Chì ghjè un inverter solare?

Mentre u mondu avanza in a so ricerca di suluzioni energetiche sustenibili è pulite, l'energia solare hè diventata un attore di punta in a corsa versu un avvene più verde. Sfruttendu l'energia abbundante è rinnuvevule di u sole, i sistemi fotovoltaici solari (PV) anu guadagnatu una larga pupularità, aprendu a strada à una trasfurmazione rimarchevule in u modu in cui generemu elettricità. À u core di ogni sistema solare fotovoltaicu si trova un cumpunente cruciale chì permette a cunversione di a luce solare in energia utilizabile: uinverter solareAgendu cum'è u ponte trà i pannelli solari è a rete elettrica, l'inverter solari ghjocanu un rolu vitale in l'usu efficiente di l'energia solare. Capisce u so principiu di funziunamentu è esplorà i so vari tipi hè chjave per capisce a meccanica affascinante daretu à a cunversione di l'energia solare. HCumu face ASolareIinvertitoreWorcu? Un inverter solare hè un dispositivu elettronicu chì cunverte l'elettricità à corrente continua (DC) prodotta da i pannelli solari in elettricità à corrente alternata (AC) chì pò esse aduprata per alimentà l'apparecchi domestici è esse immessa in a rete elettrica. U principiu di funziunamentu di un inverter solare pò esse divisu in trè fasi principali: cunversione, cuntrollu è output. Cunversione: L'inverter solare riceve prima l'elettricità DC generata da i pannelli solari. Questa elettricità DC hè tipicamente in forma di una tensione fluttuante chì varia cù l'intensità di a luce solare. U compitu principale di l'inverter hè di cunvertisce sta tensione DC variabile in una tensione AC stabile adatta per u cunsumu. U prucessu di cunversione implica dui cumpunenti chjave: un inseme d'interruttori elettronichi di putenza (di solitu transistor bipolari à porta isolata o IGBT) è un trasformatore d'alta frequenza. L'interruttori sò rispunsevuli di l'accensione è di a disattivazione rapida di a tensione CC, creendu un signale d'impulsu d'alta frequenza. U trasformatore aumenta tandu a tensione à u livellu di tensione CA desideratu. Cuntrollu: A fase di cuntrollu di un inverter solare assicura chì u prucessu di cunversione funziona in modu efficiente è sicuru. Implica l'usu di algoritmi di cuntrollu è sensori sofisticati per monitorà è regulà diversi parametri. Alcune funzioni di cuntrollu impurtanti includenu: a. Seguimentu di u puntu di massima putenza (MPPT): I pannelli solari anu un puntu di funziunamentu ottimale chjamatu puntu di massima putenza (MPP), induve producenu a putenza massima per una data intensità di luce solare. L'algoritmu MPPT aghjusta continuamente u puntu di funziunamentu di i pannelli solari per massimizà a putenza di pruduzzione seguitendu l'MPP. b. Regulazione di a tensione è di a frequenza: U sistema di cuntrollu di l'inverter mantene una tensione è una frequenza di uscita AC stabile, tipicamente seguendu i standard di a rete elettrica. Questu assicura a compatibilità cù altri dispositivi elettrici è permette una integrazione perfetta cù a rete. c. Sincronizazione di a rete: L'inverter solari cunnessi à a rete sincronizzanu a fase è a frequenza di l'uscita AC cù a rete elettrica. Sta sincronizazione permette à l'inverter di reimmette l'energia in eccessu in a rete o di piglià energia da a rete quandu a pruduzzione solare hè insufficiente. Surtita: In a fase finale, l'inverter solare furnisce l'elettricità AC cunvertita à i carichi elettrici o à a rete. A pruduzzione pò esse aduprata in dui modi: a. Sistemi in Rete o Cunnessi à a Rete: In i sistemi cunnessi à a rete, l'inverter solare alimenta l'elettricità CA direttamente in a rete elettrica. Questu riduce a dipendenza da e centrale elettriche basate nantu à i combustibili fossili è permette