Le componenti di un impianto fotovoltaico
Un impianto fotovoltaico è un impianto elettrico che utilizza componenti ad hoc per lo sfruttamento dell'energia prodotta. Nell'impiantistica civile, un impianto fotovoltaico comprende: il modulo (o pannello) fotovoltaico, l'inverter e l'accumulatore. Il componente elementare del modulo è la cella fotovoltaica in cui avviene la trasformazione della radiazione solare in corrente elettrica. La cella è costituita da un sottile strato di materiale semiconduttore, generalmente silicio trattato, dello spessore di pochi millimetri e con una superficie variabile tra i 100 e i 200 cm2. L'inverter è un dispositivo che converte la corrente elettrica da continua ad alternata, in modo che possa essere utilizzata dai nostri elettrodomestici o immessa nella rete. Nelle utenze isolate possono far parte dell'impianto fotovoltaico anche gli accumulatori che consentono lo stoccaggio dell'energia elettrica.
Il ruolo dell'inverter nell'impianto fotovoltaico
L'inverter è un apparato elettronico che converte la corrente continua in corrente alternata.Ha un ruolo fondamentale nella maggioranza degli impianti fotovoltaici esistenti, in quanto tutte le utenze funzionano in corrente alternata.Il comportamento tecnico di un inverter è simile a quello di un interruttore. In pratica trasforma la tensione e l'intensità di corrente costanti provenienti dal generatore fotovoltaico, in tensione e corrente sinusoidali, per questioni di compatibilità con la rete elettrica. Gli inverter più usati, i PMW a modulazione di larghezza di impulso, regolando la frequenza e la forma dell'onda in uscita, funzionano aprendo (la corrente non passa) e chiudendo (la corrente passa) il contatto col circuito sorgente. Con questo ciclo di apertura e chiusura, all'uscita dell'inverter si crea una tensione proprio di forma sinusoidale.
Il dimensionamento dell'inverter
Per il dimensionamento dell'inverter bisogna tener conto della variazione del rendimento in funzione del carico elettrico. Non è conveniente mettere un inverter di potenza massima maggiore della potenza del modulo fotovoltaico, in quanto per gran parte del tempo funzionerebbe a rendimenti bassi; a tal fine è utile ricordare la formula dell' "eurorendimento" che determina il rendimento totale dell'inverter in funzione della sommatoria dei rendimenti a carico parziale. Altro parametro da valutare nel dimensionamento dell'inverter è l'ombra cui possono potenzialmente essere soggetti i pannelli fotovoltaici; il rendimento totale dell'impianto, infatti, si riduce drasticamente se un pannello collegato in serie si trova in ombra. In questi casi si utilizzano inverter a bassa potenza, idonei per ridurre i cali di rendimento.
Analisi del costo dell'inverter
L'acquisto dell’inverter va effettuato in relazione alla potenza nominale fotovoltaica che esso deve gestire. Gli inverter disponibili sul mercato hanno una potenza fino a 10 kW in monofase ed a 100 kW in trifase. Nei piccoli impianti fino a 6 kW con allacciamento monofase alla rete a bassa tensione, si installa un solo inverter, mentre negli impianti oltre i 6 kW con allacciamento trifase, si installano più inverter.L'inverter fotovoltaico ha un costo che, quindi, dipende dalla architettura e dalla potenza dell'impianto e dall'azienda produttrice. Per la fascia 2-6 kW si trovano inverter il cui costo è variabile dai 400€ ai 1000€; la fascia 6-10 kW può raggiungere i 1500€ e considerando prodotti fino ai 30 kW è possibile sforare i 3000€. A ciò si aggiunga che nel corso della vita di un impianto fotovoltaico (25 anni), l'inverter va sostituito a metà di tale periodo.
Domande frequenti
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Qual è la funzione principale dell'inverter in un impianto fotovoltaico?L'inverter svolge il compito cruciale di convertire la corrente continua (DC) generata dai pannelli solari in corrente alternata (AC). Poiché la maggior parte degli elettrodomestici domestici e la rete elettrica nazionale operano in corrente alternata, questa conversione è indispensabile per rendere l'energia prodotta utilizzabile nelle nostre case. Inoltre, l'inverter regola e controlla la potenza in uscita, assicurando che l'energia venga immessa nella rete in modo sicuro e conforme agli standard tecnici, gestendo anche la sincronizzazione con la frequenza della rete elettrica.
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Come si dimensiona correttamente la potenza dell'inverter rispetto ai pannelli?Il dimensionamento non deve prevedere un inverter di potenza nettamente superiore a quella dei moduli fotovoltaici, poiché funzionerebbe spesso a carichi parziali, riducendo l'efficienza complessiva. È fondamentale calcolare l'eurorendimento, che valuta l'efficienza media dell'inverter durante tutto l'anno, considerando i diversi livelli di carico. Bisogna inoltre valutare le condizioni di ombreggiamento: se i pannelli sono soggetti a ombre parziali, è preferibile utilizzare inverter di potenza inferiore o dotati di ottimizzatori di potenza per minimizzare le perdite di rendimento dovute al mismatch tra le stringhe.
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Quanto costa un inverter fotovoltaico e come varia il prezzo?Il costo dell'inverter dipende principalmente dalla potenza nominale, dall'architettura dell'impianto e dal produttore. Per impianti residenziali piccoli (fino a 6 kW monofase), i prezzi oscillano generalmente tra i 400€ e i 1.000€. Per potenze superiori, fino a 10 kW, il costo può arrivare a 1.500€, mentre per sistemi più grandi, fino a 30 kW, si possono superare i 3.000€. Negli impianti sopra i 6 kW trifase, potrebbe essere necessario installare più unità invertenti, influenzando ulteriormente il budget complessivo richiesto per l'installazione.
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Quando e perché bisogna sostituire l'inverter durante la vita dell'impianto?La vita utile tipica di un impianto fotovoltaico è stimata intorno ai 25 anni, ma l'inverter ha una durata tecnologica inferiore. Generalmente, si prevede la sostituzione dell'inverter a metà ciclo di vita dell'impianto, ovvero dopo circa 10-15 anni. Questo intervento è necessario perché i componenti elettronici tendono a degradarsi nel tempo, portando a una riduzione dell'efficienza di conversione e a possibili guasti. Sostituire l'inverter con un modello moderno garantisce il mantenimento delle prestazioni dell'impianto e l'accesso a nuove tecnologie più efficienti e sicure.
