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Inverter: qual è la taglia giusta in funzione del campo solare?
Giugno 7, 2023 · 4 minuti
Il corretto dimensionamento degli inverter
Una domanda che ci poniamo ogni volta che progettiamo e realizziamo un impianto fotovoltaico è: “Qual è la taglia giusta di inverter in funzione del campo solare?”. Abbiamo provato a dare una risposta a questa domanda attraverso l’analisi statistica dei dati estratti dal nostro portafoglio attualmente costituito da 15 impianti fotovoltaici attivi di proprietà. Specifichiamo che si tratta di impianti di taglia industriale realizzati principalmente su copertura.
In particolare per ciascun impianto abbiamo posto l’attenzione sulla potenza massima sviluppata dallo stesso, e per quante ore durante l’anno si è raggiunta quella determinata potenza.
Gli impianti fotovoltaici non possono infatti raggiungere mai la potenza nominale a causa di vari fattori, tra cui le perdite di conversione DC/AC degli inverter. La potenza di picco dei moduli è inoltre calcolata in condizioni standard STC (Standard Test Condition), ovvero con temperatura pari a 25 °C, irraggiamento pari a 1.000 W/m2 e AM (Air Mass) pari a 1,5. Si tratta tuttavia di condizioni ideali di laboratorio.
Date queste premesse è evidente come sia possibile installare, nella realizzazione di impianti fotovoltaici, inverter di potenza leggermente minore rispetto alla potenza del campo solare. Ma di quanto possiamo “sottostimare” la potenza degli inverter?
La finalità dell'analisi è stata comprendere quali possano essere le taglie di inverter ottimali in base alle caratteristiche di esposizione e di inclinazione dei vari impianti. Si tratta infatti di individuare il miglior compromesso tra punto di funzionamento ottimale degli inverter, eventuali "tagli" di potenza ed investimento.
Analisi dei dati
Attraverso i software di monitoraggio degli inverter, abbiamo esportato la potenza media AC (Corrente Alternata) e DC (Corrente Continua) generata dai nostri impianti con frequenza quart’oraria per un intero anno. Abbiamo poi trasformato questi dati in percentuale rispetto alla potenza di picco installata di ciascun campo solare.
Dai dati ricavati abbiamo creato per ciascun impianto un modello grafico in cui sull’ascissa abbiamo disposto gli intervalli di potenza espressi come percentuale della potenza nominale dell'impianto, e sull’ordinata il tempo. In questo modo abbiamo potuto ottenere la frequenza oraria di tali intervalli di potenza.
Analizzando i modelli grafici elaborati, relativi ad impianti con posizione, orientamento ed inclinazione non omogenei, abbiamo potuto dedurre in modo statisticamente significativo che, su base annuale, raramente viene superato l’80-85% della potenza nominale del campo solare.
Di seguito riportiamo un esempio di istogramma per uno dei nostri impianti fotovoltaici, ampiamente rappresentativo dell'intero portafoglio. Tale impianto-tipo è localizzato in provincia di Torino, ha una potenza di campo solare pari a 300 kWp, inclinazione del tetto di 7°, il 60% dei moduli esposti a Sud/Est con azimut -15° e il 40% dei moduli esposti a Nord/Ovest con azimut +165°.
Come di può evincere dal grafico riportato, l'impianto fotovoltaico selezionato produce (lato AC degli inverter) per la maggior parte di ore dell'anno una potenza compresa fra lo 0% e il 5% della potenza nominale del campo solare, mentre è evidente come raramente si superi l'80% della potenza nominale.
Conclusioni
Mettendo a confronto i dati ricavati dai 15 impianti analizzati con la potenza dell’inverter, si può calcolare quanta energia viene “tagliata” nel caso in cui si diminuisca tale potenza. Gli impianti fotovoltaici del nostro portafoglio, avendo diverse esposizioni e inclinazioni, restituiscono risultati leggermente diversi ma comunque comparabili.
In media per non avere "tagli" di potenza e quindi di energia prodotta, la taglia dell’inverter normalmente non deve essere inferiore all’80% circa della potenza del campo solare.
Per avere invece tagli di potenza ed energia “accettabili” la taglia dell’inverter deve essere compresa tra il 70% e l’80% circa della potenza del campo solare. Abbiamo considerato come "accettabile" una mancata produzione complessiva inferiore a 1 MWh/anno. Tale valore-limite di fatto rende non conveniente installare un inverter supplementare per aumentare la produzione di un impianto di taglia industriale.
In altre parole, l'installazione di un inverter supplementare non completamente sfruttato andrebbe ad allungare il payback dell'impianto stesso. Occorre inoltre considerare che la curva del rendimento degli inverter presenta normalmente i migliori valori per elevati livelli di "saturazione" della potenza della macchina.
In conclusione, l'analisi statistica sul nostro portafoglio di impianti fotovoltaici ci suggerisce che, tenuto conto di i) entità dell'investimento, ii) mancata produzione, iii) curva di rendimento, possiamo individuare i migliori valori di payback per taglie di inverter comprese fra il 70% e il 90% della potenza nominale del campo solare. Quest'ultimo valore dovrà in ogni caso essere stimato puntualmente di volta in volta tenendo conto delle specificità di ciascun contesto di installazione.
Chi siamo
Ceresa Next è una società di servizi con sede a Torino, leader nel fotovoltaico industriale e operativa prevalentemente in Piemonte e Nord-Ovest d'Italia. Gli impianti fotovoltaici industriali sono realizzati da Ceresa Next attraverso contratti EPC, Engineering Procurement & Construction. In alternativa possono essere offerte soluzioni finanziarie quali noleggio operativo oppure PPA, Power Purchase Agreement.
