Cosa sono gli ottimizzatori di potenza?
Hai mai sentito parlare degli ottimizzatori di potenza per fotovoltaico?
Se hai curiosato su internet cercando informazioni sul fotovoltaico, sicuramente ti sarà capitato di leggere qualcosa a riguardo. Se ti è arrivata una proposta per il tuo nuovo impianto fotovoltaico, probabilmente ti sarà stata offerta anche l’opzione con ottimizzatori di potenza.
Ti spiegherò cosa sono gli ottimizzatori, quali tipi esistono, come funzionano e tutte le informazioni che ti serviranno per effettuare una scelta informata e consapevole nel caso tu stia valutando di impiegare gli ottimizzatori nel tuo nuovo impianto fotovoltaico.
Sai quali sono le caratteristiche, le potenzialità, i limiti di questo tipo di impianto fotovoltaico?
Se vuoi saperne di più, dedica qualche minuto alla lettura di questo articolo e ti darò un po’ di “dritte” per valutare bene l’eventuale impiego degli ottimizzatori di potenza…
Il primo impianto con ottimizzatori, l’ho installato nel 2013 ed in tutti questi anni ho sempre continuato a farlo con molta soddisfazione, mia e dei miei clienti. E’ una tecnologia che solo ultimamente sta ricevendo interesse dalla massa ed è usata il più delle volte come un’arma commerciale più che una soluzione tecnica.
Ecco il motivo per cui ho pensato di scrivere questo articolo, vorrei fare un po’ di chiarezza e smontare alcune false informazioni che circolano sull’argomento.
Per spiegarti il loro funzionamento, devo prima darti un cenno su come funziona un impianto fotovoltaico. Voglio fartela breve e cercare di usare un linguaggio comprensibile per chi non è un tecnico.
Ma cosa sono gli ottimizzatori, e come sono fatti?
Gli ottimizzatori di potenza sono dei dispositivi elettronici che installati in corrispondenza di ogni singolo pannello fotovoltaico e sono collegati elettricamente ai cavi che portano l’energia all’inverter. Si presentano come delle “scatoline” da cui fuoriescono dei cavi elettrici e vengono fissate alla struttura di supporto dei pannelli oppure alla cornice dei pannelli stessi.
In un impianto tradizionale, i pannelli vengono collegati uno all’altro, in serie formando la così detta “stringa”. Tutti i pannelli di una stessa stringa devono avere la stessa inclinazione ed orientamento rispetto al sole per lavorare in modo ottimale.
Una stringa di pannelli tipicamente è formata da una serie che va dai 6 fino a 15 pannelli per un impianto domestico, mentre per gli impianti di taglia superiore, generalmente le stringhe sono più lunghe ed arrivano a 20/21 pannelli.
La stringa viene poi collegata all’inverter, che ha la principale funzione di trasformare la corrente continua proveniente dai pannelli, in corrente alternata idonea ad essere utilizzata per i consumi del fabbricato.
L’altra importante funzione dell’inverter, è quella di effettuare delle regolazioni dei parametri elettrici in ingresso dalla stringa, in modo da ottenere il massimo di potenza dai pannelli. Questa regolazione viene svolta in modo dinamico ed in continuazione in modo da non sprecare energia.
Questa funzione è detta MPPT. Molti inverter hanno due o anche più MPPT. Questo vuol dire che sono in grado di gestire in modo indipendente più stringhe.
Questa caratteristica è ottima ad esempio in caso di edifici con i tetti esposti ad est/ovest. Posso infatti installare pannelli sia ad est che ad ovest facendo due diverse stringhe che verranno collegate a due diversi MPPT dell’inverter.
Il limite di un impianto come questo, è che il guasto o il malfunzionamento di un solo pannello, può compromettere le prestazioni di tutta la stringa.
Quindi, ad esempio, se uno dei pannelli della stringa è soggetto all’ ombreggiamento di un camino, tutta la stringa avrà un calo di rendimento, non solo il pannello in ombra. Nel caso estremo di guasto di uno dei pannelli, tutta la stringa si guasterà. Fino a qua spero di essere stato sufficientemente chiaro.
In un impianto con ottimizzatori, la funzione MPPT viene svolta non più dall’inverter, ma dagli ottimizzatori stessi. Questo fa in modo che ogni singolo pannello, collegato al suo ottimizzatore, lavori in modo indipendente dagli altri pannelli. Seguendo l’esempio precedente, se un camino provoca ombra su uno dei pannelli, sarà solo quel pannello a perdere di produzione mentre tutti gli altri continueranno a dare il massimo del loro potenziale.
Quindi in un impianto di questo tipo, gli ottimizzatori si occupano di fare le regolazioni per ottenere la massima potenza da ogni pannello, mentre l’inverter è una macchina semplificata che svolge solo la funzione di convertire la corrente da continua ad alternata.
La prima obiezione che potrebbe venire spontanea è che portare dei dispositivi elettronici sul tetto, non sia il massimo per l’affidabilità e per la scomodità di eventuali futuri interventi.
In realtà, devi sapere che l’elettronica presente in un ottimizzatore, è essenziale e molto robusta. Infatti, gli ottimizzatori hanno normalmente una garanzia di 25 anni proprio perché hanno una affidabilità molto alta. Tuttavia, questo fattore non è del tutto trascurabile ed è giusto tenerne conto in particolare con tetti di difficile accesso.
