Accoppiare Pannelli FV e Inverter - 1 di 3

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Questo articolo, diviso in più parti, ha la pretesa di spiegare, per chi volesse, una parte della progettazione elettrica fotovoltaica inerente l’accoppiamento fra inverter e specifici pannelli fotovoltaici. L’occasione è utile anche per approfondire i parametri elettrici riportati sulle schede tecniche proprio di tali due componenti. Si premette infine che, a differenza del linguaggio degli ...

altri articoli ospitati da tale sezione del nostro portale, il presente è piuttosto “tecnico” anche se cerca di esporre gli argomenti nella maniera più semplificata e chiara possibile.

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Al termine della Terza Parte di questo articolo ECOBITT mette a disposizione gratuitamente ai suoi lettori un file di foglio di calcolo che è possibile impiegare per verificare velocemente le stringhe e i sottocampi compatibili con un determinato inverter. E' possibile effettuare in modo immediato la verifica con gli inverter e i pannelli in vendita nel nostro portale (dati elettrici già presenti nel database del file) oppure c'è anche la possibilità di inserire dei dati elettrici personalizzabili in base ad un determinato inverter e/o pannello.

CAMPI E SOTTOCAMPI FOTOVOLTAICI
A livello tecnico un nome alternativo per definire l’insieme dei pannelli che costituiscono un impianto fotovoltaico è quello di campo fotovoltaico (etimologia riferita storicamente alle installazioni sui terreni). Un sottocampo fotovoltaico è invece una parte del complessivo campo formato da un gruppo di pannelli generalmente omogenei fra di loro.

OMOGENEITÀ DEI SOTTOCAMPI
L’omogeneità dei sottocampi è riferita sia all’esposizione dei moduli fotovoltaici (in orientamento e inclinazione), sia alle loro caratteristiche elettriche tipiche, sia alle generiche condizioni ambientali in cui sono sottoposti i pannelli. I pannelli di un sottocampo rappresentano quindi una porzione dell’impianto complessivo con un certo numero di moduli fotovoltaici il più possibile simili fra di loro oltre che in termini di orientamento anche in riferimento al tipo di tecnologia dei pannelli (silicio monocristallino, policristallino, amorfo…), ed anche come marca, modello e potenza nominale. In merito all’esposizione infatti non basta citare la sola inclinazione e orientamento (stesso azimuth e tilt per tutti i moduli fotovoltaici): i pannelli devono anche risultare sottoposti il più possibile a medesime condizioni ambientali di contorno inerenti ad esempio gli ombreggiamenti locali o la probabilità di accumulo di sporco sui pannelli. Se ci trovassimo infatti in una situazione in cui un certo numero di moduli abbia condizioni simili per esposizione, marca, modello, taglia in potenza ad eccezione però delle condizioni inerenti le ombre locali durante l’anno e/o per diverse situazioni ambientali (magari in riferimento ad una porzione di pannelli in un ambiente relativamente pulito e un’altra porzione in una zona sabbiosa o polverosa) allora in tal caso occorrerebbe creare un’ulteriore suddivisione del sottocampo in modo da distinguere/separare le diverse situazioni.


INVERTER ED MPPT: UN SOTTOCAMPO PER OGNI MPPT
Effettuiamo qui una piccola considerazione sulla realizzazione di un impianto fotovoltaico mediante installazione di pannelli su due (o più) falde diversamente esposte (in generale sia in orientamento che in inclinazione). Per motivi di perdite elettriche, non è infatti opportuno collegare fra di loro ad uno stesso inverter (o convertitore), gruppi di moduli fotovoltaici piazzati in due o più falde diversamente esposte. Ciascun sottoinsieme di pannelli collegati in serie ed alla medesima inclinazione e orientamento, dovrà quindi confluire su uno specifico inverter. In altri termini ad ogni diversa situazione espositiva andrà considerata la relativa installazione di altrettanti inverter. L’unica deroga a tale regola tecnica riguarda quei convertitori dotati di cosiddetti doppi o tripli inseguitori di massima potenza (o MPPT); si tratta in soldoni di uniche macchine fisiche divise però internamente (circuitalmente) in modo da comportarsi effettivamente come se includessero al loro interno due o tre sottoinverter (rispettivamente nel caso di doppio MPPT o triplo MPPT). Se avessimo quindi un’installazione di pannelli su due falde esposte diversamente, volendo installare un solo inverter, esso dovrà possedere necessariamente almeno 2 MPPT (doppio MPPT); se per errore infatti utilizzassimo un unico inverter con singolo MPPT a cui siano collegati insieme tutti i pannelli dell’impianto fotovoltaico complessivo, il rendimento produttivo annuale dell’impianto calerebbe, per motivi di funzionamento elettrico dell’inverter, in modo piuttosto drastico.


Oltre al numero degli MPPT che, se superiore ad uno, permette di collegare ad uno stesso inverter più gruppi di moduli (sottocampi) diversamente esposti in orientamento e inclinazione, esistono anche altre caratteristiche elettriche che esporremo a breve. Ad ogni inverter o a ciascun MPPT degli inverter può essere collegato un solo sottocampo fotovoltaico che deve essere composto da un insieme di pannelli fra di loro omogenei come detto non solo in merito all’esposizione (stesso azimuth e tilt per tutti i moduli fotovoltaici) ma anche inerentemente le caratteristiche elettriche dei pannelli stessi; per quanto appena esposto non sono dunque ammessi collegamenti allo stesso MPPT di sottocampi formati da moduli fotovoltaici di potenza nominale diversa, così pure non devono mai confluire ad uno stesso MPPT raggruppamenti di moduli di tipo e/o marca e/o modello differenti. Ciò in quanto a livello elettrico la connessione in serie e/o parallelo fra i moduli (che, come detto, forma un sottocampo fotovoltaico ovvero una parte del più grande campo coincidente con l’impianto fotovoltaico stesso) deve riguardare pannelli il più possibile omogenei fra di loro per minimizzare le perdite elettriche cosiddette di mismatching ovvero perdite “di disaccoppiamento”.