a misurazione netta, induve l'elettricità in eccessu generata durante u ghjornu pò esse accreditata è aduprata durante i periodi di bassa pruduzzione solare. b. Sistemi Off-Grid: In i sistemi off-grid, l'inverter solare carica una banca di batterie in più di furnisce energia à i carichi elettrici. E batterie immagazzinanu l'energia solare in eccessu, chì pò esse aduprata durante i periodi di bassa pruduzzione solare o di notte quandu i pannelli solari ùn generanu micca elettricità. Caratteristiche di l'inverter solari: Efficienza: L'inverter solari sò cuncipiti per funziunà cù alta efficienza per massimizà u rendimentu energeticu di u sistema fotovoltaicu solare. Una maggiore efficienza si traduce in una minore perdita di energia durante u prucessu di cunversione, assicurendu chì una proporzione più grande di l'energia solare sia aduprata efficacemente. Putenza di uscita: L'inverter solari sò dispunibili in diverse putenze nominali, da i picculi sistemi residenziali à l'installazioni cummerciali à grande scala. A putenza di uscita di un inverter deve esse adattata currettamente à a capacità di i pannelli solari per ottene prestazioni ottimali. Durabilità è affidabilità: L'inverter solari sò esposti à diverse cundizioni ambientali, cumprese fluttuazioni di temperatura, umidità è potenziali sovratensioni elettriche. Dunque, l'inverter devenu esse custruiti cù materiali robusti è cuncepiti per resiste à queste cundizioni, assicurendu una affidabilità à longu andà. Monitoraghju è cumunicazione: Parechji inverter solari muderni sò dotati di sistemi di monitoraghju chì permettenu à l'utilizatori di seguità e prestazioni di u so sistema fotovoltaicu solare. Certi inverter ponu ancu cumunicà cù dispositivi esterni è piattaforme software, furnendu dati in tempu reale è permettendu u monitoraghju è u cuntrollu remotu. Caratteristiche di sicurezza: L'inverter solari incorporanu diverse funzioni di sicurezza per prutege sia u sistema sia l'individui chì ci travaglianu. Queste funzioni includenu a prutezzione da sovratensione, a prutezzione da sovracorrente, a rilevazione di guasti à terra è a prutezzione anti-isulazione, chì impedisce à l'inverter di furnisce energia à a rete durante l'interruzioni di corrente. Classificazione di l'inverter solare per putenza nominale L'inverter fotovoltaici, cunnisciuti ancu cum'è inverter solari, ponu esse classificati in diversi tipi secondu u so design, a so funzionalità è a so applicazione. A capiscitura di queste classificazioni pò aiutà à selezziunà l'inverter più adattatu per un sistema fotovoltaicu solare specificu. I seguenti sò i principali tipi d'inverter fotovoltaici classificati per livellu di putenza: Inverter secondu u livellu di putenza: principalmente divisu in inverter distribuitu (inverter di stringa è micro inverter), inverter centralizatu Inversione di stringaers: L'inverter di stringa sò u tipu d'inverter fotovoltaici u più cumunamente utilizatu in l'installazioni solari residenziali è cummerciali, sò cuncepiti per gestisce parechji pannelli solari cunnessi in serie, furmendu una "stringa". A stringa fotovoltaica (1-5kw) hè diventata l'inverter u più pupulare in u mercatu internaziunale oghje ghjornu per via di un inverter cù un seguimentu di piccu di putenza massima à u latu DC è una cunnessione di rete parallela à u latu AC. L'elettricità CC generata da i pannelli solari hè immessa in l'inverter di stringa, chì a cunverte in elettricità CA per un usu immediatu o per l'esportazione in a rete. L'inverter di stringa sò cunnisciuti per a so simplicità, a so rentabilità è a so facilità d'installazione. Tuttavia, e prestazioni di tutta a stringa dipendenu da u pannellu cù e prestazioni più basse, ciò chì pò influenzà