Inverter fotovoltaici: istruzioni per l'uso

Da un punto di vista funzionale, un inverter ha il semplice compito di trasformare la corrente continua, prodotta dai moduli a 12, 24 o 48 V, in corrente alternata a 50 Hz, alla tensione richiesta dall'utente o dalla rete nazionale. Concettualmente una simile apparecchiatura era già utilizzata all'inizio del secolo scorso ma, nel tempo, ha vissuto una progressiva evoluzione e diffusione, complice la necessità di ottimizzare le fonti energetiche disponibili. Il ruolo dell'inverter, il cui costo impatta per circa il 13% sull'investimento di un impianto fotovoltaico, è quindi fondamentale dal punto di vista funzionale e dell'efficienza produttiva. Come per qualunque processo di trasformazione, infatti, una parte dell'energia viene necessariamente dissipata. I componenti proposti sul mercato hanno così un'efficienza compresa fra il 90 e il 98,5%. Una differenza sostanziale, perché una variazione di pochi punti percentuali, a fronte di un impianto chiamato a funzionare mediamente per vent'anni, possono avere un impatto economico significativo. Proprio la necessità di garantire la maggior produzione possibile induce, in molti casi, a monitorare costantemente il funzionamento degli inverter stessi. I produttori mettono a disposizione sistemi in grado di misurare, costantemente, l'energia prodotta. Una funzionalità particolarmente apprezzata dagli utenti che, anche attraverso lo smartphone, sono in grado di visualizzare la propria produzione giornaliera. Il vero valore di questi strumenti consiste però nella capacità di creare un sistema di allarmistica, per individuare immediatamente guasti o malfunzionamenti, consentendo così un tempestivo intervento del personale specializzato. La vita media di un inverter è infatti stimata in circa 13 anni, ma un guasto può essere indotto, banalmente, anche da una sovratensione. Con la conseguenza di un mancato funzionamento che corrisponde, necessariamente, ad un minore introito economico. Oltre ai sistemi di protezione e di monitoraggio, un'attenzione particolare deve essere prestata al corretto dimensionamento degli inverter applicati ai pannelli fotovoltaici. Alcuni fornitori, infatti, propongono kit incompleti ma, in molti casi, è necessario combinare offerte di marchi differenti. La progettazione preliminare deve quindi identificare la taglia più adatta ad ogni singola istallazione. Questo anche in considerazione del fatto che, con il variare della posizione del sole e delle condizioni atmosferiche, varia anche la quantità di energia prodotta. Per tale ragione vengono proposte configurazioni alternative a quelle che prevedono l'inverter collegato ad una singola stringa di pannelli. Tra le configurazioni più diffuse si sta affermando il modello “master – slave”, che assegna una diversa priorità ai singoli inverter, facendoli entrare in funzione progressivamente, al crescere della corrente generata dall'impianto. In alternativa può essere utilizzato un inverter “master”, mentre gli altri lavorano in sequenza. Infine, nel caso venga scelto di utilizzare l'organizzazione “master a rotazione”, la macchina con maggiore priorità cambia continuamente, permettendo a tutti i componenti di lavorare in modo omogeneo. L'impiego di queste soluzioni si rivela particolarmente efficace, in quanto consente di generare energia utilizzabile anche quando la produzione sarebbe troppo limitata per fare entrare in funzione un inverter di taglia elevata. Un apparecchio che, in ogni caso, quando lavora lontano dalle proprie condizioni di funzionamento ideale, ha una resa limitata rispetto a quella prevista. Reggerà? Oltre ai fattori funzionali, è necessario valutare attentamente quelli prettamente installativi. Molto spesso, infatti, viene trascurato un aspetto solo apparentemente banale: la messa in opera e la protezione degli inverter stessi che, essendo apparecchiature elettroniche, possono risultare delicate e, nel tempo, andare in contro a possibili malfunzionamenti, con ricadute significative sulla produttività di un impianto. Nella scelta del punto di installazione, uno dei primi parametri da considerare è rappresentato dal peso dell'inverter stesso che, già negli impianti di medie dimensioni, è nell'ordine delle decine di chilogrammi. Un peso significativo, quindi, che dovrà essere sostenuto per oltre 15 anni. Non è quindi opportuno realizzare installazioni “temporanee”, ma occorre valutare la tenuta nel tempo. Oltre a ricordare che l'ancoraggio a strutture soggette a vibrazioni potrebbe