Inverter per fotovoltaico: cos’è e a cosa serve

Un inverter per fotovoltaico è un dispositivo elettronico progettato per convertire la corrente continua (CC) prodotta dai pannelli solari fotovoltaici in corrente alternata (CA), utilizzata comunemente nelle nostre case. Tale conversione è necessaria: i pannelli solari generano corrente continua, ma la maggior parte delle applicazioni domestiche e industriali richiedono corrente alternata.

Gli inverter fotovoltaici svolgono quindi un ruolo cruciale nei sistemi di energia solare, poiché consentono l’interfacciamento tra i pannelli solari e la rete elettrica.

Vediamo insieme, nel dettaglio, il loro funzionamento.

Cos’è un inverter fotovoltaico

I pannelli solari non sono l’unico componente da considerare quando si decide di installare un impianto fotovoltaico. Gli inverter svolgono un ruolo altrettanto importante, poiché convertono l’elettricità generata dai pannelli solari in una forma che può essere utilizzata dagli elettrodomestici, dall’illuminazione e dagli altri dispositivi elettronici comunemente presenti in una casa.

La funzione principale degli inverter solari è infatti proprio quella di trasformare la corrente continua in corrente alternata, fungendo così da collegamento tra i pannelli solari e il quadro elettrico di un edificio.

Perché l’inverter è importante

L’inverter solare è un componente fondamentale di ogni sistema di energia solare, proprio per via della sua funzione: prendere la CC generata dai pannelli solari e convertirla in CA così da poter alimentare tutto ciò che necessita di elettricità. Senza un inverter, l’energia raccolta dai pannelli solari non va da nessuna parte.

L’inverter può essere considerato inoltre il cervello di un sistema di energia solare, poiché fornisce una protezione dai guasti a terra e statistiche sulle prestazioni generali: se si verifica un problema col sistema o anche solo con un pannello specifico, è probabile che l’inverter lo riveli.

Infine, gli inverter sono estremamente importanti per l’efficienza di un sistema solare. Quando l’energia si sposta dalle celle solari alla tua casa, parte di essa viene inevitabilmente persa. Un inverter efficiente minimizza le perdite: all’aumentare dell’efficienza, diminuisce il numero di celle necessarie per generare l’energia richiesta, e si riduce così il costo complessivo dell’intero sistema.

Come funziona un inverter fotovoltaico

L’inverter funziona prendendo la corrente continua (CC) in uscita dai pannelli solari, e trasformandola poi in corrente alternata 120 V/240 V (CA). Poiché gli elettrodomestici di casa funzionano con corrente alternata, e non con corrente continua, questa conversione è necessaria per rendere l’energia solare raccolta dai pannelli solari utilizzabile per l’uso quotidiano.

Ma come funziona, di preciso, un inverter? Il sole proietta sui pannelli solari la sua luce, che viene assorbita dagli strati semiconduttori all’interno delle celle solari o fotovoltaiche (i cui strati semiconduttori di silicio cristallino, positivi e negativi, sono collegati tra loro). Questo assorbimento di energia luminosa stimola il movimento degli elettroni, e porta alla generazione della corrente elettrica nota come CC.

L’inverter cattura la corrente continua, la elabora attraverso un trasformatore, e la fornisce all’impianto elettrico come corrente alternata (oppure la immagazzina in una batteria per accumulo, in modo che possa essere utilizzata successivamente).

L’inverter solare, dunque, svolge le seguenti funzioni:

• converte la corrente continua in corrente alternata;
• massimizza la potenza erogata, in quanto monitora la tensione del pannello solare per identificare la potenza massima dei moduli;
• fornisce rapporti sulla produzione di energia, grazie alla tecnologia di cui è dotato (gli inverter di ultima generazione comunicano con le app tramite Wi-Fi, rete Ethernet o Bluetooth);
• garantisce un funzionamento sicuro del sistema solare, in quanto si spegne in caso di arco voltaico.

Dove si collega l’inverter in un impianto fotovoltaico

L’inverter si collega ai pannelli solari tramite un cavo di collegamento, e alla rete elettrica tramite un dispositivo di protezione (ad esempio, un interruttore differenziale). Il collegamento alla rete elettrica può avvenire in due modi: si parla di connessione in parallelo quando l’inverter fa da collegamento tra i pannelli solari e la rete, e di connessione in serie quando i pannelli vengono collegati a una batteria a sua volta collegata all’inverter e dunque alla rete.

A seconda del modello scelto, l’inverter può essere posizionato:

• all’esterno, direttamente dietro i pannelli fotovoltaici oppure nelle immediate vicinanze (non deve essere esposto alla luce solare diretta);
• nel locale caldaia, purché la potenza termica complessiva non superi i 35 kW;
• in garage, specialmente nelle abitazioni a uno o due piani, in modo che non disti troppo dai pannelli fotovoltaici;
• nel sottotetto, una soluzione che consente di ridurre il rischio di dispersioni termiche e di contenere i costi di collegamento;
• in un locale tecnico, ben ventilato e dalla temperatura sempre mite.

