibili come set completi, ma spesso i moduli solari e l’inverter corrispondente possono essere acquistati separatamente.
4) Inverter di progetto
Dall’altra parte della gamma di servizi ci sono gli inverter di progetto, che citiamo per completezza. Forniscono potenza sufficiente per impianti fotovoltaici commerciali come i parchi di ricarica elettrica nei centri commerciali o per capannoni di produzione industriale e grandi aziende agricole.
Inverter monofase o trifase: Di cosa ho bisogno?
Ora passiamo all’ultimo, ma non meno importante, punto del nostro corso introduttivo sugli inverter: la monofase o trifase. Dietro la terminologia complessa non c’è altro che il numero di cavi in una rete elettrica. Nelle reti elettriche monofase, oltre al conduttore neutro e al conduttore di terra, esiste una cosiddetta fase: così viene chiamato il conduttore che conduce la corrente. Le reti trifase non dispongono quindi di un solo conduttore, ma di tre. Ciò significa che possono fornire fino a tre volte più potenza rispetto alla loro controparte monofase. Le reti trifase sono quindi più potenti a intensità di corrente costante.
Lo stesso vale per gli inverter monofase e trifase: “In Fronius distinguiamo tra il Primo monofase e il Symo trifase. I dispositivi che funzionano con tre conduttori di corrente possono immettere fino a tre volte più corrente alternata nella rete domestica o pubblica rispetto agli inverter monofase. Ciò è particolarmente importante quando più dispositivi ad alta intensità di energia o carichi trifase come pompe di calore, stazioni di ricarica per auto elettriche o macchine di grandi dimensioni vengono azionati contemporaneamente“, riassume Michael Raunigg le differenze più importanti.
Perché esistono gli inverter monofase?
È una domanda legittima. Perché qualcuno dovrebbe optare per i dispositivi monofase quando tre fasi consentono prestazioni significativamente più elevate? Qui entrano in gioco le differenze regionali. Non ovunque la rete elettrica domestica o pubblica è sufficientemente estesa per sfruttare appieno la potenza fornita da un inverter trifase.
Le reti elettriche trifase sono prevalenti soprattutto in Europa, non solo per l’industria, ma anche per la casa. Continenti come il Nord America, invece, si affidano a reti monofase.
Pronto per partire?
Bene, la giungla degli inverter è diventata un po’ più chiara? Speriamo di essere stati in grado di rispondere alle vostre domande più scottanti sul fulcro di ogni impianto fotovoltaico.
Non sei ancora sicuro di quale sia la giusta classe di potenza per la tua economia domestica? Intorno a questa domanda ruota il seguente post sul blog: Di quanti kWp ho bisogno?
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