Cosa sono gli inverter fotovoltaici

Scopri tutte le caratteristiche degli inverter fotovoltaici e usa questa guida per scegliere il migliore per il tuo progetto

Nel vasto panorama dell’energia solare, gli inverter fotovoltaici svolgono un ruolo cruciale, fungendo da cuore pulsante negli impianti fotovoltaici. In questo articolo, esploreremo in dettaglio il fondamentale ruolo degli inverter nel processo di generazione di energia solare e la loro necessità nella conversione della corrente continua in corrente alternata.

Al termine di questo articolo potrai anche vedere due brevi video che ti mostrano come operare con uno strumento per la progettazione di impianti fotovoltaici e, quindi, come scegliere e configurare un inverter.

Cos’è un impianto fotovoltaico

Prima di iniziare a parlare dell’inverter e di tutte le sue caratteristiche, facciamo una breve introduzione sull’impianto fotovoltaico.

Un impianto fotovoltaico è un sistema elettrico avanzato che sfrutta una risorsa inesauribile come il sole e può essere suddiviso principalmente in due categorie:

impianti connessi alla rete

integrazione con gli impianti elettrici residenziali o industriali convenzionali;
utilizzo alternato o combinato con la rete elettrica per soddisfare il fabbisogno energetico dell’utente finale;

impianti stand alone

progettati con sistemi di batterie per garantire continuità del servizio, assicurando l’erogazione di energia anche durante le ore notturne o in assenza di irraggiamento solare sufficiente.

Produzione di elettricità da un impianto fotovoltaico

Un pannello fotovoltaico contiene celle fotovoltaiche che convertono l’energia solare in elettricità. Queste celle, costituite da semiconduttori come il silicio, formano moduli solari. Quando assorbono la luce solare, liberano elettroni, base dell’elettricità. Gli elettroni spostati attraverso il semiconduttore creano uno squilibrio di carica, generando un potenziale di tensione simile a una batteria.

Componenti principali di un impianto fotovoltaico

L’impianto fotovoltaico si compone dei seguenti elementi:

moduli fotovoltaici – catturano l’energia solare per produrre elettricità;
strutture di supporto dei moduli – sostengono e fissano i moduli al tetto, ottimizzando l’esposizione solare;
inverter – trasforma la corrente continua (CC) prodotta dai moduli in corrente alternata (CA) utilizzabile dalle utenze residenziali o industriali. Utilizza dispositivi di protezione per garantire la sicurezza dell’impianto;
cavi elettrici – trasportano l’energia dall’impianto alle utenze.

Inoltre sono presenti componenti aggiuntivi come i seguenti:

sistema di monitoraggio – consente il monitoraggio remoto della produzione, del consumo e dello stato dell’inverter;
impianto di stoccaggio – innovativo sistema per migliorare l’efficienza, consentendo la memorizzazione dell’energia prodotta durante il giorno per l’utilizzo in momenti senza produzione solare, massimizzando l’autoconsumo.

Gli impianti fotovoltaici, oltre a generare energia sostenibile, incorporano tecnologie aggiuntive per ottimizzare le prestazioni e offrire soluzioni innovative nell’ambito della produzione e dello stoccaggio energetico.

Cos’è un inverter fotovoltaico

L’inverter fotovoltaico, noto anche come inverter solare, rappresenta una componente imprescindibile di un impianto fotovoltaico. Senza di esso, l’energia elettrica generata dai pannelli solari sarebbe intrinsecamente incompatibile con la rete elettrica domestica e con i dispositivi che intendiamo alimentare attraverso l’autoconsumo.

La sua principale funzione è quella di convertire la corrente continua (CC) prodotta dai pannelli solari in corrente alternata (CA), rendendola adatta per l’uso quotidiano nelle nostre case. Senza questa trasformazione, l’energia generata rimarrebbe impraticabile nell’ambito domestico.

Ma l’inverter non è solo un convertitore di corrente; è molto di più. Ottimizza la produzione complessiva di energia, garantendo che l’impianto fotovoltaico operi al massimo delle sue potenzialità. Questa ottimizzazione non solo massimizza l’efficienza dell’impianto ma consente anche un uso più intelligente dell’energia solare, riducendo gli sprechi e massimizzando il rendimento.