Tipologie di inverter

Le tipologie di inverter sono diverse, ciascuna coi suoi pro e i suoi contro.

Inverter di stringa

Gli inverter di stringa gestiscono un gruppo di pannelli solari collegati in serie, chiamato per l’appunto “stringa”. Sono comuni nelle installazioni di piccole e medie dimensioni e sono più economici rispetto ad altre opzioni. Tuttavia, se un pannello in una stringa subisce ombreggiamenti o guasti, può influenzare la produzione di energia di tutta la stringa.

Gli inverter di stringa sono dunque eccellenti per sistemi di energia solare in cui tutti i pannelli sono rivolti nella stessa direzione, su una superficie priva di ostacoli. Sono poco costosi, semplici da installare, si rompono difficilmente e la loro manutenzione è facile. Di contro, non riescono a distinguere quale pannello sta inviando energia. E, poiché tutti i pannelli inviano energia in blocco all’inverter, se un pannello interrompe o rallenta la produzione, l’intero sistema si limita alla massima generazione di energia del pannello più debole. In altre parole, l’intero sistema è meno produttivo se un pannello riceve meno sole degli altri a causa dell’ombra, del manto nevoso o per altri motivi.

Inverter centralizzati

Gli inverter centralizzati sono utilizzati in grandi impianti fotovoltaici, come centrali solari su vasta scala. Gestiscono più stringhe di pannelli solari e offrono maggiore efficienza e controllo rispetto agli inverter di stringa.

Microinverter

I microinverter sono montati direttamente sotto o vicino ai singoli pannelli solari. Ogni pannello ha il suo inverter, il che permette una maggiore flessibilità e ottimizzazione delle prestazioni, specialmente in presenza di ombreggiamenti parziali. Possono essere più costosi da installare, ma offrono un rendimento migliore in determinate condizioni.

I microinverter sono ottimi per sistemi di energia solare in cui non tutti i pannelli sono rivolti nella stessa direzione, per sistemi parzialmente ombreggiati, e per chi ha in programma di ampliare il sistema fotovoltaico un domani. Trasformando immediatamente la potenza CC in CA sul pannello solare, se un pannello o un inverter rallenta la produzione o si guasta, gli altri pannelli e microinverter non ne risentono (ciascuno può continuare a fornire la massima potenza al sistema). Inoltre, inverter di questo tipo non generano molto calore, non necessitano di un raffreddamento meccanico per mantenere un’efficienza energetica ottimale, e durano a lungo. Di contro, sono più costosi degli inverter: ne servono infatti molti, uno per pannello, e la loro manutenzione non è semplicissima.

Inverter ibridi

Gli inverter ibridi possono gestire sia l’energia solare che quella proveniente da altre fonti, come batterie di accumulo o una rete elettrica tradizionale. Sono utilizzati negli impianti che combinano l’energia solare con sistemi di stoccaggio energetico o generatori di backup.

Criteri di selezione di un inverter

Per scegliere il giusto inverter, considera che – tale dispositivo – dovrebbe essere in grado di gestire la potenza massima che il sistema di energia solare può produrre. Se il tuo impianto solare è da 3 kW, avrai bisogno di pannelli da 3 kW e di un inverter solare da 3 kW di dimensioni simili.

Ricorda che, un dimensionamento errato dell’inverter, può portare a inefficienze nel sistema e a bollette elettriche elevate. Per essere sicuro di scegliere la giusta dimensione dell’inverter, segui questa semplice regola: scegli un inverter con una capacità maggiore della capacità totale del pannello solare. Gli inverter tendono infatti a perdere efficienza durante il processo di conversione da CC a CA.

Pensa anche al futuro: se prevedi di espandere il tuo impianto fotovoltaico, considera un inverter più grande di quello richiesto dal tuo impianto attuale, oppure opta per i microinverter. E considera l’efficienza dell’inverter solare. Se il tuo impianto deve essere collegato alla rete, scegli un inverter con un’efficienza minima del 93% – 95%: si tratta di soglie fondamentali per l’utilizzo ottimale della potenza generata dal sistema fotovoltaico.

Manutenzione e durata di un inverter

Sebbene la durata di vita di un inverter solare sia generalmente compresa tra 10 e 15 anni, fattori come una corretta manutenzione e cura, una buona ventilazione e condizioni operative ottimali possono contribuire ad allungarne la durata.

In conclusione, affinché i pannelli fotovoltaici possano essere utilizzati per alimentare la rete elettrica di un edificio, l’inverter è fondamentale. Senza di esso, l’impianto non funziona. Tuttavia, è necessario scegliere il modello giusto. Ecco perché, consultare un professionista, è importante.

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