l'efficienza generale di u sistema. Microinvertitori: I microinverter sò picculi inverter chì sò stallati nantu à ogni pannellu solare individuale in un sistema fotovoltaicu. À u cuntrariu di l'inverter di stringa, i microinverter cunvertenu l'elettricità CC in CA direttamente à u livellu di u pannellu. Stu cuncepimentu permette à ogni pannellu di funziunà indipindentamente, ottimizendu a pruduzzione energetica generale di u sistema. I microinverter offrenu parechji vantaghji, cumprese u seguimentu di u puntu di massima putenza (MPPT) à livellu di pannellu, prestazioni di u sistema migliorate in pannelli ombreggiati o micca adattati, una maggiore sicurezza per via di tensioni CC più basse è un monitoraghju dettagliatu di e prestazioni di i singoli pannelli. Tuttavia, u costu iniziale più altu è a putenziale cumplessità di l'installazione sò fattori da cunsiderà. Inverter centralizzati: L'inverter centralizzati, cunnisciuti ancu cum'è inverter di grande scala o di utilità (> 10 kW), sò cumunimenti usati in installazioni fotovoltaiche solari à grande scala, cum'è parchi solari o prughjetti solari cummerciali. Quessi inverter sò cuncepiti per gestisce ingressi di putenza CC elevati da parechje stringhe o array di pannelli solari è cunvertisceli in putenza CA per a cunnessione à a rete. A più grande caratteristica hè l'alta putenza è u bassu costu di u sistema, ma postu chì a tensione è a corrente di uscita di e diverse stringhe fotovoltaiche ùn sò spessu micca esattamente currispondenti (in particulare quandu e stringhe fotovoltaiche sò parzialmente ombreggiate per via di a nuvolosità, l'ombra, e macchie, ecc.), l'usu di un inverter centralizatu porterà à una minore efficienza di u prucessu d'inversione è à una minore energia elettrica domestica. L'inverter centralizzati anu tipicamente una capacità di putenza più alta paragunata à altri tipi, chì varieghja da parechji kilowatt à parechji megawatt. Sò installati in un locu cintrali o in una stazione d'inverter, è parechje stringhe o array di pannelli solari sò cunnessi à elli in parallelu. Chì face un inverter solare? L'inverter fotovoltaichi servenu parechje funzioni, cumprese a cunversione AC, l'ottimisazione di e prestazioni di e cellule solari è a prutezzione di u sistema. Queste funzioni includenu u funziunamentu è l'arrestu automaticu, u cuntrollu di u seguimentu di a putenza massima, l'anti-islanding (per i sistemi cunnessi à a rete), a regulazione automatica di a tensione (per i sistemi cunnessi à a rete), a rilevazione di CC (per i sistemi cunnessi à a rete) è a rilevazione di terra CC (per i sistemi cunnessi à a rete). Esploremu brevemente a funzione di funziunamentu è di arrestu automaticu è a funzione di cuntrollu di u seguimentu di a putenza massima. 1) Funzionamentu automaticu è funzione di spegnimentu Dopu à l'alba di a mattina, l'intensità di a radiazione solare aumenta gradualmente, è a pruduzzione di e cellule solare aumenta di cunsiguenza. Quandu a putenza di pruduzzione necessaria da l'inverter hè ghjunta, l'inverter principia à funziunà automaticamente. Dopu esse entratu in funzione, l'inverter monitorizerà a pruduzzione di i cumpunenti di a cellula solare tuttu u tempu, finu à chì a putenza di pruduzzione di i cumpunenti di a cellula solare hè più grande di a putenza di pruduzzione necessaria da l'inverter, l'inverter continuerà à funziunà; finu à chì u tramontu si ferma, ancu s'ellu piove. L'inverter funziona ancu. Quandu a pruduzzione di u modulu di cellula solare diventa più chjuca è a pruduzzione di l'inverter hè vicina à 0, l'inverter entrerà in un statu di standby. 