Come componente fondamentale della generazione di energia fotovoltaica, il ruolo principale dell'inverter è quello di convertire la corrente continua proveniente dai moduli fotovoltaici in corrente alternata. Attualmente, gli inverter comunemente presenti sul mercato si dividono principalmente in inverter centralizzati, inverter di gruppo in serie e inverter distribuiti di nuova generazione.
Come funziona:
• Inverter in serie: una serie di celle fotovoltaiche vengono collegate a un ingresso CC ad alta tensione e successivamente convertite in uscita CA.
• Inverter in parallelo: più celle fotovoltaiche sono collegate in parallelo per aumentare la corrente totale, che viene poi convertita in una corrente alternata in uscita.
· Inverter a ponte: utilizzo di un circuito a ponte per la conversione da corrente continua a corrente alternata.
• Inverter a media frequenza: converte l'ingresso CC in CA a media frequenza, che viene poi convertita nel trasformatore per ottenere l'uscita CA desiderata.
In base alla forma d'onda di uscita:
• Inverter a onda sinusoidale: l'uscita è un'onda sinusoidale pura, adatta ai requisiti di qualità dell'energia delle applicazioni più esigenti.
• Inverter sinusoidale modificato: la forma d'onda in uscita è una forma d'onda sinusoidale modificata, con alcune componenti armoniche eliminate per la maggior parte delle applicazioni domestiche e commerciali.
• Inverter a onda quadra: la forma d'onda in uscita è quadra, semplice ed economica, ma introduce più armoniche.
• Inverter a modulazione di larghezza di impulso (PWM): utilizzo della tecnologia PWM ad alta frequenza per produrre una forma d'onda di uscita quasi sinusoidale.
In base ai campi di applicazione:
· Inverter indipendente: per sistemi di generazione di energia autonomi, indipendenti dalla rete elettrica principale, come illuminazione, alimentazione elettrica, ecc.
• L'inverter solare: collega l'energia fotovoltaica alla rete elettrica principale e immette l'energia in eccesso nella rete quando non è necessaria, oppure preleva energia insufficiente dalla rete.
• Inverter per microreti: un sistema di microrete può realizzare la connessione in rete e la gestione, collegando diverse fonti di energia (come solare, eolica, ecc.) e carichi.
Queste sono alcune categorie comuni di inverter solari. I diversi tipi di inverter presentano caratteristiche e scenari di applicazione differenti. È necessario selezionare il tipo di inverter più adatto in base alle esigenze specifiche e agli scenari di applicazione.
A cosa serve l'inverter solare?:
L'inverter solare viene utilizzato per convertire la corrente continua (CC) generata dai pannelli fotovoltaici (pannelli solari) in corrente alternata (CA). I pannelli fotovoltaici convertono la luce solare in corrente continua e l'inverter solare converte tale corrente continua nella corrente alternata che normalmente utilizziamo per alimentare case, industrie e aziende.
Le funzioni principali di un inverter solare sono le seguenti:
1. Conversione di potenza: la corrente continua (CC) prodotta dai pannelli solari viene convertita in corrente alternata (CA) per soddisfare le esigenze della rete elettrica. La corrente alternata (CA) è la forma di energia elettrica utilizzata nella vita quotidiana e nella produzione industriale.
2. Connessione alla rete: per i sistemi fotovoltaici connessi alla rete, l'inverter solare può immettere l'energia in eccesso nella rete per ridurre la dipendenza da essa e generare un certo quantitativo di entrate online.
3. Gestione dell'energia: l'inverter solare è generalmente in grado di monitorare e gestire l'impianto fotovoltaico, controllando in tempo reale lo stato, la corrente, la tensione, ecc. del pannello fotovoltaico, per fornire agli utenti la possibilità di monitorare e ottimizzare le prestazioni degli impianti fotovoltaici.
4. Funzioni di protezione: l'inverter solare è generalmente dotato di protezione da sovraccarico, protezione da cortocircuito, protezione da sovratensione, protezione da sottotensione, ecc., per garantire il funzionamento sicuro dell'impianto fotovoltaico.
In sintesi, l'inverter solare svolge un ruolo cruciale nei sistemi fotovoltaici, convertendo l'energia luminosa in corrente alternata utile, consentendo così di utilizzare l'energia solare per la produzione di energia elettrica e l'immissione in rete, al fine di raggiungere gli obiettivi di sviluppo sostenibile, risparmio energetico e riduzione delle emissioni.
Le principali materie prime utilizzate nella produzione di un inverter includono le seguenti categorie:
1. Dispositivo a semiconduttore: il componente chiave dell'inverter è il dispositivo a semiconduttore di potenza, che in genere utilizza un transistor di potenza (IGBT) o un transistor a effetto di campo a semiconduttore a ossido di metallo (MOSFET). Questi dispositivi vengono utilizzati per convertire l'energia elettrica da corrente continua (CC) a corrente alternata (CA).
2. Condensatori e induttori: condensatori e induttori vengono utilizzati anche negli inverter per immagazzinare e filtrare l'energia elettrica. I condensatori uniformano la tensione e la corrente in uscita, mentre gli induttori filtrano i rumori ad alta frequenza e le armoniche.
3. Dissipatore di calore e materiale di dissipazione: Il dispositivo di potenza all'interno dell'inverter produce molto calore, pertanto è necessario un dissipatore di calore e un materiale di dissipazione adeguato per ridurne efficacemente la temperatura e garantire il normale funzionamento del dispositivo. I dissipatori di calore sono generalmente realizzati in alluminio o rame per fornire una superficie di raffreddamento sufficiente.
4. PCB (Printed Circuit Board): Il PCB è il supporto per l'installazione e il collegamento dei componenti elettronici nell'inverter, e presenta una buona conduttività elettrica e resistenza meccanica. La progettazione del circuito dell'inverter si baserà sui requisiti di potenza e sul layout del circuito per il cablaggio e i collegamenti corrispondenti.
5. Componenti elettronici e componenti del circuito: l'inverter necessita inoltre di una varietà di componenti del circuito, come diodi, resistori, trasformatori, fusibili, connettori, ecc., per il controllo, la protezione e il collegamento del circuito.
Inoltre, l'involucro dell'inverter è solitamente realizzato in materiali metallici, come lega di alluminio o lamiera d'acciaio, utilizzati per fornire una buona protezione meccanica e prestazioni di dissipazione del calore.
Questi sono i principali materiali grezzi dell'inverter; tali materiali, nella progettazione e nella produzione dell'inverter, svolgono un ruolo importante nel garantire le prestazioni e l'affidabilità dell'inverter stesso.
