27 anni fa, nel Vorarlberg (Austria), sono stati messi in funzione 30 esemplari del primo inverter Fronius, il Fronius Sunrise. Dal 1999, essi costituiscono il cuore di uno straordinario impianto fotovoltaico in facciata. Un caso eccezionale, considerando che la durata media di un inverter è circa la metà. Come mai alcuni inverter durano più a lungo di altri? Quali fattori influenzano la durata di un inverter e in che modo questa può essere prolungata? Scoprite qui le risposte a queste e ad altre domande.
Alla fine degli anni ’90, le due società affiliate doma vkw Energietechnik ed Ernst Schweizer GmbH riuscirono a fare quello che oggi sembra un vero colpo di fortuna. In qualità di installatore di impianti fotovoltaici e attuale Fronius Service Partner, nel 1999 doma vkw Energietechnik mise in funzione autonomamente, presso la propria sede, un impianto fotovoltaico integrato in facciata da 49 kWp. Ancora oggi, dopo 27 anni, il cuore dell’impianto, composto da oltre 30 inverter, continua a produrre energia solare a costi contenuti. Un risultato straordinario, considerando che la durata media di un inverter è generalmente compresa tra i 10 e i 15 anni.
Inverter di Fronius: solo due guasti in 27 anni
Martin Frick, attuale amministratore delegato di doma vkw, racconta: “Abbiamo scelto consapevolmente Fronius. All’epoca, il Sunrise era ancora un prodotto molto recente, ma la sua qualità ci ha convinto negli anni. In 27 anni si sono verificati solo due guasti agli inverter. Ma non hanno rappresentato un grosso problema: ne avevamo acquistati tre di riserva. Il terzo inverter di riserva è ancora lì che aspetta di sostituire uno degli altri.”
Gli inverter di riserva rappresentano oggi un concetto superato. I produttori più affermati offrono soluzioni più sostenibili e riparabili. Ma da dove deriva la straordinaria resistenza degli inverter installati nel Vorarlberg? Una cosa è certa: non si tratta di una semplice coincidenza. Quali misure potete adottare anche a casa vostra per ottimizzare la durata del vostro inverter fotovoltaico? Ve lo mostriamo con cinque consigli pratici.
1. Mantenere una temperatura costante dell’inverter
Uno dei fattori che influenzano maggiormente la durata del vostro inverter è la temperatura. In generale, si può dire che gli inverter prediligono gli ambienti freschi. Questo è dovuto alla sensibilità dell’elettronica di potenza: componenti come condensatori e transistor reagiscono in modo sensibile alle variazioni di temperatura. Mentre il calore accelera le reazioni chimiche all’interno del dispositivo, una temperatura moderata prolunga la durata dei componenti elettrici.
Una regola empirica è:
+10 °C = durata dei componenti dimezzata vs. -10 °C = durata dei componenti raddoppiata
Anche la quantità di corrente che attraversa l’inverter influisce sulla sua temperatura di esercizio. Infatti, durante ogni conversione di corrente, sia da continua ad alternata che viceversa, si verificano perdite che generano calore. Maggiore è il carico, maggiori sono le perdite e, di conseguenza, la temperatura dei componenti. A pieno carico, un inverter raggiunge temperature dell’involucro fino a 70 °C.
Anche la temperatura ambiente gioca un ruolo fondamentale. Temperature elevate rendono più difficile l’asportazione di calore attraverso le alette di raffreddamento e aumentano la resistenza elettrica. Al contrario, una temperatura ambiente più fresca facilita lo smaltimento del calore. Per proteggere i propri componenti, molti inverter riducono automaticamente la potenza a partire da una temperatura interna di circa 50 °C: questa funzione è nota come “derating”. In questo modo, l’inverter limita la propria potenza per mantenere la temperatura interna entro livelli ottimali e proteggere l’elettronica.
2. Utilizzare componenti fotovoltaici di qualità
È evidente che i prodotti progettati per durare a lungo e realizzati con cura sono più resistenti rispetto a quelli il cui unico obiettivo è la massimizzazione dei profitti. Basta un solo componente di bassa qualità, ad esempio un condensatore, per ridurre in modo significativo la durata di un dispositivo. Per questo motivo, una consapevolezza della qualità a tutti i livelli e una lavorazione accurata dei singoli componenti sono fondamentali. Condensatori durevoli, semiconduttori robusti e trasformatori di alta qualità, insieme a test di resistenza approfonditi, sono la chiave per garantire una lunga durata dell’inverter.
L’impianto di riferimento nel Vorarlberg, con oltre 30 Fronius Sunrise, dimostra chiaramente che investire in componenti fotovoltaici di alta qualità ripaga sotto diversi aspetti. L’impianto fotovoltaico non solo produce energia elettrica da 27 anni, ma è stato anche insignito del Premio Solare Europeo. L’amministratore delegato Martin Frick ne è convinto: “Il nostro sistema in facciata, abbinato al Fronius Sunrise, era già allora una soluzione molto innovativa. Ancora oggi vogliamo offrire ai nostri clienti sempre il meglio, le tecnologie più recenti e le soluzioni più innovative. Per questo puntiamo fortemente sul nostro partner Fronius.”