2) Funzione di cuntrollu di seguimentu di putenza massima A pruduzzione di u modulu di cellula solare varieghja secondu l'intensità di a radiazione solare è a temperatura di u modulu di cellula solare stessu (temperatura di u chip). Inoltre, postu chì u modulu di cellula solare hà a caratteristica chì a tensione diminuisce cù l'aumentu di a corrente, dunque ci hè un puntu di funziunamentu ottimale chì pò ottene a massima putenza. L'intensità di a radiazione solare cambia, ovviamente ancu u megliu puntu di funziunamentu cambia. Relativamente à questi cambiamenti, u puntu di funziunamentu di u modulu di cellula solare hè sempre à u puntu di massima putenza, è u sistema ottiene sempre a massima putenza di uscita da u modulu di cellula solare. Stu tipu di cuntrollu hè u cuntrollu di tracciamentu di a massima putenza. A più grande caratteristica di l'inverter utilizatu in u sistema di generazione di energia solare hè a funzione di tracciamentu di u puntu di massima putenza (MPPT). I principali indicatori tecnichi di l'inverter fotovoltaicu 1. Stabilità di a tensione di uscita In u sistema fotovoltaicu, l'energia elettrica generata da a cellula solare hè prima immagazzinata da a batteria, è dopu cunvertita in corrente alternata di 220V o 380V attraversu l'inverter. Tuttavia, a batteria hè affettata da a so propria carica è scarica, è a so tensione di uscita varia in un largu intervallu. Per esempiu, a batteria nominale di 12V hà un valore di tensione chì pò varià trà 10,8 è 14,4V (al di là di questu intervallu pò causà danni à a batteria). Per un inverter qualificatu, quandu a tensione di u terminale d'entrata cambia in questu intervallu, a variazione di a so tensione di uscita in statu stazionariu ùn deve micca superà Plusmn; 5% di u valore nominale. À u listessu tempu, quandu u caricu cambia di colpu, a so deviazione di a tensione di uscita ùn deve micca superà ± 10% di u valore nominale sopravvalutatu. 2. Distorsione di a forma d'onda di a tensione di uscita Per l'inverter sinusoidali, a distorsione massima permessa di a forma d'onda (o cuntenutu armonicu) deve esse specificata. Di solitu hè espressa da a distorsione tutale di a forma d'onda di a tensione di uscita, è u so valore ùn deve micca superà u 5% (10% hè permessu per l'uscita monofase). Siccomu a corrente armonica di ordine superiore emessa da l'inverter genererà perdite supplementari cum'è currenti parassite nantu à u caricu induttivu, se a distorsione di a forma d'onda di l'inverter hè troppu grande, pruvucarà un riscaldamentu seriu di i cumpunenti di u caricu, chì ùn hè micca favurevule à a sicurezza di l'apparecchiature elettriche è affetta seriamente l'efficienza operativa di u sistema. 3. Frequenza di uscita nominale Per i carichi chì includenu motori, cum'è lavatrici, frigoriferi, ecc., postu chì u puntu di funziunamentu di frequenza ottimale di i motori hè 50Hz, frequenze troppu alte o troppu basse faranu chì l'apparecchiatura si riscaldi, riducendu l'efficienza operativa è a vita di serviziu di u sistema, dunque a frequenza di uscita di l'inverter deve esse un valore relativamente stabile, di solitu a frequenza di putenza 50Hz, è a so deviazione deve esse in Plusmn; 1% in cundizioni di travagliu nurmali. 4. Fattore di putenza di carica Caratterizà a capacità di l'inverter cù carica induttiva o carica capacitiva. U fattore di putenza di carica di l'inverter à onda sinusoidale hè 0,7 ~ 0,9, è u valore nominale hè 0,9. In u casu di una certa putenza di carica, se u fattore di putenza di l'inverter hè bassu, a capacità di l'inverter richiesta aumenterà. Da una parte, u costu aumenterà, è à u listessu tempu, a putenza apparente di u circuitu AC di u sistema fotovoltaicu aumenterà. Cù l'aumentu di a corrente, a perdita aumenterà inevitabilmente, è ancu l'efficienza di u sistema diminuirà. 