Inverter: Conversione da DC a AC
Gli inverter sono componenti essenziali nei sistemi di energia solare, convertendo la corrente continua (DC) proveniente dai pannelli solari o dalle batterie in corrente alternata (AC), compatibile con gli elettrodomestici e la rete elettrica. Questa conversione è fondamentale poiché la maggior parte dei dispositivi domestici e delle reti opera con energia AC.
DC vs. AC: Le Basi
La corrente continua (DC) è caratterizzata da una tensione e una corrente costanti che scorrono in una sola direzione. L’energia DC è comunemente usata in dispositivi elettronici come batterie, sensori e motori, dove è necessaria una fornitura di energia stabile.
La corrente alternata (AC), invece, oscilla nel tempo, seguendo un’onda sinusoidale, rappresentata da una linea verde su un grafico. Nella maggior parte dei paesi, l’energia AC opera a una frequenza di 50 o 60 Hz, il che significa che completa 50 o 60 cicli al secondo. L’energia AC è lo standard per gli elettrodomestici e le reti elettriche perché può essere facilmente trasformata in diverse tensioni e livelli di potenza usando trasformatori e inverter.
Onda Sinusoidale Pura vs. Modificata
Quando si tratta di inverter, l’onda di uscita è un fattore critico da considerare. Gli inverter a onda sinusoidale pura producono un’onda liscia e periodica che assomiglia molto all’energia AC fornita dalla rete. Questo tipo di inverter è ideale per dispositivi elettronici sensibili e apparecchiature, tra cui frigoriferi, condizionatori d’aria e computer. Questi dispositivi sono progettati per funzionare con un’onda sinusoidale pura, garantendo prestazioni ottimali e longevità.
Il grafico c) mostra un’onda sinusoidale pura (pulita, precisa). Un’onda sinusoidale pura è un segnale che viene descritto matematicamente dalla funzione seno e ha una forma periodica liscia. Il suo grafico assomiglia a un’onda che si ripete continuamente con lo stesso periodo, ampiezza e fase.
Gli inverter a onda sinusoidale modificata, tuttavia, generano un’onda che non è altrettanto liscia e può causare problemi con alcuni apparecchi. Sebbene possano essere utilizzati con dispositivi più semplici come luci LED, caricatori per telefoni e piani cottura elettrici, non sono raccomandati per apparecchiature con carichi induttivi o motori, poiché ciò può comportare un funzionamento improprio, un aumento del rumore e danni potenziali nel tempo.
I grafici a) e b) mostrano onde sinusoidali modificate, che hanno deviazioni diverse rispetto a un’onda sinusoidale pura. Un’onda sinusoidale modificata è un tipo di corrente che assomiglia a un’onda sinusoidale ma ha una minore precisione e transizioni irregolari tra i picchi e gli zeri. Può essere prodotta utilizzando un insieme di segnali rettangolari composti da diverse frequenze e ampiezze.
Quali Sono i Parametri della Rete Locale e degli Elettrodomestici?
Le reti locali e gli elettrodomestici sono stati progettati per decenni per funzionare con onde sinusoidali pure, quindi è essenziale acquistare un inverter che fornisca un’onda sinusoidale pura.
Cosa succede se un elettrodomestico viene collegato a un inverter con un’onda sinusoidale modificata? La maggior parte degli apparecchi con carichi induttivi e motori (caldaie a gas, frigoriferi, condizionatori d’aria, pompe, computer) non funzionerà correttamente e potrebbe produrre rumori insoliti, portando eventualmente a guasti.
I dispositivi che possono funzionare su un’onda sinusoidale modificata includono lampade LED, caricatori per telefoni e forni elettrici, che potrebbero funzionare correttamente con un’onda sinusoidale modificata.
La maggior parte degli elettrodomestici è progettata per funzionare con un’onda sinusoidale pura, il che rende cruciale selezionare un inverter che corrisponda alle specifiche della rete elettrica della tua casa.
Tipi di Inverter con Onda Sinusoidale Pura
Poiché gli elettrodomestici richiedono tipicamente un’onda sinusoidale pura, ci concentreremo solo sugli inverter che forniscono questa.
