Inverter per pannelli solari: tipi di dispositivi, panoramica dei modelli, particolarità del collegamento

I sistemi solari in tutto il mondo si stanno sviluppando a ritmi enormi. L'Agenzia internazionale per l'energia nel suo rapporto annuale ha osservato che nel 2016 il numero di centrali solari entrate in funzione ha superato per la prima volta quello degli impianti a carbone.

Il cuore del sistema di energia solare è l'inverter per pannelli solari, il cui compito è trasformare la corrente continua in corrente alternata. Spiegheremo come scegliere la migliore opzione di dispositivo e come installarlo correttamente. Seguendo i nostri consigli, potrete assemblare una mini centrale elettrica perfettamente funzionante.

Tipologie di inverter per pannelli solari

Senza un inverter, l'energia prodotta dal sistema solare risulterebbe completamente inutile per le esigenze domestiche. Esistono 3 tipi di inverter in base al tipo di utilizzo:

• autonomi;
• di rete;
• multifunzione.

Gli inverter del primo tipo sono contrassegnati come «off grid». Sono collegati al modulo solare, fanno parte di un sistema fotovoltaico isolato e non entrano in contatto con la rete elettrica esterna. La loro potenza varia da 100 a 8000 W.

Gli inverter sincroni o di rete funzionano in sincronia con il sistema di alimentazione centralizzato. I convertitori contrassegnati come «on grid» svolgono non solo la funzione di conversione, ma correggono anche parametri di rete come le variazioni di ampiezza, i valori di frequenza e altri.

Se si verificano guasti nella rete esterna, l'inverter si spegne automaticamente. Tali inverter accumulano energia elettrica in batterie ricaricabili.

Se la potenza totale degli elettrodomestici utilizzati in casa è inferiore alla capacità potenziale della centrale solare, l'energia elettrica in eccesso viene immessa nella rete elettrica esterna. Se invece la potenza non è sufficiente per il normale funzionamento degli elettrodomestici, viene effettuato un prelievo dall'esterno.

I parametri dell'inverter sul lato della tensione alternata vengono determinati in base alla potenza totale assorbita da tutti i dispositivi collegati alla rete elettrica dell'utente. Sul lato della corrente continua, l'inverter viene selezionato in base alla potenza nominale dei pannelli solari.

In assenza di tensione, l'alimentazione viene fornita da una batteria carica. Nel caso in cui non siano incluse batterie nel sistema, l'energia prodotta dalla centrale solare fluisce nella rete generale.

Gli inverter fotovoltaici di rete utilizzano con grande efficienza l'energia ottenuta dai pannelli solari. Essi garantiscono la stabilità dell'alimentazione elettrica e si distinguono per un'elevata efficienza, superiore al 90%.

L'inverter ibrido o multifunzionale è un'apparecchiatura affidabile. Combina le caratteristiche dei primi due convertitori e dispone di un gran numero di impostazioni. È la scelta migliore per una centrale solare domestica, ma anche la più costosa.

Tutti gli inverter solari esistenti sono suddivisi in tipi anche in base alla tensione in uscita. A seconda di questo parametro, possono essere sinusoidali o a onda quadra. Poiché il primo ha una tensione di uscita quasi identica a quella della rete elettrica di alimentazione, è una buona opzione quando in casa sono presenti apparecchiature molto sensibili.

Un valore costante di tensione è garanzia di sicurezza per le apparecchiature elettrotecniche domestiche. Graficamente, la forma d'onda in uscita di un inverter di tipo sinusoidale viene rappresentata come una sinusoide pura.

Durante il funzionamento delle apparecchiature, la forma d'onda quadra ideale è il seno perfetto. Ciò è particolarmente importante per le apparecchiature di telecomunicazione, le apparecchiature mediche e gli strumenti di misura di alta precisione. Pertanto, nonostante l'alto costo degli inverter complessi, in questo caso non ci sono altre alternative. I produttori specificano le informazioni sulla forma d'onda di uscita nelle caratteristiche dell'inverter.

I convertitori a onda quadra o non sinusoidali, a differenza di quelli sinusoidali, hanno una geometria del segnale in uscita costituita da impulsi di forma rettangolare, il cosiddetto seno modificato. Gli inverter di questo tipo non possono essere utilizzati per alcuni tipi di carico, ma sono adatti per apparecchi che utilizzano la componente attiva della potenza.

Criteri di scelta del convertitore

Quando si sceglie un componente del sistema solare come un inverter, non è importante solo la geometria del segnale in uscita, ma anche la sua potenza. Gli specialisti consigliano di dotare i pannelli solari di convertitori la cui potenza nominale sia superiore del 25-30% alla potenza totale presente nell'apparecchiatura.

È necessario considerare anche il carico che si verifica quando si accendono contemporaneamente più apparecchi con un'elevata potenza di avviamento.

Un altro criterio nella scelta di un inverter è il suo rendimento, che determina le perdite di energia nei processi collaterali. A seconda del modello, ha un valore diverso, compreso tra l'85% e il 95%. La scelta ottimale è un rendimento non inferiore al 90%.

