Ottimizzatori fotovoltaici: l’installazione di un impianto solare permette di ridurre i costi in bolletta e assicura un’indipendenza energetica non indifferente. Affinché il risparmio energetico sia elevato, però, è necessario che l’impianto abbia una resa ottimale. È quindi importante massimizzare il rendimento dei pannelli e monitorare costantemente i livelli di produzione di energia, per essere sicuri che tutto funzioni al meglio.
Per far lavorare l’impianto al massimo delle sue possibilità, esistono gli ottimizzatori per il fotovoltaico, dispositivi elettronici che vengono collegati a ogni modulo solare dell’impianto, lo rendono intelligente e indipendente dagli altri.
Cosa sono gli ottimizzatori fotovoltaici
Un ottimizzatore fotovoltaico è un piccolo componente elettronico collegato a un singolo pannello fotovoltaico (di solito è installato sotto la superficie esposta al sole) e fa da interfaccia tra quest’ultimo e l’inverter. Il dispositivo rende quindi totalmente indipendente il pannello dagli altri, così un suo eventuale malfunzionamento non influenza l’intero impianto. Grazie all’elettronica, il sistema (e anche l’utente) può monitorare in maniera costante e in tempo reale lo stato di ogni elemento solare, così da individuare facilmente guasti e situazioni non ottimali, come cali di rendimento.
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In un impianto solare senza ottimizzatori, l’inverter riceve la corrente e le informazioni sullo stato da ciascun gruppo di pannelli, collegati in serie per singola fila (stringa). Ma la resa di un pannello è influenzata da numerosi fattori, in particolare da ostacoli che impediscono alla luce di raggiungere la superficie fotosensibile. Il singolo pannello può essere infatti in ombra (alberi e comignoli), parzialmente coperto da foglie morte, deiezioni di uccelli, neve, accumuli di sporcizia. Senza un ottimizzatore, basta che un solo pannello funzioni male perché l’intera stringa ne risenta, cosicché tutti i pannelli che la compongono non possono più lavorare in maniera ottimale perché si adeguano al modulo col grado di efficienza minore in quel momento. Addirittura, se un pannello smette di funzionare, l’intera stringa va off line e la produzione di energia scende a zero.
Se invece ogni pannello è dotato di un ottimizzatore, il calo di produttività è limitato al pannello con il problema, gli altri continuano a funzionare regolarmente, al loro massimo. Questo anche nel caso il pannello malfunzionante si guasti completamente.
Ottimizzatori fotovoltaici: come funzionano e quanto costano
Un ottimizzatore integra un convertitore DC/DC, ovvero un circuito che varia la tensione di un flusso di corrente continua. Questa variazione di tensione permette al pannello di lavorare sempre in condizioni ottimali, in funzione della quantità di energia che arriva sotto forma di luce solare.
Con gli ottimizzatori di potenza, ciascun pannello non solo non influenza gli altri, ma funziona sempre al suo massimo, così da produrre la maggior quantità possibile di energia grazie all’inseguimento del punto di massima potenza (MPPT, Maximum Power Point Tracking), punto che cambia non solo in funzione dell’intensità di irraggiamento ma anche in base alla temperatura e al grado di invecchiamento dello strato fotosensibile.
L’inseguimento del punto di massima potenza è uno dei più importanti compiti svolti dall’ottimizzatore. In pratica, più l’impianto fotovoltaico è grande, maggiore è la necessità di massimizzare la resa energetica tramite gli ottimizzatori.
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Il costo di un ottimizzatore è intorno ai 50 – 100 euro, quindi nel caso di un tipico impianto domestico da 3 kWp, composto in genere da una decina di pannelli fotovoltaici, la spesa complessiva per tutti gli ottimizzatori è di 500 – 1.000 euro. È una cifra non trascurabile, ma che viene recuperata in breve tempo grazie alla maggiore produzione di energia. Che questa energia sia autoconsumata o che sia venduta al gestore di rete, consente comunque una riduzione della spesa in bolletta, riduzione più sensibile proprio grazie all’impiego degli ottimizzatori.