Inoltre, l’inverter è necessario anche per soddisfare altri aspetti molto importanti, come:

ottimizzazione della produzione energetica: questa ottimizzazione è fondamentale per massimizzare le prestazioni complessive del sistema;
dotazione di dispositivi di protezione integrati: ogni inverter fotovoltaico è dotato di dispositivi di protezione integrati. Questi componenti sono essenziali per garantire la sicurezza dell’impianto solare in situazioni di guasto o cortocircuito. La presenza di tali meccanismi di sicurezza è fondamentale per la tutela a lungo termine dell’intero sistema;
funzione di sorveglianza avanzata: l’inverter fotovoltaico non è solo un convertitore e un dispositivo di protezione. Svolge anche una funzione di sorveglianza completa dell’impianto solare. Grazie a questa caratteristica avanzata, possiamo individuare prontamente guasti o malfunzionamenti nella produzione di energia elettrica, consentendo interventi tempestivi per mantenere l’efficienza dell’impianto.

Come funziona un inverter

Ora che abbiamo delineato le fondamentali funzioni degli inverter fotovoltaici, esaminiamo da vicino il loro processo operativo e i requisiti per un’installazione corretta.

I pannelli solari fotovoltaici convertono la luce solare in elettricità, ma questa è una corrente continua, inadatta all’uso domestico. L’inverter fotovoltaico diventa quindi protagonista, essendo vitale per gli impianti solari poiché converte la corrente continua in corrente alternata. Questo processo consente di integrare l’energia solare nelle nostre abitazioni.

Alcuni aspetti chiave da considerare prima dell’installazione di un inverter fotovoltaico includono:

corretto funzionamento dei circuiti elettrici domestici: assicurarsi che i circuiti elettrici domestici siano in ottimo stato per garantire un’efficace integrazione dell’inverter;
posizionamento ottimale dell’inverter fotovoltaico: la collocazione dell’inverter è critica per garantire prestazioni ottimali. La scelta del luogo deve essere attentamente valutata;
collegamenti elettrici tra inverter e quadro elettrico di casa: una corretta connessione tra l’inverter e il quadro elettrico di casa è essenziale per garantire una distribuzione sicura dell’energia;
dimensionamento adeguato dell’inverter: il dimensionamento corretto dell’inverter è cruciale per adattarsi alle specifiche esigenze dell’impianto fotovoltaico.

Per comprendere appieno il funzionamento dell’inverter fotovoltaico, è essenziale considerare che la rete domestica utilizza corrente alternata con parametri specifici: 230 volt e 50 Hz.

Il funzionamento dell’inverter può essere assimilato a una combinazione di un alternatore e di un trasformatore, con l’aggiunta di un circuito che coinvolge transistor, Mosfet o IGBT. Componenti come microcontrollori, oscillatori e amplificatori sono fondamentali per massimizzare l’efficienza e la sicurezza nella conversione da corrente continua a alternata, prevenendo inconvenienti come sovratensioni e cortocircuiti.

Tipologie di inverter fotovoltaici

Approfondiamo ulteriormente le diverse tipologie e le specifiche applicazioni di ciascun modello.

Inverter monofase e trifase

Monofase: indicati per reti monofase, sono caratterizzati da due connettori (fase e neutro). Ideali per impianti di dimensioni moderate, fino a 6 kW
Trifase: composti da tre fasi e correnti alternate, si prestano a impianti più ampi come quelli industriali o aziendali. La loro presenza in ambito domestico è meno comune.

Tipologie di inverter per impianti connessi alla rete

Inverter di stringa:

Comuni e convenienti
Adatti a sistemi senza ombreggiamenti significativi
Manutenzione agevole

Inverter centralizzato:

Prediletti in grandi impianti
Collegano moduli in serie a un unico inverter
Limitazioni in caso di ombreggiamenti, ma semplicità d’uso

Micro inverter:

Installati su ogni singolo pannello
Massimizzano il rendimento di ciascun modulo
Costo più elevato, ma vantaggi in monitoraggio e durata

Inverter ibrido:

Simili agli inverter di stringa tradizionali
Gestiscono la carica/scarica delle batterie
Introducono tecnologie avanzate come gli smart inverter per massimizzare l’efficienza.

Inverter per impianti a isola

Utilizzati in impianti isolati dalla rete elettrica
Estraggono l’energia da batterie per convertirla in corrente alternata
Ideali per situazioni senza accesso elettrico, come baite in montagna o veicoli ricreazionali.

Inverter fotovoltaici da 3 kW e 6 kW

Modelli richiesti per impianti di medie dimensioni
Il numero di pannelli collegabili dipende dalla potenza di ciascun modulo e dalla tensione complessiva del sistema
Il dimensionamento considera variabili come spazio disponibile, orientamento e ombreggiamenti.

In ogni scelta, è fondamentale considerare non solo la potenza nominale dell’inverter ma anche le specifiche esigenze dell’impianto.

Come configurare un inverter fotovoltaico

Di seguito puoi vedere 2 video che ti mostrano come scegliere e configurare un inverter, con un software per la progettazione di impianti fotovoltaici.

Scelta inverter

Configurazione inverter

 

 

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