Gli inverter sono classificati nei seguenti tipi:
UPS Interattivo OFF-line (Alimentatore di Continuità Ininterrotto): Include un inverter, a volte un stabilizzatore di tensione per la rete (AVR), un cavo “di ingresso” dalla rete (AC in), una presa “di uscita” per il carico (AC out), cavi di ingresso per batteria UPS con batteria esterna, e un caricabatterie dalla rete.
- UPS OFF-line vs. ON-line: Oltre agli UPS OFF-line, esistono gli UPS ON-line o a doppia conversione. La differenza è che l’UPS OFF-line passa all’operazione a batteria in 20 ms quando la rete va giù, mentre l’UPS ON-line passa in 0 ms, il che è cruciale per alcuni dispositivi sensibili.
- UPS di Piccola Capacità: Questi sono spesso dotati di una batteria integrata con sufficiente capacità per alimentare il carico per 5-15 minuti, consentendo il tempo necessario per spegnere correttamente un computer, una macchina o simili. Questi UPS generalmente hanno un’onda sinusoidale modificata, quindi non li discuteremo in dettaglio.
Inverter Solare OFF-line Autonomo (UPS per pannelli solari): Composto da un inverter, un caricabatterie dalla rete, un controller di carica solare PWM o MPPT (uno o più ingressi), ingresso per batteria, ingresso rete AC (uno o più), uscita carico AC (uno o più), e varie porte di comunicazione. Esistono anche versioni ON-line di tali inverter, anche se la tecnologia è spesso pseudo-online.
Inverter Grid-Tie (online): Include un inverter, un controller solare MPPT (uno o più), e un’unità di sincronizzazione con la rete. Non è possibile collegare una batteria a questo tipo di inverter.
- Applicazioni:
- Generazione di energia per la vendita alla rete.
- Quando collegato a un limitatore di generazione speciale, la maggior parte dei modelli può alimentare i consumatori domestici quando la rete è connessa.
- Per le aziende con tariffe elevate, riduce i costi dell’elettricità quando collegato a un limitatore di generazione.
- Può aumentare la potenza per l’autoconsumo quando
- Applicazioni:
l’energia della rete è limitata (richiede un limitatore di generazione).
Svantaggi: Il principale svantaggio di questo inverter è che smette di funzionare quando la rete va giù e non consente la connessione della batteria.
Microinverter: Questi sono una sottocategoria degli inverter grid-tie, ma si collegano a uno o due pannelli solari invece di un grande array.
- Inverter Ibrido (grid tie + offline): Combina tutti gli altri tipi di inverter con la capacità di generare energia per la rete. Include un inverter, un controller solare MPPT (uno o più), ingresso per batteria, un’unità di sincronizzazione con la rete, ingresso rete AC (uno o più), uscita carico AC (uno o più), e varie porte di comunicazione.
- Importante: Alcuni venditori potrebbero etichettare erroneamente qualsiasi inverter con ingresso solare come inverter ibrido, ma questo non è corretto.
- Applicazioni:
- Generazione di energia per la vendita alla rete.
- Risparmio energetico per famiglie o aziende consumando parzialmente o completamente energia solare.
- Vantaggi: Combina tutti gli altri tipi di inverter, funziona sia quando la rete è disponibile che quando non lo è, e alcuni modelli possono funzionare senza batteria, utilizzando solo i pannelli solari.
- Svantaggi: Il principale svantaggio è che questi inverter sono più costosi rispetto ad altri tipi.
In conclusione, esiste un tipo specifico di inverter adatto a ogni compito, oppure un inverter ibrido universale può sostituire qualsiasi tipo di inverter a un prezzo leggermente più alto.
Conclusione
Selezionare l’inverter giusto per la tua casa o azienda è fondamentale per garantire l’efficienza e la longevità del tuo sistema di energia solare. Sebbene gli inverter a onda sinusoidale modificata possano essere più economici, non sono adatti per tutte le applicazioni. Gli inverter a onda sinusoidale pura sono la scelta migliore per la maggior parte degli elettrodomestici, soprattutto per quelli con motori o elettronica sensibile. Per le migliori prestazioni e affidabilità, considera le tue esigenze energetiche specifiche e i tipi di dispositivi che intendi alimentare quando scegli un inverter.
