Capitolo 6

Collegamento delle Stringhe in un Impianto Fotovoltaico 

Il collegamento delle stringhe che costituiscono il campo solare di un impianto fotovoltaico può essere realizzato principalmente in tre modi:

1. Un unico inverter per tutto l'impianto (impianto monoinverter o a inverter centralizzato).
2. Un inverter per ogni stringa.
3. Un inverter per più stringhe (impianto multi-inverter).

1. Impianto Mono-Inverter

Questa configurazione è utilizzata principalmente nei piccoli impianti, con moduli dello stesso tipo e con la stessa esposizione. Il vantaggio principale è di tipo economico, poiché la presenza di un unico inverter riduce l’investimento iniziale e i costi di manutenzione. Tuttavia, se l'inverter si guasta, l’intera produzione dell’impianto si interrompe. Inoltre, questa soluzione diventa meno pratica per impianti di grandi dimensioni, poiché i problemi legati alla protezione dalle sovracorrenti e all’ombreggiamento diventano più frequenti, specialmente se l’esposizione dei moduli non è omogenea.

L'inverter, tramite il MPPT, regola il suo funzionamento considerando i parametri medi delle stringhe collegate. Di conseguenza, un guasto o un ombreggiamento su una o più stringhe collegate a un unico inverter può causare una riduzione significativa delle prestazioni dell'intero impianto.

Talvolta esistono in commercio inverter capaci di controllare più stringhe contemporaneamente, queste sono siglate con 1MPPT, 2MPPT, 3MPPT ecc...

2. Impianto con un Inverter per Ogni Stringa

In un impianto di medie dimensioni, ogni stringa può essere collegata direttamente a un proprio inverter, che lavora in base al proprio punto di massima potenza. In questa configurazione, il diodo di blocco per evitare l'inversione di corrente è solitamente integrato nell’inverter. Questo tipo di impianto consente una diagnostica accurata della produzione e offre protezione da sovracorrenti e sovratensioni di origine atmosferica sul lato corrente continua.

Disporre di un inverter per ogni stringa riduce i problemi di accoppiamento tra moduli e inverter, nonché i problemi legati a ombreggiamenti o esposizioni diverse. Questa configurazione permette inoltre di utilizzare moduli con caratteristiche differenti, incrementando il rendimento e l’affidabilità dell'intero impianto.

3. Impianto Multi-Inverter

Negli impianti di grandi dimensioni, il campo fotovoltaico viene generalmente suddiviso in più sottocampi, ciascuno servito da un proprio inverter a cui sono collegate più stringhe in parallelo. Rispetto alla configurazione con un inverter per ogni stringa, l’impianto multi-inverter comporta un numero inferiore di inverter, riducendo così i costi di investimento e manutenzione.

Nonostante il minor numero di inverter, questa configurazione mantiene il vantaggio di ridurre i problemi legati all'ombreggiamento o alla diversa esposizione tra le stringhe. Tuttavia, è importante che ogni inverter sia collegato a stringhe con moduli uguali tra loro, installati nelle stesse condizioni di esposizione, per garantire un rendimento ottimale.

Inoltre, in un impianto multi-inverter, il guasto di un singolo inverter non comporta la perdita di produzione dell'intero impianto, ma solo del sottocampo a esso collegato. È importante che ogni stringa sia dotata di un sistema di sezionamento indipendente, per consentire verifiche e operazioni di manutenzione senza interrompere il funzionamento dell’intero generatore fotovoltaico.

Se si installano quadri di parallelo sul lato corrente continua, è necessario inserire un dispositivo di protezione per ogni stringa. Questo previene sovracorrenti e correnti inverse, evitando che le stringhe ombreggiate o guaste vengano alimentate dalle altre collegate in parallelo. La protezione da sovracorrenti può essere garantita mediante l’uso di un interruttore termomagnetico o di un fusibile, mentre la protezione da correnti inverse viene realizzata con l’installazione di diodi di blocco.

La diagnostica dell’impianto in questa configurazione viene gestita da un sistema di supervisione, che monitora la produzione delle diverse stringhe e individua eventuali anomalie.

Scelta dell'inverter e come collegarlo

La scelta dell’inverter e della sua potenza nominale deve essere fatta in base alla potenza fotovoltaica dell’impianto. Un buon riferimento è scegliere un inverter con una potenza compresa tra l’80% e il 90% della potenza nominale dell’impianto, tenendo conto della riduzione della potenza reale dovuta a fattori come temperatura, connessioni elettriche, e l'efficienza dell'inverter stesso.

L'inverter deve essere in grado di gestire la potenza generata in modo sicuro, ed è dotato di un sistema che limita automaticamente la potenza erogata quando questa supera il valore previsto.

Caratteristiche principali di dimensionamento dell'inverter:

Lato corrente continua (c.c.):

• Potenza nominale e massima.
• Tensione nominale e massima accettata.
• Campo di variazione della tensione in cui il sistema di inseguimento MPPT funziona correttamente.

Lato corrente alternata (c.a.):

• Potenza nominale e massima erogabile in modo continuativo.
• Corrente nominale e massima erogata.
• Efficienza di conversione massima e a carico parziale.

È fondamentale verificare i valori di tensione e frequenza in uscita dall’inverter, che per impianti connessi alla rete devono rispettare le tolleranze imposte dal gestore della rete.

Verifica delle condizioni operative:

Occorre verificare che la tensione di uscita dalle stringhe sia compatibile con quella massima sopportabile dall’inverter, specialmente nelle condizioni estreme di temperatura. Allo stesso modo, è importante che la tensione minima e massima rientri nei limiti dichiarati dal produttore dell’inverter per garantirne il corretto funzionamento.

Gli inverter in commercio hanno una potenza nominale fino a circa 10 kW in monofase e fino a circa 100 kW in trifase. Nei piccoli impianti fino a 6 kW, si utilizza generalmente un unico inverter monofase, mentre per impianti più grandi con allacciamento trifase si preferiscono più inverter distribuiti equamente sulle tre fasi.

Sezionamento e manutenzione:

L'inverter deve poter essere sezionato sia sul lato corrente continua che su quello corrente alternata, per consentire la manutenzione in sicurezza. Inoltre, è consigliabile dotare ogni stringa di un proprio dispositivo di sezionamento per facilitare gli interventi di manutenzione senza dover disattivare l'intero impianto.

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