Gli inverter possono essere monofase o trifase. I primi hanno un costo inferiore, ma la loro scelta è giustificata quando la potenza assorbita è inferiore a 10 kW. La loro tensione è di 220 V e la frequenza di 50 Hz. Gli inverter trifase hanno un intervallo di tensioni più ampio: 315 V, 400 V, 690 V.

I produttori di apparecchiature di qualità dotano i loro prodotti di trasformatori di uscita. Esiste una relazione tra il peso dell'inverter e le sue caratteristiche tecniche: se per ogni kg di peso corrisponde una potenza di 100 W, significa che il trasformatore è incluso nel suo circuito.

Il numero di inverter in un sistema può variare. A tal proposito, è necessario seguire le seguenti raccomandazioni: se la potenza dei pannelli solari non supera i 5 kW, per un tale sistema è sufficiente un inverter. Per pannelli di potenza maggiore, potrebbero essere necessari 2 o più inverter. È ottimale quando un inverter serve ogni 5 kW.

Per funzionare in una rete che combina l'uso di energia elettrica standard ed energia fornita dai pannelli solari, vengono utilizzati inverter ibridi. L'articolo che consigliamo presenta le caratteristiche del dispositivo e le regole per la loro scelta.

I convertitori possono differire tra loro per schemi, geometria del segnale di uscita e altre grandezze determinanti. Alcuni convertitori sono dotati di caricabatterie. Se un inverter si guasta, il sistema non smette di funzionare.

Caratteristiche di collegamento dell'inverter

L'efficienza dell'intero sistema solare dipende dal corretto collegamento dell'inverter solare. La regola principale è che il cavo che trasmette la corrente continua abbia la lunghezza minima consentita e la sezione massima.

Se il consumatore si trova lontano dai pannelli solari, è necessario allungare, mediante prolunga, il cavo elettrico che trasporta la corrente alternata a 220 V. La lunghezza del cavo tra l'inverter e il pannello solare deve essere compresa entro 3 m e non di più.

La soluzione migliore è quando l'inverter è posizionato vicino al pannello solare. Condizioni particolarmente rigide devono essere soddisfatte quando si collegano inverter con potenza superiore a 0,5 kW.

Il collegamento dei cavi deve essere robusto, poiché una connessione non sufficientemente salda provoca scintille, che possono essere fonte di incendio. Durante l'installazione di un inverter autonomo per garantire un'alimentazione elettrica ininterrotta dell'oggetto, il circuito in corrente continua deve essere dotato di interruttori automatici.

La soluzione migliore per il collegamento dell'inverter è l'uso di un cablaggio ibrido sia in corrente continua che in corrente alternata. Il principio si basa su un ordine speciale di accensione del convertitore. Viene acceso dal regolatore di carica per pannelli solari dopo che le batterie si sono caricate.

Tale soluzione migliora la qualità del funzionamento dell'apparecchiatura. Nelle regioni in cui l'elettricità viene spesso interrotta, o nelle case situate in aree dove prevale il tempo nuvoloso, questa opzione funziona in modo molto efficace.

Panoramica dei modelli di inverter

I convertitori per pannelli solari sono prodotti da molti produttori, sia nazionali che stranieri. Tutte le apparecchiature hanno caratteristiche diverse, livelli di qualità, una propria gamma di funzioni e capacità tecniche.

Inverter di produttore russo

Un'ampia gamma di questi prodotti con potenza 800 – 1200 W è prodotta dal produttore russo MAP «Energia».

L'azienda produce diverse linee di inverter:

1. Inverter sinusoidali con forma d'onda sinusoidale pura — MAP SIN.
2. Convertitori sinusoidali con funzione di prelievo di energia aggiuntiva dalle batterie — MAP HYBRID.
3. Invertitori trifase — MAP HYBRID 3 fasi.

Gli inverter prodotti da questa azienda possono caricare batterie di tutti i tipi. A tal fine, dispongono di un caricabatterie di grande potenza.

Un traguardo dell'azienda è l'invertitore di potenza record — 20 kW, in grado di sostenere un carico massimo di 25 kW. Questo modello può fornire un'alimentazione affidabile a una grande casa residenziale con molti elettrodomestici.

Gli invertitori MAP «Energia» vengono utilizzati non solo nelle abitazioni private, ma anche in molti settori industriali. Sono impiegati in medicina, edilizia, stazioni meteorologiche

Convertitori Conext di Schneider Electric

L'azienda francese Schneider Electric produce invertitori con elevate caratteristiche prestazionali, che ne consentono l'uso in diverse condizioni climatiche.

Il rivestimento della scocca, con elevata resistenza alla corrosione, consente di superare con successo il test di nebbia salina. Sono progettati per pannelli solari installati sia sui tetti di villette private che di condomini.

Il produttore verifica l'affidabilità delle proprie apparecchiature utilizzando vari metodi e test. Nella costruzione degli invertitori Conext non sono presenti condensatori elettrochimici, il che garantisce una lunga durata operativa.

