Dal punto di vista puramente elettrico, un inverter è un dispositivo che trasforma la corrente continua (DC) in ingresso in corrente alternata (AC) in uscita. In un impianto fotovoltaico, l’inverter è assolutamente necessario perché i pannelli solari producono energia sotto forma di corrente DC, mentre i dispositivi elettrici domestici e la rete elettrica nazionale richiedono corrente AC. Il ruolo di base dell’inverter è quindi quello di rendere fruibile l’energia prodotta dai moduli fotovoltaici.
Ma questa funzione, sebbene fondamentale, è solo una parte dei compiti svolti da questo dispositivo. Oggi infatti un moderno inverter gestisce in autonomia i flussi elettrici tra i vari dispositivi collegati all’impianto elettrico: non solo pannelli fotovoltaici ed elettrodomestici, ma anche batterie di accumulo, pompe di calore, veicoli elettrici in carica, connessioni variabili nel tempo alla rete nazionale. Inoltre regola costantemente la tensione e la corrente in uscita dai pannelli per ottenere il miglior rendimento possibile.
Ancora, l’inverter garantisce la sicurezza dell’impianto monitorando continuamente i flussi di energia e intervenendo in caso di problemi o anomalie, come corto circuiti e sovratensioni, per proteggere il sistema e gli utenti.
Tutto questo per massimizzare l’autoconsumo e ridurre al minimo possibile le spese in bolletta. Il sogno di ogni possessore di un impianto solare, infatti, è di essere totalmente indipendente dalla rete nazionale e di azzerare completamente la bolletta, in questo periodo così soggetta a improvvisi e incontrollabili sbalzi di prezzo.
Il mercato degli inverter
Il mercato degli inverter è strettamente collegato a quello dei pannelli fotovoltaici, dato che quando si parla di impianto solare si intendono sempre entrambe le tipologie di prodotti. Il trend generale è di crescita, ma più precisamente, secondo un’analisi condotta da Wood Mackenzie, che ha stilato una classifica sulla base dei MW venduti, nel 2022 i primi 10 produttori di inverter hanno coperto l’86% del mercato globale. Un dato in crescita del 4% rispetto a quello registrato nel 2021.
Per l’ottavo anno consecutivo Huawei e Sungrow sono risultati in cima alla classifica. Le due società hanno fatto insieme oltre il 50% delle vendite globali registrate nel 2022. Le vendite del primo marchio, in particolare, sono cresciute dell’83% rispetto al 2021 mentre quelle di Sungrow sono aumentate del 56%.
Le prime cinque società in questo settore (Huawei, Sungrow, Ginlong Solis, Growatt e GoodWe) hanno venduto inverter per una potenza di oltre 200 GW, segnando una crescita dell’8% sul 2021. A livello geografico, l’Europa rappresenta il 28% del mercato globale degli inverter, con vendite che hanno raggiunto i 92 GW. La crescita delle spedizioni in quest’area è stata dell’82%, sempre rispetto al 2021.
Le tecnologie
Gli inverter non sono tutti uguali e sono classificabili in base alle loro caratteristiche tecniche. Innanzitutto questi dispositivi sono monofase oppure trifase, con i primi usati di solito per il residenziale, in impianti sotto i 12 kW, mentre per potenze superiori si impiegano quelli trifase, per installazioni commerciali, industriali e utility scale.
Gli inverter puri, che si limitano alla gestione dei flussi di energia dai pannelli fotovoltaici ai carichi elettrici della casa ed eventualmente alla rete nazionale, cedono sempre più il passo a quelli ibridi, che integrano la capacità di governare un sistema di accumulo, per conservare l’energia generata di giorno e usarla quando la produzione scende, tipicamente di notte.
Un’altra tipologia sempre più diffusa è quella smart, ovvero dispositivi che grazie a hardware e software dedicati possono ottimizzare i flussi di corrente anche con la rete nazionale, in modo da prelevare energia dal gestore solo quando il suo costo è minimo e il flusso dai pannelli è insufficiente, così da caricare le batterie per usarle quando i prezzi sono elevati.
Un parametro importante per avere una misura della bontà di un inverter è l’efficienza di conversione, che con gli apparecchi moderni di buona qualità arriva a 97 – 98%. Un’efficienza così elevata è possibile solo grazie all’eliminazione del trasformatore di isolamento, che una decina di anni fa era obbligatorio per garantire l’isolamento galvanico.
Questi valori valgono per i prodotti appena installati, naturalmente. Con il passare del tempo le prestazioni decadono lentamente, fino ad arrivare a un momento – dopo 10, 15 anche 20 anni – in cui conviene installare un nuovo inverter.
Ormai quasi tutti gli inverter offerti oggi possiedono una sezione per comunicare i dati di funzionamento (produzione e consumo) al gestore dell’impianto e al proprietario, via Ethernet o anche Wi-Fi, eventualmente tramite un portale gestito dal costruttore del dispositivo.
I microinverter
Quando si parla di inverter, si fa riferimento a dispositivi che accettano in input l’energia di più pannelli fotovoltaici, collegati in serie in modo da formare una o più stringhe. Con questi apparecchi tutti i moduli solari di una stringa sono controllati allo stesso modo, quindi se un pannello fotovoltaico è soggetto a ombreggiamento, è sporco o presenta danni che ne pregiudicano il funzionamento, le prestazioni dell’intero sistema ne risentono.
Per eliminare alla radice questo problema esistono i microinverter, piccoli inverter da collegare direttamente ai singoli moduli solari, montati dietro di essi, così il controllo e l’ottimizzazione dei parametri di funzionamento sono fatti per ciascun elemento. Con questa architettura il guasto di un pannello non influenza in alcun modo gli altri.
I microinverter sono consigliati nei casi di installazioni con pannelli orientati in maniera diversa, oppure quando si montano moduli con caratteristiche tecniche differenti. Inoltre riducono il rischio di alte tensioni, dato che la corrente DC è subito trasformata in AC. Naturalmente i microinverter fanno capo a una centralina comune, che li controlla e che invia tutti i parametri di funzionamento al gestore e al proprietario.
Potenzialità per il futuro
Nel prossimo futuro gli inverter saranno sempre più versatili e integrati nell’impianto elettrico ed elettronico dell’abitazione. Per esempio, interagiranno con i sistemi smart home della casa per sfruttare al meglio l’energia prodotta dall’impianto. In caso la corrente non sia sufficiente per tutto, il dispositivo alimenterà solo i carichi più importanti, secondo una graduatoria e una tempistica stabilita dall’utente. Un’altra situazione che già adesso è gestibile dagli inverter più versatili è l’alimentazione dell’abitazione in caso di blackout, secondo il principio di funzionamento di un UPS.
Per quanto riguarda le pure prestazioni, sarà difficile, se non impossibile, un ulteriore miglioramento dell’efficienza, dato che già adesso siamo molto vicini al limite fisico dei circuiti elettrici ed elettronici. Semmai ci potranno essere incrementi nella vita utile degli inverter, che manterranno la loro massima efficienza per un periodo più lungo.
Spazi di miglioramento ci sono anche per l’intuitività delle interfacce, ormai tutte visibili tramite uno smartphone. Nel prossimo futuro le indicazioni sul funzionamento dell’impianto saranno più immediate e comprensibili, alla portata anche degli utenti che non hanno alcuna competenza specifica.