INVERTER FOTOVOLTAICO: CARATTERISTICHE E A COSA SERVE

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L’inverter fotovoltaico, a volte chiamato anche inverter solare, è un componente fondamentale di un impianto fotovoltaico. Senza questo elemento non sarebbe possibile utilizzare l’energia elettrica prodotta dai pannelli, in quanto sarebbe incompatibile con la rete elettrica per lo scambio sul posto e i vari apparecchi da alimentare tramite l’autoconsumo.

Un inverter per fotovoltaico, dunque, è sempre presente all’interno dell’impianto, perciò è importante conoscere le caratteristiche di questo dispositivo, sapere come funziona e che tipo di prestazioni fornisce in termini di rendimento ed efficienza. Vediamo cos’è l’inverter fotovoltaico e perché è essenziale nella produzione di elettricità dall’energia solare.

A cosa serve un inverter fotovoltaico

Innanzitutto, è importante comprendere a cosa serve l’inverter in un impianto fotovoltaico. La sua funzione principale è quella di trasformare la corrente continua in corrente alternata, affinché possa essere utilizzata dalle varie utenze della casa o essere immessa nella rete pubblica per cederla al gestore di zona.

L’energia elettrica prodotta dai pannelli fotovoltaici, infatti, è una corrente continua (CC o in inglese DC, Direct Current), incompatibile con l’impiego diretto in ambito domestico o la cessione alla rete elettrica. Per poter usare l’energia generata dai moduli è necessario un inverter per pannelli solari fotovoltaici, un dispositivo che effettua la conversione della CC in corrente alternata (CA o in inglese AC, Alternating Current).

Oltre a questa funzione essenziale, l’inverter dell’impianto fotovoltaico assicura che i pannelli funzionino sempre al massimo delle loro potenzialità, ottimizzandone il rendimento per una maggiore efficienza nella produzione di energia elettrica.

Inoltre, la sua utilità è legata anche alla sicurezza dell’impianto e al rispetto delle norme nazionali, alla compatibilità di una serie di componenti come l’accumulo e al monitoraggio del funzionamento e della resa dell’impianto fotovoltaico.

Le caratteristiche dell'inverter fotovoltaico

Un inverter per i pannelli fotovoltaici è per certi versi simile a un quadro elettrico, infatti si tratta di un circuito elettrico abbastanza complesso situato all’interno di un involucro di metallo.

Può essere installato sia vicino ai pannelli fotovoltaici, sia nel sottotetto dell’abitazione, con un montaggio interno o esterno. Un aspetto importante riguarda le dimensioni dell’inverter dell’impianto fotovoltaico, poiché deve essere adeguato alla potenza massima del sistema e al tipo di fornitura elettrica (monofase o trifase).

Di norma, l’inverter fotovoltaico è dimensionato in base alla potenza di picco dell’impianto fotovoltaico, quindi ad esempio per il fotovoltaico da 3 kW si utilizza in genere un inverter da 3 kW. In generale, gli inverter da 3 e 6 kW sono impiegati di solito negli impianti fotovoltaici residenziali con un contatore monofase, mentre quelli con un taglio di potenza superiore per impianti fino a 20 kW usati in ambito commerciale o aziendale con un contatore trifase.

La durata dell’inverter di un impianto fotovoltaico è superiore a 10 anni, tuttavia dipende da molti fattori come la qualità del componente, il tipo di dispositivi installati e la manutenzione effettuata nel corso degli anni.

Se alcuni inverter economici di fascia bassa possono iniziare a dare problemi già dopo 5 anni, quelli più performanti possono durare anche fino a 15 anni. Ad ogni modo, bisogna valutare la sostituzione dell'inverter anche nell’ottica dell’aggiornamento tecnologico e dell’efficienza energetica.

Come funziona un inverter fotovoltaico

Per comprendere il funzionamento dell’inverter fotovoltaico, è opportuno ricordare che la rete domestica utilizza una tipologia di corrente elettrica caratterizzata da due flussi di energia, ovvero la corrente alternata, e da una frequenza costante di 50 Hz.

La funzione dell’inverter fotovoltaico è proprio quella di convertire la corrente continua che viene generata dai pannelli, trasformandola in corrente alternata con parametri specifici: 230 volt e 50 Hz.

Il funzionamento dell’inverter è analogo a quello di un alternatore e di un trasformatore. Il primo è una macchina con movimento rotante la quale sfrutta l’induzione elettromagnetica per convertire l’energia meccanica in energia elettrica a corrente alternata. A differenza dell’alternatore, in cui il campo magnetico è prodotto da un magnete, nel trasformatore è generato da una bobina primaria nella quale scorre energia elettrica sotto forma di corrente alternata.

