Cosa è un inverter fotovoltaico “smart” o “intelligente”?

La crescita del mercato solare fotovoltaico negli ultimi anni è stata notevole, con il numero totale di installazioni fotovoltaiche che è salito a centinaia di migliaia. Questo è impressionante, ma è ancora solo una goccia nel mare rispetto alle decine di milioni di sistemi fotovoltaici su tetto e a terra che verranno implementati nei prossimi decenni. L’impatto di questa penetrazione sempre crescente della generazione di energia rinnovabile distribuita e intermittente rende imperativo che l’infrastruttura di rete diventi più resiliente e intelligente per mantenere l’elettricità che scorre in modo stabile e coerente. Un componente critico che consentirà la transizione di successo è l’inverter fotovoltaico, che diventerà sempre più il cervello della rete intelligente alimentata dal sole.

Inverter ibridi intelligenti o inverter smart grid

Se il modulo FV è la sala macchine di un impianto solare, l’inverter e le tecnologie di controllo associate formano il cervello. Man mano che la penetrazione della generazione FV cresce, crescono anche le sfide di gestione che derivano dall’adattamento di tale potenza alla rete e gli inverter si stanno evolvendo per diventare sempre più sofisticati per soddisfare le esigenze degli operatori di rete e dei clienti.

Un inverter ibrido intelligente o un inverter smart grid è una generazione di tendenza di inverter per applicazioni solari che utilizzano energia rinnovabile per il consumo domestico, in particolare per le installazioni solari fotovoltaiche. Alcuni vedono questa come una nuova tecnologia, tuttavia in alcune parti del mondo l’applicazione di tali prodotti esiste dagli anni ’90.

L’elettricità dai pannelli solari viene generata solo durante il giorno, con picchi di produzione intorno a mezzogiorno. La generazione oscilla e potrebbe non essere sincronizzata con il consumo di elettricità di un carico. Per superare questo gap tra quanto si produce e quanto si consuma durante la sera, quando non c’è produzione di energia solare, è necessario immagazzinare energia per un utilizzo successivo e gestire lo stoccaggio e il consumo di energia con un inverter ibrido intelligente (smart grid).

Con lo sviluppo di sistemi che includono fonti di energia rinnovabile e l’aumento dei prezzi dell’elettricità, aziende private e laboratori di ricerca hanno sviluppato inverter intelligenti per sincronizzare la produzione e il consumo di energia. La funzione di un inverter smart-grid è consentire la selezione e l’orientamento di energie rinnovabili, energia dalla rete e accumulo di energia in base al consumo.

A differenza degli inverter convenzionali, invece di immagazzinare sistematicamente energia nelle batterie (con una significativa perdita di rendimento> 20%), gli inverter ibridi immagazzinano energia solo quando necessario, ad es. quando c’è più produzione che consumo. Questo sistema permette anche di scegliere se l’energia elettrica proveniente dai pannelli fotovoltaici debba essere immagazzinata o consumata attraverso una centralina interna di apparecchi intelligenti.

Ciò è possibile attraverso una tecnica che aggiunge diverse fonti di energia (accoppiamento di fase: tecniche on-grid o connesse in rete) e la gestione dell’elettricità immagazzinata in batteria (tecnologia off grid). Gli inverter ibridi funzionano quindi sia in rete che off-grid, ibridi (sia on-grid che off-grid contemporaneamente) e come backup (in caso di black out).

Gli inverter intelligenti sono il futuro degli impianti di pannelli solari fotovoltaici dedicati all’auto-utilizzo dell’energia o all’autoconsumo di energia. Gli inverter ibridi sono disponibili in diversi stili, valori nominali, funzionalità e qualità costruttive per adattarsi alle diverse applicazioni. Conoscere l’applicazione è fondamentale quando si seleziona un inverter o un inverter ibrido.

La tecnologia viene sviluppata in due direzioni:

• Inverter di rete basati su batteria ulteriormente sviluppati per la connessione in rete (a volte indicati anche come inverter multimodali)
• Gli inverter connessi in rete sono ulteriormente sviluppati per deviare energia da e verso le batterie.

Cos’è tecnicamente un inverter intelligente?

Il termine “inverter intelligente” è diventato una parola d’ordine nel settore, ma cosa significa veramente? Affinché un inverter sia considerato intelligente, deve avere un’architettura digitale, capacità di comunicazione bidirezionale e una robusta infrastruttura software.

Il sistema inizia con un hardware incentrato sul silicio affidabile, robusto ed efficiente, che può essere controllato da una piattaforma software scalabile che incorpora una sofisticata capacità di monitoraggio delle prestazioni. Un inverter intelligente deve essere adattivo e in grado di inviare e ricevere messaggi rapidamente, oltre a condividere dati granulari con il proprietario, l’utilità e altre parti interessate.

Tali sistemi consentono agli installatori e ai tecnici dell’assistenza di diagnosticare problemi operativi e di manutenzione, inclusa la previsione di possibili problemi di inverter o moduli, e di aggiornare in remoto determinati parametri in pochi istanti. Questi dispositivi elettronici di potenza intelligenti devono includere anche una robusta funzionalità API (application-programming-interface) che fornisce ai proprietari di flotte e ad altri partner un modo per collegare il proprio software per creare potenti strumenti a livello aziendale.

Vantaggi dell’utilizzo di microinverter intelligenti

La crescente complessità tecnica e le capacità avanzate degli inverter odierni mostrano che molti produttori sono sulla buona strada per affrontare la sfida degli inverter intelligenti, ma non tutte le topologie di inverter e i pacchetti di controllo software sono uguali.

La tecnologia dei microinverter, in particolare, offre alcuni vantaggi al solare residenziale, commerciale e (eventualmente) su scala industriale. Ciò include un’elevata ridondanza attraverso un’architettura AC distribuita che migliora i costi di sistema e riduce le operazioni e la complessità della manutenzione.

Un pacchetto di microinverter integrato può aiutare a ridurre il costo dell’energia livellato (LCOE), facilitando una maggiore produzione di energia per tutta la durata del sistema, l’affidabilità dell’unità e il tempo di attività del sistema, riducendo al contempo i costi dei sistemi riducendo la manodopera ed i materiali di installazione.

I microinverter più avanzati sono adattivi e costituiscono essenzialmente il nucleo di quello che potrebbe essere definito un inverter definito dal software completamente in rete. I vantaggi di un tale sistema controllato da software includono la capacità di fornire servizi di supporto alla rete in modo evolutivo nel corso degli oltre 20 anni di vita della piattaforma inverter attraverso aggiornamenti software che possono essere eseguiti senza alcuna sostituzione dell’hardware o sul lavoro.