L'inverter fotovoltaico, il cervello del sistema
Che si tratti di un sistema residenziale di 2 kW o di un impianto di alimentazione di rete a 5 MW, la funzione di base di un inverter fotovoltaico è quella di trasformare la corrente continua di uscita (DC) in corrente alternata (AC). AC è lo standard utilizzato da tutti gli apparecchi commerciali, che è il motivo per cui l'inverter è generalmente visto come la "porta" tra il sistema fotovoltaico (PV) e l'utilizzo dell'energia da lui prodotta. L'innovazione ha permesso nel tempo di dotare l'inverter di una tecnologia sofisticata che, oltre a convertire la corrente da continua ad alternata, gli consente di fornire un certo numero di altre funzionalità e servizi per garantire il proprio funzionamento a livelli di prestazione ottimali, permette il monitoraggio dei dati, i controlli di utilità avanzati nonché applicazioni particolari richieste dal progetto del sistema fotovoltaico. I produttori di inverter forniscono anche servizi post-installazione, che sono parte integrante dell'obiettivo di mantenere la produzione di energia e un alto livello di prestazioni, tra questi rientrano la manutenzione preventiva, i servizi di monitoraggio dell'impianto e gli interventi di riparazione.
Perchè l'impianto ha bisogno dell'inverter?
Un sistema fotovoltaico produce corrente elettrica continua e può quindi alimentare solo carichi che funzionano con questa tipologia di corrente. La rete di distribuzione, invece, funziona in corrente alternata e se l'impianto deve riversare la sua produzione questa deve necessariamente essere dello stesso tipo: gli standard europei prevedono per la rete monofase i 230V/50Hz, per quella trifase 400V/50Hz. Ecco perché vi è la necessità di adeguare la corrente e questo compito è demandato all'inverter fotovoltaico, che adatta anche il tipo di tensione in uscita al livello della tensione della rete elettrica, perché possa essere da questa accettata senza problemi. La corrente prodotta dall'impianto fotovoltaico viene immessa nella rete generale solo se è sincronizzata con le frequenza di rete e in forma d'onda sinusoidale. Quando questi requisiti mancano, l'inverter deve scollegarsi istantaneamente. L'inverter fotovoltaico inoltre effettua la regolazione del Punto di Massima Potenza(MPP) che serve ad ottimizzare la produzione effettiva di energia dell'impianto rispetto alla radiazione solare incidente.
Inverter di stringa
L'elemento base di un impianto fotovoltaico è la cella, ovvero la lamina in silicio in grado di catturare e l'energia raggiante e trasformarla in corrente continua. Le celle vengono assemblate e collegate fra loro in serie/parallelo dando origine al modulo fotovoltaico. Un insieme di moduli collegati fra loro così, in fila, formano una stringa. Più stringhe sono collegate tra loro in parallelo dando luogo ad un generatore fotovoltaico. Ogni fila deve essere collegata all' inverter di stringa; in questo caso ogni ordine di moduli porta corrente continua prodotta al suo inverter di riferimento, dove verrà convertita per essere immessa nella rete di distribuzione o nell'accumulatore, nel caso di impianti a isola. Questo tipo di inverter non possiede una tecnologia avanzatissima e solo pochi modelli sono in grado, per esempio, di affrontare le perdite di corrente dovute a problemi di ombreggiatura. Ma sono adattissimi quando l'intero impianto è posizionato su un unico livello, come succede per i piccoli impianti residenziali, in più sono i meno costosi.
Inverter centralizzati e microinverter
Molteplici stringhe possono essere supportate da grandi inverter centrali, che per funzionare richiedono una scatola combinatore comune che gestisca la corrente riversata dalle singole stringhe, prima di convertirla in corrente alternata. Questi inverter esigono un minor numero di connessioni dei componenti ma necessitano di scatola pad e combinatore, si adattano a grandi impianti con produzione costante dell'array, cioè del generatore fotovoltaico. Un' altra soluzione è data dall'installazione dell'inverter su ogni singolo pannello, la conversione è istantanea e il pannello non è collegato nella stringa. Il vantaggio di questo inverter deriva anche dal fatto che, poiché la conversione avviene a livello del singolo pannello, se a causa dell'ombreggiamento si abbassa il rendimento di uno o più pannelli, il rendimento degli altri non viene compromesso. I microinverter sono inoltre in grado di monitorare le prestazioni del singolo pannello mentre gli inverter di stringa possono controllare solo le prestazioni dell'intera stringa. I microinverter si sono rivelati il sistema più ottimale nell'efficientamento della gestione del sistema fotovoltaico ma sono anche i più costosi.