A questo punto, per capire come funziona l’inverter fotovoltaico basta abbinare l’alternatore e il trasformatore, aggiungendo un circuito a transistor, Mosfet o IGBT. Nell’inverter entra la corrente continua prodotta dai pannelli fotovoltaici nella prima bobina, quindi viene cambiata la direzione della corrente in modo molto rapido e frequente, ottenendo corrente alternata nella bobina secondaria con una tensione di 230 volt.

Per garantire la massima compatibilità della corrente alternata in uscita con la rete elettrica nazionale e l’impianto elettrico domestico, l’inverter dispone di appositi componenti come un microcontrollore, un oscillatore e un amplificatore.

Tutti questi elementi contribuiscono a rendere la trasformazione da corrente continua in alternata più efficiente e sicura, per massimizzare il rendimento dell’impianto ed evitare inconvenienti come sovratensioni e cortocircuiti.

Efficienza inverte fotovoltaico

All’interno della comunità scientifica, con il concetto di inverter fotovoltaico si intende la misurazione della quantità di energia fotovoltaica (corrente continua convertita in energia elettrica a corrente alternata) che può essere introdotta in rete o utilizzata nelle abitazioni e negli edifici.

È opportuno inoltre capire il modo in cui viene misurata l’efficienza dell’inverter quando vengono analizzati i dati riportati sulle schede tecniche. A questo proposito, è importante ricordare due tratti distintivi:

  • Efficienza di picco: equivale al valore dell'efficienza di un inverter in funzione alla sua massima capacità;
  • Efficienza ponderata: corrisponde all’efficienza misurata ai diversi valori ai quali l’inverter potrebbe funzionare durante il giorno. Si tratta di una metrica rilevante e particolarmente accurata per poter misurare l’efficienza di un inverter fotovoltaico, infatti questi dispositivi non possono garantire la propria efficienza di picco durante l’intera durata del proprio ciclo di vita.

Un altro aspetto fondamentale è il rendimento di un inverter fotovoltaico. Si tratta di un fattore che indica quale percentuale dell’energia elettrica in ingresso in corrente continua viene trasformata in energia elettrica in corrente alternata.

A questo proposito, bisogna ricordare che tutti gli apparecchi disponibili oggi sul mercato offrono una resa superiore al 90%, mentre un inverter di alta qualità ha un rendimento superiore al 98%.

Costo o investimento?

I costi dei moduli fotovoltaici e dell’inverter possono essere piuttosto elevati, tuttavia rappresentano un investimento intelligente per aumentare il risparmio sui costi in bolletta, la sicurezza e i benefici ambientali ottenibili attraverso la riduzione delle emissioni di gas serra. Indicativamente, il costo di un inverter per un impianto 3 kW è di circa 6-800 euro, mentre il prezzo di un inverter da 6 kW è di circa 1.000-1.200 euro.

In queste circostanze è importante investire nell’acquisto di un inverter di qualità, in grado di fornire un’elevata efficienza e una lunga durata, considerando che il prezzo aggiuntivo rispetto a un prodotto più economico si recupera rapidamente grazie al miglior rendimento dell’impianto. Inoltre, gli inverter di fascia alta sono dotati di interfacce ricche e intuitive, in più si controllano a distanza tramite app per smartphone senza la necessità di leggere le informazioni sul display dell’inverter.

Inverter fotovoltaico con accumulo

Un inverter fotovoltaico serve anche a gestire il sistema di accumulo, ovvero le batterie al litio usate per immagazzinare l’energia elettrica prodotta dall’impianto e non consumata in quel momento, per rendere disponibile questa riserva di energia quando l’impianto non è in grado di coprire il fabbisogno energetico dell’abitazione (ad esempio di notte e nelle giornate nuvolose o di maltempo).

L’inverter per fotovoltaico con accumulo viene chiamato inverter ibrido, in quanto gestisce la carica e la scarica delle batterie a seconda delle circostanze. Un’altra tipologia di inverter per accumulo fotovoltaico è lo smart inverter, un dispositivo che non solo è in grado di caricare e scaricare il sistema di accumulo, ma è capace di ricaricare le batterie sia tramite l’energia elettrica generata dall’impianto fotovoltaico sia attraverso l’elettricità prelevata dalla rete elettrica quando l’impianto non sta producendo abbastanza.

Con fotovoltaico e inverter con accumulo è possibile massimizzare l’autoconsumo e il risparmio energetico, diminuendo l’energia elettrica prelevata dalla rete esterna per usufruire del massimo vantaggio in termini di ottimizzazione dei costi e riduzione della carbon footprint.

Ovviamente, bisogna valutare bene l’investimento da realizzare, analizzando con attenzione il costo di un impianto fotovoltaico e la spesa da sostenere per tutti i componenti come l’inverter in base ai vantaggi economici e ambientali che possono fornire.

Il presente testo è aggiornato a 3 Agosto 2022.

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