Perché convengono: i vantaggi
Gli ottimizzatori migliorano il funzionamento dell’impianto fotovoltaico dato che ogni singolo pannello lavora sempre al suo massimo, senza danneggiare gli altri in caso di malfunzionamento. Più in dettaglio:
- Rendimento – Facendo funzionare ogni pannello in maniera ottimizzata, massimizzano la produzione di energia, quindi danno un contributo significativo alla riduzione del costo della bolletta. In media, gli ottimizzatori evitano una riduzione della resa energetica totale pari al 2 – 3%
- Monitoraggio – Grazie all’invio continuo e in tempo reale delle informazioni relative allo stato di ciascun pannello (tramite un collegamento via cavo oppure grazie a una connessione wireless), è possibile essere sempre aggiornati sull’effettiva resa di ogni elemento, con la possibilità di intervenire tempestivamente in caso di guasti
- Flessibilità – Gli ottimizzatori permettono all’impianto di funzionare al meglio anche quando le condizioni ambientali non sono favorevoli. Essendo componenti a stato solido, gli ottimizzatori sono anche durevoli: in genere sono garantiti per 20, anche 25 anni
- Orientamento e inclinazione diversi – Ogni singolo elemento può essere installato con orientamento e inclinazione diversi, per sfruttare al meglio le possibilità di irraggiamento e lo spazio utilizzabile sul tetto o sul terreno
- Sicurezza – Questi dispositivi mantengono sotto 1 volt la tensione ai morsetti del pannello, così da garantire un elevato standard di sicurezza. Se non ci fosse l’ottimizzatore, infatti, in caso di spegnimento dell’inverter la tensione ai contatti del pannello illuminato dal sole salirebbe velocemente a circa 200 – 400 volt, tensione che potrebbe mettere a rischio l’incolumità di un operatore al lavoro per eseguire la manutenzione o la riparazione di un’unità guasta
Ottimizzatori fotovoltaici: un paio di esempi
Esistono diverse aziende che producono ottimizzatori e i modelli disponibili sono molti. Questi dispositivi si distinguono principalmente per la potenza che possono gestire. Vediamone due in dettaglio.
SolarEdge Serie S
La Serie S è la generazione più recente di ottimizzatori di potenza di SolarEdge per installazioni fotovoltaiche residenziali ed è compatibile con le celle ad alta corrente come M10 e G12. I modelli disponibili sono S440 (moduli fotovoltaici fino a 440 Wp, Isc 14.5 A, Voc 60 V) e S500 (fino a 500 Wp, Isc 15 A, Voc 60 V). Gli ottimizzatori dispongono della funzione Sense Connect: grazie a un costante monitoraggio, l’installatore è avvisato automaticamente se il sistema rileva un surriscaldamento di un connettore (dovuto di solito a un arco elettrico causato da un’installazione non corretta o dall’usura) e se di conseguenza è stato avviato lo spegnimento dell’inverter.
Gli avvisi a livello di modulo individuano con precisione la posizione dell’evento termico, così è possibile identificare immediatamente il connettore difettoso.
Per semplificare e rendere più veloce l’installazione, il layout dei cavi è stato migliorato. Ora ci sono tre cavi corti per avere i connettori più vicini all’unità e ridurre così le possibilità di guasti dovuti all’isolamento. Un solo cavo è lungo.
Gli ottimizzatori per fotovoltaico SolarEdge sono dotati anche della funzione SafeDC, che azzera in automatico la tensione dei moduli in caso di arresto dell’inverter o della rete. Inoltre permettono di ottenere fino al 25% di potenza in più dai moduli fotovoltaici, che sono fatti funzionare al 99,5% di efficienza. Gli ottimizzatori si collegano al portale SolarEdge via Ethernet oppure via wireless e sono garantiti 25 anni.
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Tigo TS4-A-O
L’ottimizzatore TS4-A-O (700W massimi, 80 V DC, 15 A DC) di Tigo conferisce al singolo pannello fotovoltaico funzionalità smart grazie alla connessione Internet diretta, in più ne massimizza e monitora il funzionamento. TS4-A-O è conforme alle normative NEC 2017 e 2020 690.12 per lo spegnimento rapido (manuale o automatico) in caso di avaria, inoltre fornisce le informazioni relative al funzionamento del pannello fotovoltaico, informazioni che l’utente può vedere tramite il software Energy Intelligence (servono i moduli opzionali Access Point, Cloud Connect Advanced e una connessione al Web). L’installazione di TS4-A-O è facilitata sia da un sistema di aggancio rapido ai moduli standard (è possibile anche il montaggio a rack) sia dalla configurazione tramite app per dispositivi mobili Android e iOS. Il prodotto di Tigo è garantito 25 anni.