5. Efficienza di l'inverter L'efficienza di l'inverter si riferisce à u rapportu trà a so putenza di uscita è a putenza d'entrata in cundizioni di travagliu specifiche, espressa in percentuale. In generale, l'efficienza nominale di un inverter fotovoltaicu si riferisce à un caricu di resistenza pura. Sottu a cundizione di 80% di carica, l'efficienza hè alta. Siccomu u costu generale di u sistema fotovoltaicu hè altu, l'efficienza di l'inverter fotovoltaicu deve esse massimizzata per riduce u costu di u sistema è migliurà e prestazioni di costu di u sistema fotovoltaicu. Attualmente, l'efficienza nominale di l'inverter mainstream hè trà 80% è 95%, è l'efficienza di l'inverter di bassa putenza ùn deve esse micca menu di 85%. In u prucessu di cuncepimentu attuale di un sistema fotovoltaicu, ùn solu si deve sceglie un inverter à alta efficienza, ma si deve ancu aduprà una cunfigurazione ragionevule di u sistema per fà chì u caricu di u sistema fotovoltaicu funziona vicinu à u megliu puntu di efficienza u più pussibule. 6. Corrente di uscita nominale (o capacità di uscita nominale) Indica a corrente di uscita nominale di l'inverter in u range di fattore di putenza di carica specificatu. Certi prudutti inverter danu a capacità di uscita nominale, è a so unità hè espressa in VA o kVA. A capacità nominale di l'inverter hè u pruduttu di a tensione di uscita nominale è a corrente di uscita nominale quandu u fattore di putenza di carica hè 1 (vale à dì, carica puramente resistiva). 7. Misure di prutezzione Un inverter cù prestazioni eccellenti deve ancu avè funzioni di prutezzione cumplete o misure per trattà diverse situazioni anormali chì si verificanu durante l'usu attuale, in modu da prutege l'inverter stessu è altri cumpunenti di u sistema da danni. 1) Inserite u contu di l'assicuranza di sottutensione: Quandu a tensione di u terminale d'entrata hè inferiore à 85% di a tensione nominale, l'inverter deve avè una prutezzione è un display. 2) Prutettore di sovratensione d'entrata: Quandu a tensione di u terminal d'entrata hè superiore à u 130% di a tensione nominale, l'inverter deve esse prutettu è visualizatu. 3) Prutezzione di sovracorrente: A prutezzione di sovracorrente di l'inverter deve esse capace di assicurà una azzione puntuale quandu u caricu hè in cortu circuitu o a corrente supera u valore permessu, in modu da impedisce ch'ellu sia dannighjatu da a sovracorrente. Quandu a corrente di travagliu supera u 150% di u valore nominale, l'inverter deve esse capace di prutege automaticamente. 4) prutezzione di cortocircuitu di uscita U tempu d'azione di prutezzione di cortocircuitu di l'inverter ùn deve micca superà 0,5 s. 5) Prutezzione di polarità inversa d'ingressu: Quandu i poli pusitivi è negativi di u terminal d'entrata sò invertiti, l'inverter deve avè una funzione di prutezzione è una visualizazione. 6) Prutezzione contr'à i fulmini: L'inverter deve avè una prutezzione contr'à i fulmini. 7) Prutezzione da a surriscaldatura, ecc. Inoltre, per l'inverter senza misure di stabilizazione di tensione, l'inverter deve ancu avè misure di prutezzione di sovratensione in uscita per prutege u caricu da danni da sovratensione. 8. Caratteristiche di partenza Per caratterizà a capacità di l'inverter di parte cù carica è e prestazioni durante u funziunamentu dinamicu. L'inverter deve assicurà un avviamentu affidabile sottu carica nominale. 9. Rumore I cumpunenti cum'è i trasformatori, l'induttori di filtri, l'interruttori elettromagnetichi è i ventilatori in l'apparecchiature elettroniche di putenza generanu rumore. Quandu l'inverter funziona nurmalmente, u so rumore ùn deve micca superà l'80dB, è u rumore di un picculu inverter ùn deve micca superà i 65dB. Cumpetenze di selezzione di inverter solari