 

SERIE E PARALLELI DI PANNELLI
I pannelli di un sottocampo sono elettricamente collegati insieme tra di loro sicuramente in serie e a volte anche col parallelo di due o più serie. Nella figura che segue si mostrano le differenze delle due connessioni elettriche. Si possono avere serie composte da un certo numero di moduli ma la connessione in parallelo delle serie deve essere realizzata fra due o più serie con stesso numero di moduli. Le serie di pannelli vengono dette anche stringhe.

TENSIONE E CORRENTE DEI SOTTOCAMPI DI PANNELLI
I pannelli possiedono dei dati di targa inerenti le loro caratteristiche fisiche ed elettriche; tali parametri sono indicati sia su un’apposita targhetta adesiva nel lato posteriore del pannello che (in maggior dettaglio) sulle loro schede tecniche (datasheet). Parametri fisici riguardano ad esempio le dimensioni, il peso, la resistenza meccanica alle sollecitazioni ecc.; i parametri elettrici invece sono più numerosi. In merito a questi ultimi, fra i più importanti ci sono sicuramente il valore di tensione e quello di corrente nominali che il modulo eroga ai capi dei suoi cavi elettrici (+ e -) in condizioni standard. Tali condizioni identificate con l’acronimo STC (STC: Standard Test Conditions) sono definite in modo univoco dalle norme tecniche e sono così fissate similmente per tutti i costruttori di pannelli (riferite tra l’altro ad un irraggiamento solare di 1000 W/m2 ed una temperatura del pannello di 25° C); esse permettono, essendo sempre le stesse, di confrontare i parametri elettrici di diversi pannelli fotovoltaici di costruttori differenti. La potenza nominale di un pannello è anch’essa definita alle condizioni STC per cui (per la definizione di potenza in corrente continua) moltiplicando fra di loro i valori nominali di tensione e corrente alle condizioni standard (STC), si ottiene proprio la potenza nominale del pannello. La tensione e la corrente nominale in un modulo fotovoltaico in realtà vengono definite rispettivamente con i termini:

· Tensione al punto di massima potenza (indicato solitamente con VMP) e

· Corrente al punto di massima potenza (indicato solitamente con IMP).

La nomenclatura di tali terminologie è legata alle curve elettriche caratteristiche dei pannelli sulle quali per il momento non ci soffermeremo.

Collegare elettricamente più pannelli fra di loro significa sommarne le singole taglie in potenza. Più specificatamente se si connettono in serie N pannelli, elettricamente otterremo ai capi della stringa un valore di tensione nominale pari a N volte quello del singolo pannello mentre la corrente nominale risulterà coincidente con quella del singolo pannello stesso. Se invece si connettono insieme un numero pari a M pannelli in parallelo, ai capi del parallelo otterremo un valore di tensione che è simile a quello del singolo pannello ma la corrente sarà M volte quella del singolo modulo. In generale quindi se si connettono fra di loro in parallelo un numero M di serie di pannelli (di stringhe) composte a loro volta cadauna da un numero N di singoli pannelli in serie, la potenza nominale complessiva del sottocampo risultante sarà data da:

Ptot=(N x VMP) x (M x IMP) = [N x M x (VMP x IMP)] = N x M x Psingolo_pannello .

Psingolo_pannello coincide con la Pnominale del pannello o con qualunque potenza effettiva che si ha ai capi del pannello (dipendente dalle specifiche istantanee condizioni di irraggiamento solare). La Pnominale ai capi di un modulo fotovoltaico infatti si ottiene solo in rari casi (irraggiamento solare ottimale, esposizione dei pannelli perpendicolare al sole, temperatura ambiente favorevole…).

Nel caso ad esempio della figura precedente rappresentante le modalità di connessione dei pannelli e più esattamente per l’immagine centrale che mostra il parallelo delle 3 stringhe uguali composte ciascuna da 6 moduli, si ha che M=3 e N=6; se dunque i pannelli avessero ad esempio ciascuno una taglia da 260 Wp, ai capi del parallelo delle 3 stringhe da 6 pannelli avremmo una potenza nominale di 4,68 kWp (260 x 18 pannelli = 4680 Wp = 4,68 kWp); ragionando in alternativa con le tensioni e le correnti nominali del singolo pannello (VMP e IMP) se per ipotesi si avesse:

[VMP = 31,3 V] e [IMP = 8,33 A] allora:

PNOMINALE_Singolo_pannello = VMP x IMP = 260 Wp ,

cioè, sempre per il parallelo delle 3 stringhe da 6 pannelli della suddetta precedente figura (M=3 e N=6):

PtotNOMINALE = (N x VMP) x (M x IMP) = [N x M x (VMP x IMP)] = N x M x PNOMINALE_Singolo_pannello = 6 x 3 x 260 Wp = 4,68 kWp.

 


Continua a leggere la seconda e la terza parte di quest'articolo:

Accoppiare pannelli FV e inverter (2-3)   Accoppiare pannelli FV e inverter (3-3)
 

 

 

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