Spesso vale il principio: meno è meglio. Chi utilizza la complessa elettronica di potenza in modo oculato, generalmente è meno soggetto a guasti. La spiegazione è semplice: meno componenti significano meno potenziali fonti di errore. Sapevate che gli impianti fotovoltaici dotati di ottimizzatori di potenza sono più soggetti a guasti? Un motivo in più per cui produttori come Fronius sconsigliano l’uso dei sistemi di ottimizzazione. Per saperne di più, leggete questo post del blog.
3. Moderare il carico di lavoro dell’inverter
Il carico di lavoro di un inverter influisce direttamente sulla sua temperatura di esercizio e, di conseguenza, sulla sua durata. Maggiore è la quantità di corrente che attraversa l’inverter e viene convertita, maggiore è il calore generato dalle perdite di conversione, con un conseguente aumento della temperatura dell’elettronica di potenza.
Tuttavia, non sono solo le prestazioni elevate e continue a sollecitare l’inverter: anche le frequenti variazioni di potenza possono avere un impatto negativo sullo stato del dispositivo. Ma perché succede? L’esperto di energia solare Robert Reinbrech di Fronius International GmbH lo spiega: “Se il carico dell’inverter subisce forti variazioni, la temperatura di esercizio cambia automaticamente. Questo provoca una continua dilatazione e contrazione dei componenti, la principale causa di usura. Con il tempo si verifica un affaticamento dei materiali, ad esempio sotto forma di microfessure.”
Naturalmente, non è possibile impedire il passaggio delle nuvole, che causa fluttuazioni nella produzione e quindi nel carico dell’inverter. Quello che i proprietari di impianti fotovoltaici possono fare, tuttavia, è dimensionare correttamente l’impianto. In linea generale vale la seguente regola: la potenza massima dei moduli non dovrebbe superare il 150% della potenza dell’inverter. Per un inverter da 10 kWp, ad esempio, si consiglia di installare moduli per una potenza totale massima di 15 kWp. Se la potenza dei campi di moduli supera questa soglia, nelle giornate molto soleggiate l’inverter lavora costantemente ad alto carico, con effetti negativi sulla sua durata nel lungo periodo.
Anche ridurre al minimo l’ombreggiamento dei moduli sul tetto aiuta a facilitare il lavoro dell’inverter e a prolungarne la vita utile. L’ombreggiamento anche di singoli moduli influisce infatti sull’intera curva di rendimento dell’impianto fotovoltaico. L’inverter deve regolarmente individuare il punto di tensione ottimale per massimizzare la produzione di energia. Per alcuni inverter questo non rappresenta un problema: tra questi rientrano anche gli inverter Fronius, che grazie al Dynamic Peak Manager ottimizzano la resa dall’impianto anche in presenza di ombreggiamenti. Altri inverter, invece, nel lungo periodo non riescono a gestire questo aumento di stress termico ed elettrico.
Anche in questo caso, l’impianto di Ernst Schweizer GmbH e di doma vkw Energietechnik rappresenta un esempio positivo: l’installatore ha infatti prestato particolare attenzione alle condizioni di irraggiamento ottimali, evitando ombreggiamenti.
4. Installare l’inverter in luoghi freschi
Non tutti i luoghi sono adatti per installare un inverter. Come spiegato al punto 1, durante la conversione dell’energia si genera calore che deve essere dissipato. Per questo motivo, gli inverter funzionano meglio in ambienti freschi. Il luogo ideale dovrebbe inoltre essere asciutto e ben ventilato. Per capire se un inverter è resistente a polvere e umidità, è utile fare riferimento alla classe di protezione IP, dove “IP” sta per “Ingress Protection”, ovvero il grado di protezione contro l’ingresso di corpi estranei e acqua. A partire dalla classe di sicurezza IP 65, i dispositivi sono protetti contro la polvere e i getti d’acqua da tutte le direzioni, risultando quindi adatti anche per installazioni all’esterno.
Per questo motivo, alcuni inverter, come quelli di Fronius, possono essere installati anche all’aperto. Solo l’esposizione diretta ai raggi solari riduce l’efficienza di quasi tutti gli inverter e può portare al fenomeno del derating, già descritto in precedenza. Un’eccezione è rappresentata dal Fronius Verto, un inverter destinato a edifici plurifamiliari e piccole e medie imprese, dotato di Copertura per protezione solare e di raffreddamento attivo, in cui ventole interne convogliano il calore verso l’esterno in modo mirato.
