Discussione: SolarEdge - PARTE 3 e 4

Progettazione del sistema e utilizzazione della superficie disponibile

Oltre alle perdite di potenza ottenute dai fenomeni precedentemente descritti, l'architettura abitualmente usata per i sistemi fotovoltaici presenta una grande sfida per i progettisti e gli installatori



Per effettuare il progetto occorre tener conto che:

• la tensione della stringa non deve mai superare il massimo livello di tensione ammissibile dall'inverter in qualsiasi condizione di temperatura
• le stringhe poste in parallelo devono essere costituite dallo stesso numero di pannelli, e che tale numero dovrà essere determinato dallo spazio fisico disponibile

Ad esempio se si usano dei pannelli QCELLS con tecnologia CIGS, con:

• Pnom = 85W,
• Isc = 1,61A,
• Voc=73,4V,
• Imp=1,44A,
• Vmp=59V,
• alfa = 0,01%/°C,
• beta = -0,30%/°C e
• gamma = -0,38%/°C

con un inverter SMA SB3800, si nota come sia possibile usare stringhe con 5 o 6 moduli in serie.

Se si usano più di 5 moduli si avrà una tensione a 70°C inferiore alla tensione minima di funzionamento MPPT, mentre se si usano più di 6 pannelli si ha una tensione a vuoto a -10°C superiore alla tensione massima ammissibile.

Affinchè l'inverter possa funzionare correttamente è necessario avere almeno 8 stringhe da 5 pannelli e un massimo di 50 pannelli: le combinazioni possibile sono 5x8, 5x9, 5x10, 6x7 e 6x8 pari a 40, 45, 50, 42 e 48 pannelli.


Con i QCELLS e lo SMA non sarà possibile realizzare impianti con in numero di moduli diversi da quello indicato, come ad esempio 46.


Ciò pone dei limiti alla progettazione in quanto anche se fosse disponibile spazio sufficiente per 46 pannelli se ne dovrebbero utilizzare 45 perdendo di fatto 85 W di potenza.


Un altro problema nasce quando si hanno a disposizione più falde: in tal caso non è possibile usare un singolo inverter ma è necessario usarne uno per ogni falda per far si che ogni impianto sia costituito da pannelli aventi lo stesso orientamento e inclinazione.


Ciò pone dei limiti alle scelte con la necessità di usare inverter con minor potenza, che in genere hanno un'efficienza minore e un costo totale superiore, oppure inverter con più circuiti MPPT.

Identificazione e ricerca guasti

Un altro problema inerente le connessioni in serie-parallelo è l'impossibilità di verificare l'insorgere di problemi.

I soli dati disponibili sono la tensione, la corrente e la potenza in ingresso all'inverter, ed essi non sono sufficienti a determinare la presenza di problemi in un singolo o in pochi pannelli.

I problemi possono essere identificati solo se la perdita di potenza raggiunge o supera il 10%, e anche in questo caso sussistono difficoltà nel trovare la causa del problema.

Senza informazioni diagnostiche, la sola alternativa che si ha quando si sostetta ad un guasto è quella di rivolgersi ad un tecnico che dovrà ricercare il problema senza avere a disposizione molte indicazioni.

La ricerca può essere difficoltosa ed aumenta all'ìaumentare delle dimensioni delle stringhe e dell'impianto, e la situazione peggiora nel caso in cui nell'impianto sono presenti più stringhe in parallelo.

Ad esempio, in un sistema con 8 stringhe, la perdita di un intera stringa comporta una diminuzione del 12,5% di potenza, valore che può passare inosservato dato che tale perdita potrebbe essere causata da altri fattori.

Anche quando è possibile determinare la presenza di un guasto, le operazioni di manutenzioni sono costose in quanto richiedono la presenza di un tecnico esperto e a volte la esiste necessità di controllare molti moduli fotovoltaici.

Sicurezza



Nel corso degli anni sono stati studiati standard e procedure con i quali ridurre i rischi ma attualmente rimandono due fattori non ancora risolti:

• esiste il rischio durante l'installazione di elettrocuzione, cioè di scosse di entità tale da creare danni all'apparato respiratorio e cardiaco e ad ustioni anche di grave entità; la connessione di più moduli fotovoltaici in serie in presenza di luce potrebbe generare tensioni potenzialmente pericolose, e pur effettuando i lavori rispettando le norme di sicurezza vigenti il pericolo permane
• il rischio a cui sono sottoposti i vigili del fuoco nel caso di interventi dovuti a incendi: anche se viene tolta la tensione di rete (con conseguente spegnimento degli inverter) i cavi a cui sono connessi i moduli fotovoltaici, in condizioni di luce, saranno lo stesso sotto tensione e anche in questo caso esiste la possibilità di elettrocuzione. Molti organi stanno proponendo nuove regolamentazioni che prevedano la sospensione dell'attività dei moduli in caso di intervento sull'impianto.

SOLAR EDGE

Per eliminare tutti i problemi elencati in precedenza è necessario considerare un'architettura diversa da quella standard.

Nell'architettura proposta da SolarEdge, i moduli fotovoltaici non sono connessi direttamente uno all'altro per creare le stringhe, ma sono connessi a dei dispositivi denominati PowerBox che includono un sistema MPPT dedicato.





I powerBox ottimizzano l'energia in uscita e forniscono i dati per il monitoraggio di ogni singolo pannello fotovoltaico; hanno anche il compito di mantenere la tensione di stringa costante, indipendentemente dalle condizioni operative e dal numero e tipo di pannelli presenti nella stringa.


Poichè la tensione di ogni stringa è costante, sarà possibile adottare degli inverter che non dispongono di dispositivi MPPT e ciò consentirà di ottenere architetture più sempli e più affidabili, una maggiore efficienza e una riduzione dei costi.



I PowerBox vengono utilizzati per:

• ottimizzare la potenza resa disponibile da ogni modulo, utilizzando un diverso MPPT per ognuno di essi o, nel caso di moduli a-Si, CIS, CIGS e CdTE, per gruppi formati da 2, 3 o 4 unità
• inviare informazioni relativi alle performance ottenibili da ciascun pannello o da ciascun gruppo
• mantenere una tensione di stringa costante
• scollegare i pannelli dalla stringa in caso di problemi o di spegnimento dell'inverter

Ogni PowerBox è alimentato direttamente dal modulo o dai moduli a cui è connesso, e non richiede la presenza di cavi addizionari per il controllo.



La disponibilità di una tensione fissa di stringa offre numerosi vantaggi:

• è possibile collegare in serie pannelli con potenza e caratteristiche diverse,
• è possibile collegare in parallelo stringhe che includono un diverso numero di pannelli
• si ha l'indipendenza delle tensioni dalle variazioni della temperatura

SEGUE...

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