Il sistema ad ottimizzatori, però ha una serie di vantaggi che vanno presi in esame. Ecco i principali:
Monitoraggio: possibilità di avere un sistema di controllo che può arrivare a svolgere analisi a livello di singolo pannello. Quindi, posso analizzare tutti i parametri ed i dati storici del mio impianto, ma anche di ogni singolo pannello. Se in futuro uno dei pannelli si dovesse guastare, tutti gli altri pannelli continueranno a produrre ed il sistema di monitoraggio mi consentirà di individuare immediatamente l’anomalia ed indicare il pannello esatto su cui intervenire. Bel vantaggio per chi deve fare la manutenzione! Inoltre, da remoto, l’installatore può avere accesso a tutti i parametri dell’impianto e svolgere analisi ancora prima di recarsi dal cliente.
Sicurezza: possibilità di interrompere la tensione elettrica dei pannelli già a livello di ottimizzatore. Ad inverter spento, l’impianto è in sicurezza in quanto ogni singolo ottimizzatore andrà ad interrompere la produzione di energia. Ad esempio, in caso di incendio, spegnendo l’impianto elettrico, automaticamente si interromperà anche la corrente che arriva dai pannelli. Questa caratteristica è particolarmente importante negli edifici dove la protezione dagli incendi riveste particolare rilevanza.
- Flessibiltà: con gli ottimizzatori, è possibile installare degli impianti su tetti complicati, dove spesso non sarebbe possibile con un sistema tradizionale. Infatti, è possibile installare pannelli anche in spazi ristretti e sfruttarli al massimo mentre con un inverter tradizionale si dovrebbe installare un numero minimo di 6/7 pannelli per formare una stringa. Con gli ottimizzatori invece, posso avere anche un solo pannello installato con orientamento diverso da tutti gli altri. Questa caratteristica ha anche una implicazione molto interessante per il futuro del tuo impianto. Nel caso ci fosse un guasto di un pannello tra qualche anno, con un impianto tradizionale dovresti fare una ricerca di mercato per trovarne uno nuovo con caratteristiche elettriche uguali a quello rotto, e non è detto che lo troverai.
Con gli ottimizzatori invece potrai installare un pannello completamente diverso dagli altri senza avere ripercussioni sul rendimento del sistema.
- Rendimento: come già spiegato, con questo sistema alcuni fattori negativi che pregiudicano i rendimenti dell’impianto possono ridursi, come ad esempio gli ombreggiamenti . Un impianto ad ottimizzatori rende di più anche in assenza di questi fattori, infatti permette di ridurre le perdite di accoppiamento tra i vari pannelli. Infatti i pannelli non sono tutti uguali, hanno caratteristiche elettriche leggermente diverse e questo in una stringa tradizionale costituisce un fattore di perdita in quanto la produzione della stringa si livella verso il pannello con caratteristiche peggiori. Questo fenomeno si chiama mismatching e provoca normalmente una perdita di rendimento del 2-3%. Con gli ottimizzatori questo effetto viene risolto.
- Di grande aiuto per risolvere problemi su vecchi impianti: esistono molti impianti dove l’effetto degli ombreggiamenti era stato trascurato o dove ad esempio sono sorti degli ostacoli che prima non erano presenti come edifici o alberi. In questi casi gli ottimizzatori permettono di risolvere o attenuare i problemi presenti. Esistono in commercio degli ottimizzatori che possono essere abbinati ad impianti esistenti senza il bisogno di apportare modifiche impiantistiche.
Ora devo però parlarti delle false informazioni che ho visto circolare su questo argomento, da più parti con diverse sfumature:
- (FALSO) Un impianto con ottimizzatori rende il 25% di più di uno tradizionale:
Dipende da caso a caso, non si può generalizzare. In assenza di situazioni particolari, l’impiego degli ottimizzatori consente un aumento di produzione del 2-3% non di più.
- (FALSO) L’ottimizzatore risolve al 100% il problema degli ombreggiamenti:
Ho visto installare pannelli a ridosso di camini in quanto il venditore di turno aveva consigliato di sfruttare al massimo lo spazio installando il massimo della potenza impiegando gli ottimizzatori. Non ha senso installare un pannello in ombra in quanto sarebbe come non averlo. Resterebbe praticamente sempre inattivo in quanto l’ottimizzatore lo taglia fuori.
Resta sempre valida la buona regola di evitare per quanto possibile le ombre. Gli ottimizzatori di potenza sono validi nei casi in cui i pannelli vanno in ombra per qualche ora al giorno. Ma se l’ombra è permanente per quasi tutto il giorno o comunque nelle ore centrali, meglio direttamente non metterlo il pannello.
Purtroppo ci sono tanti venditori senza scrupoli che non hanno questo tipo di approccio, per scarsa conoscenza o nel peggiore dei casi per furbizia. Vendono il più possibile, tutto il resto non è importante.
Costi
Ovviamente il sistema ad ottimizzatori di potenza ha un costo superiore rispetto ad uno tradizionale. È un maggior costo che, a seconda dei casi può essere necessario o comunque conveniente. In altri casi può essere del tutto evitato mantenendo comunque uno standard tecnico di alto livello.
Come sempre, si deve valutare da caso a caso, in base al luogo di installazione, agli obbiettivi del cliente e ad una serie di fattori che andranno presi in considerazione se si desidera fare una scelta ben ponderata.