Gli invertitori Conext, anche a carichi massimi, hanno un rendimento del 97,5%. Alcuni modelli sono dotati di un blocco di distribuzione, eliminando così la necessità di installare un quadro elettrico esterno.

L'ampia gamma di prodotti consente di scegliere il modello adatto per impianti solari con potenza da 3 a 20 kW.

Inverter di TBS Electronics

Questa azienda olandese, presente sul mercato dal 1996, produce convertitori sinusoidali sia a bassa potenza che più potenti per pannelli solari Poversine, con potenza nominale da 175 a 3500 W.

Nella foto il modello dell'invertitore professionale Powersine PS3500-24. Può essere utilizzato per garantire un'alimentazione ininterrotta di caldaie per riscaldamento, pompe, computer e altri piccoli carichi. È dotato di elettronica affidabile e di un robusto telaio metallico.

La linea Powersine è caratterizzata da un'onda sinusoidale molto pura in uscita, quindi l'uso di questi inverter garantisce un funzionamento corretto e prolungato di apparecchiature molto sensibili. L'apparecchiatura è dotata di protezione contro cortocircuiti, sbalzi di temperatura e sovraccarichi. Con questi inverter è possibile avviare carichi fino a 500 V con una forza di spunto che supera di decine di volte quella nominale.

Inverter di rete Kostal

L'azienda produce inverter innovativi di alta qualità con potenza da 1,5 a 20 kW, sia monofase che trifase. Il design include un interruttore automatico di corrente alternata, tracker MPPT, un monitor, un contatore S0 e molte altre opzioni nella dotazione di base. Tutto ciò consente di integrare l'inverter nel sistema 'casa intelligente'.

Gli inverter Kostal sono semplici sia nell'uso che nell'installazione. Il pannello integrato è informativo e intuitivo, e consente di monitorarne il funzionamento.

Grazie all'elevata qualità del materiale del telaio, il convertitore può essere installato sia all'esterno che all'interno della casa. L'assemblaggio viene effettuato in Europa, quindi la qualità è conforme agli standard europei. La garanzia del produttore è di 5 anni.

Inverter ABi-Solar da Taiwan

Questi inverter, prodotti a Taiwan, sono rappresentati sul nostro mercato dalla serie di convertitori autonomi SL/SLP, dagli inverter ibridi stand-alone/rete (HTP) e dalla linea di ibridi NT.

I convertitori autonomi sono dotati di regolatori di carica per pannelli solari. Questa apparecchiatura ha una tripla funzionalità: funge da inverter, regolatore e caricabatterie.

Il design include un display a cristalli liquidi che consente di monitorare i parametri principali del sistema solare. Il rendimento degli inverter SL/SLP è di circa il 93%. I modelli SLP dispongono di protezione antipolvere.

Alla variante economica appartiene l'inverter della nuova serie ABi-Solar HTP. Funziona solo in presenza di una batteria. La serie NT è particolarmente apprezzata e include inverter ibridi monofase e trifase, contraddistinti da un'ottima qualità di assemblaggio.

I convertitori SL0912 e SL1524 sono anch'essi economici. Funzionano in 2 modalità: come gruppo di continuità domestico e con pannelli solari. Hanno 2 modalità di regolazione della tensione: da 180 a 260 V e da 100 a 300 V.

La seconda modalità consente di aumentare la durata delle batterie grazie al loro minor utilizzo, ma può alimentare solo apparecchiature non molto sensibili alla qualità dell'elettricità.

L'inverter ABi-Solar SL 1012 PWM ha una potenza di 800 V. La corrente di uscita ha un'onda sinusoidale non modificata. Può essere utilizzato per realizzare l'energia elettrica prodotta dai pannelli solari secondo la tariffa 'verde'.

Gli inverter ABi-Solar consentono di aumentare l'intervallo di temperatura operativa delle batterie e automatizzare il processo di carica-scarica.

Inverter di rete GoodWE

Questa azienda cinese produce inverter di rete di diverse potenze e li fornisce sul mercato a un prezzo contenuto. All'inverter è allegato un programma speciale che consente di eseguire il calcolo del sistema solare tenendo conto della posizione dei pannelli solari rispetto ai punti cardinali e altri riferimenti.

È possibile monitorare il funzionamento dell'inverter tramite tablet o smartphone, ma prima sarà necessario installare un'applicazione appositamente progettata per questo scopo basata sul sistema operativo Android.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Qui il manager dell'azienda venditrice spiega i principi di scelta dell'inverter:

In questo video viene trattato il tema del collegamento dell'inverter:

L'inverter fotovoltaico di rete, come parte integrante del sistema solare, consente di ottenere la completa indipendenza dalla fornitura elettrica centralizzata e dall'aumento dei prezzi dei vettori energetici.

I «sistemi intelligenti» che includono un convertitore di rete rendono il processo di consumo energetico accessibile, affidabile e controllabile. Nel contempo, il comfort in casa non viene minimamente compromesso.

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