ridurre la vita utile dell'apparecchiatura, ma causare anche possibili distacchi. Benché alcuni inverter siano stati progettati per l'installazione all'aperto, rimane tassativo il montaggio su un supporto perfettamente verticale, mentre è consigliabile è proteggerli dagli agenti atmosferici. Un'indicazione, quest'ultima, abbastanza scontata e che, nella maggior parte dei casi, viene interpretata come la necessità di realizzare un riparo contro la pioggia. In realtà è altrettanto dannoso l'irraggiamento solare diretto, da cui l'apparecchiatura deve essere protetto nel corso dell'intero anno, ricordando che la posizione e l'altezza del sole variano nelle diverse stagioni. Una posizione ombreggiata, nel nostro Paese, garantisce inoltre la permanenza nelle condizioni ottimali di funzionamento, tipicamente compre tra -20 e +40 °C. Nel caso in cui non fosse possibile garantire simili condizioni è opportuno prevedere un sistema di condizionamento del locale in cui si trovano le apparecchiature. Le condizioni, infatti, cambiano radicalmente quando l'inverter è posizionato all'interno di locali chiusi. In questi casi, infatti, viene garantita la protezione dagli agenti atmosferici, ma è necessario prestare una particolare attenzione a temperatura, umidità e ventilazione. Queste condizioni, spesso contemporanee, possono infatti impedire una corretta dissipazione del calore da parte dell'inverter (che è pur sempre un'apparecchiatura elettronica), con il rischio di subire guasti o, comunque, una perdita di prestazioni. Per prevenire questi rischi, oltre a valutare l'ambiente in cui verrà posizionata l'apparecchiatura, è necessario lasciare un adeguato spazio libero intorno all'inverter. Pur non essendo state formalizzate norme rigide, i produttori consigliano di prevedere, per i moduli di piccole e medie dimensioni, non meno di 20 cm sia lateralmente che superiormente, consentendo così un'adeguata dissipazione del calore. Il tutto senza dimenticare che, per gli interventi di manutenzione occorre prevedere anche un accesso adeguato. Un cavo per il sole Solo al termine del fissaggio meccanico possono iniziare le operazioni di cablaggio elettrico, senza dimenticare che l'allacciamento alla rete di distribuzione pubblica può essere realizzato solo dopo aver ottenuto un'autorizzazione formale. Da un punto di vista prettamente pratico occorre prestare una particolare attenzione a tutte le indicazioni fornite dalla documentazione allegata, soprattutto in relazione ai cavi utilizzati. In particolare, per tutti i cavi di alimentazione chiamati a collegare l'inverter, devono essere valutate la tensione nominale operativa, la tensione d'isolamento, la massima temperatura d'esercizio, la densità di corrente e il grado di infiammabilità. Nella scelta dei cavi da impiegare vanno infine considerate le perdite sui cavi stessi, che potrebbero penalizzare la resa dell’impianto. Il tutto senza dimenticare di installare, sul ramo di uscita in Ac,un dispositivo di sezionamento, costituito da un interruttore automatico magnetotermico. Il dispositivo utilizzato può essere di tipo tripolare (se l’inverter utilizza la lettura a tre fili) o tetrapolare (se l’inverter utilizza la lettura a quattro fili). Il sezionatore Ac, inoltre, deve essere sempre azionato per disconnettere l'inverter dalla rete prima di aprire il sezionatore Dc. In particolare, quando si effettuano i collegamenti elettrici, è necessario rispettare la seguente procedura di sicurezza, che garantisce l'incolumità degli operatori:

• aprire il dispositivo di sezionamento rete (Ac);
• aprire il dispositivo di sezionamento del campo fotovoltaico (Dc);
• aprire il pannello frontale rimuovendo le viti;
• collegare l'inverter al dispositivo di sezionamento rete Ac.

Precauzioni particolari devono essere prestate anche per le procedure di accesso alle morsettiere interne mediante rimozione dello sportello frontale. Prima di effettuare una simile operazione è non infatti sufficiente assicurarsi di aver disconnesso l'inverter su entrambi i lati (Ac e Dc). Finché tutti i moduli interni non si sono scaricati, infatti, permane il rischio di folgorazione e, per tale ragione, è necessario attendere alcuni minuti prima di rimuovere lo sportello e instaurare un contatto fisico con le apparecchiature interne. In fase di chiusura delle sportello, infine, occorre applicare una coppia sufficiente a ristabilire la tenuta stagna. Solo al termine di queste operazioni è possibile riattivare anche le connessioni elettriche richiudendo gli interruttori.