Sistema solare fotovoltaico

Un componente chiave in un sistema di generazione di energia solare è l'inverter fotovoltaico, che converte la corrente continua ad alta tensione generata dai pannelli solari in corrente alternata. Gli inverter fotovoltaici possono essere sostanzialmente suddivisi in tre categorie in base alla potenza nominale: inverter trifase ad alta potenza con una potenza di uscita superiore a 6 kW, inverter monofase di media potenza con una potenza di uscita compresa tra 1 kW e 6 kW e micro-inverter con una potenza di uscita inferiore a 1 kW. Negli ultimi anni gli inverter di media e bassa potenza hanno guadagnato sempre più attenzione nel mercato fotovoltaico. A causa della loro potenza relativamente bassa, questi inverter vengono utilizzati principalmente nei sistemi di generazione di energia solare distribuita all’interno delle microreti.

Come nodi di una microrete, questi inverter sono distribuiti in gran numero in una determinata area. Ad esempio, in regioni come l’Europa e gli Stati Uniti, molte famiglie installano inverter di potenza medio-bassa sui tetti. Allo stesso modo, le stazioni ferroviarie o i tetti delle fabbriche possono utilizzare un gran numero di questi inverter per formare centrali elettriche su piccola scala. Questa distribuzione capillare richiede una gestione efficace degli inverter all’interno di un’area specifica per garantire un funzionamento efficiente, sicuro e stabile, consentendo al tempo stesso una risposta tempestiva alla domanda. L'approccio gestionale prevede di dotare gli inverter di moduli di comunicazione, consentendo a un sistema di supervisione di monitorare lo stato di tutti gli inverter ed eseguire funzioni di controllo e programmazione secondo necessità.

Un metodo di comunicazione affidabile, conveniente e di facile manutenzione è essenziale per la connettività degli inverter fotovoltaici. Attualmente, i metodi più comuni includono la comunicazione wireless (ad esempio Wi-Fi, LoRa), RS485 e Power Line Communication (PLC). La comunicazione wireless elimina la necessità di cablaggio, risparmiando sui cavi di comunicazione e sulla manodopera di installazione. Tuttavia, dipende fortemente dalle condizioni ambientali ed è suscettibile alle interferenze derivanti da ostruzioni dei pannelli solari e disturbi elettromagnetici.

RS485 offre una comunicazione stabile e forti capacità anti-interferenza, ma comporta costi significativi e rischi potenziali sia durante l'installazione iniziale che durante il successivo funzionamento e manutenzione. Al contrario, il PLC utilizza le linee elettriche esistenti per la trasmissione dei dati, eliminando la necessità di cavi aggiuntivi, riducendo i costi di manodopera e materiale e consentendo una comunicazione efficace a un costo inferiore offrendo allo stesso tempo una maggiore affidabilità rispetto alle soluzioni wireless.

Integrando un modulo PLC, il sistema di inverter fotovoltaici diventa un nodo della microrete, in grado di ricevere tutti i dati trasmessi sulla rete intelligente. Ciò facilita un’ulteriore espansione funzionale in futuro.

La Figura 1 mostra uno schema a blocchi di un sistema regionale per apparecchiature di generazione di energia fotovoltaica con funzionalità PLC. In questa configurazione, i dispositivi ricetrasmettitori PLC sono installati su inverter fotovoltaici collegati alla rete all'interno di un'area definita, formando una topologia di comunicazione che utilizza le linee elettriche come bus di comunicazione. Tra un certo numero di dispositivi entro una determinata distanza, è necessario un modem ricetrasmettitore per eseguire l'elaborazione dei dati all'interno dell'area. Inoltre, è possibile aggiungere un computer di supervisione per trasmettere i dati attraverso la rete di livello superiore.