Gli inverter Fronius Sunrise installati nel nostro impianto di riferimento nel Vorarlberg non dispongono di una tecnologia di raffreddamento così avanzata. Risalgono infatti a un’epoca in cui il raffreddamento passivo rappresentava lo standard tecnologico. “Qui, il calore viene dissipato tramite convezione naturale, vale a dire che l’aria calda sale mentre quella fredda scende. In presenza di spazio limitato e di un’installazione ravvicinata di più inverter, soprattutto se disposti uno sopra l’altro, può verificarsi un accumulo di calore. La temperatura di esercizio aumenta e la durevolezza dell’inverter ne risente”, spiega Robert Reinbrech. doma vkw ha però installato gli inverter Fronius Sunrise in modo intelligente: tra i singoli dispositivi è stato lasciato spazio sufficiente per garantire una corretta circolazione dell’aria.
5. Eseguire una corretta manutenzione dell’inverter
Iniziamo dalla buona notizia: gli inverter richiedono poca manutenzione. Svolgono il loro lavoro per molti anni senza richiedere particolare attenzione da parte dei proprietari dell’impianto. Con pochi semplici accorgimenti, però, è possibile prolungarne ulteriormente la durata.
L’esperto di impianti solari Robert Reinbrech offre alcuni consigli utili: “Come per tutti i dispositivi elettronici, conviene di tanto in tanto controllare le ventole e le fessure di raffreddamento e, se necessario, pulirle dalla polvere. Questo facilita la dissipazione del calore da parte dell’inverter. È importante procedere con cautela; in caso di dubbio, è meglio affidare la manutenzione a un professionista.” Poiché gli inverter contengono componenti delicati, è assolutamente sconsigliato usare detergenti aggressivi. Un altro aspetto importante legato alla gestione termica è il controllo dei collegamenti elettrici, operazione che deve essere effettuata da un tecnico qualificato per evitare rischi di scosse elettriche. “Durante la manutenzione, l’installatore verifica che tutti i cavi siano fissati correttamente e saldamente sul fondo o sulla parete posteriore del dispositivo. Collegamenti allentati funzionano come resistenze aggiuntive, aumentando la produzione di calore”, spiega l’esperto di energia solare di Fronius.
Chi utilizza strumenti di monitoraggio, può rilevare facilmente eventuali cambiamenti o problemi tramite app e intervenire in modo proattivo. Se l’impianto, nonostante il sole, produce improvvisamente meno energia solare del normale, l’installatore può intervenire per individuare la causa del malfunzionamento. La manutenzione periodica da parte di un professionista consente inoltre di discutere eventuali ottimizzazioni dell’impianto o di aggiungere ad esempio accumulatori di energia, soluzioni per mobilità elettrica o per il riscaldamento.
Alcuni inverter consentono anche di effettuare aggiornamenti tramite app in autonomia: è essenziale farlo tempestivamente per garantire la piena funzionalità e sicurezza del dispositivo.
Chi rimane attento può trarre vantaggio dai segnali più evidenti: rumori anomali, odori particolari o spie luminose indicano che qualcosa non va. In questi casi è sempre consigliabile contattare un tecnico qualificato, anche per prevenire danni e interruzioni dell’impianto.
Non sorprende che doma vkw goda di un enorme vantaggio in questo senso: quali inverter potrebbero essere meglio curati e mantenuti se non quelli che lavorano direttamente presso l’installatore fotovoltaico?
Conclusioni: ecco come prolungare la durata dell’inverter
Nessun inverter dura per sempre, ma con una scelta attenta del prodotto, alcuni piccoli accorgimenti e un po’ di attenzione, è possibile prolungarne significativamente la durata.
Gli inverter funzionano in modo più efficiente in un ambiente fresco e ben ventilato. Questo perché temperature interne troppo elevate sollecitano l’elettronica di potenza sensibile, riducendo l’efficienza e danneggiando il dispositivo nel lungo periodo. È altrettanto importante scegliere un inverter adatto all’impianto. Se a lungo termine i moduli generano più energia di quella che l’inverter può convertire, si crea un sovraccarico e un aumento delle temperature di esercizio. Negli impianti fotovoltaici con più inverter, è fondamentale posizionarli a una distanza sufficiente l’uno dall’altro. In caso contrario, si può verificare un accumulo di calore, con conseguente surriscaldamento dei componenti interni.
Chi mantiene puliti ventole e alette di raffreddamento, verifica che cavi e morsetti siano ben fissati e mantiene aggiornato il software dell’inverter, contribuisce a prolungarne la durata nel tempo.
Infine, tutti questi sforzi sono vani se manca un elemento fondamentale: la qualità. Pochi investimenti confermano meglio il detto “chi risparmia, paga due volte” quanto la scelta dell’inverter. Un investimento iniziale leggermente superiore si traduce in anni di energia solare sicura, efficiente e a bassa manutenzione, dunque vale assolutamente la pena. Anche l’amministratore delegato di doma vkw, Martin Frick, lo conferma: “Il tema della sostenibilità riveste un ruolo di primaria importanza nella nostra azienda. Per noi è fondamentale pensare non solo al presente ma anche al futuro. Per questo cerchiamo partner affidabili, su cui poter contare per anni e decenni. E, in questo ambito, Fronius è senza dubbio il numero uno.”
