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Ottimizzatori per Fotovoltaico, come aumentare il rendimento impianto

Ultimo aggiornamento: 19-01-2016
Voto:4/5 (7705 voti)

Cosa sono gli ottimizzatori per fotovoltaico? Come possono aiutarci ad aumentare il rendimento del nostro impianto?

Per chi ha già un impianto fotovoltaico, per chi ha già scelto di investire in un impianto solare, è fondamentale tenere sotto controllo il rendimento dell’impianto per un motivo molto semplice: la buona riuscita dell’investimento dipende da quanto l’impianto sarà in grado di produrre per i propri consumi, prima di tutto, e per l’immissione di energia in rete.

L’autoconsumo e la cessione di energia alla rete saranno infatti i fattori che determineranno il rientro dall’investimento in un arco di tempo accettabile.

 

Perchè è importante ottimizzare in ogni momento il rendimento impianto

Una volta fatto l’investimento, ogni chilowattora non prodotto è un chilowattora perso in termini di “risparmio in bolletta”. Ogni chilowattora perso è un “costo in bolletta”. L’energia prodotta, autoconsumata o immessa in rete, è infatti il fattore che permetterà di rientrare in tempi rapidi dall’investimento fotovoltaico. Più energia si produrrà, più si avrà la possibilità di autoconsumare l’energia auto-prodotta, più si ridurranno i tempi di ritorno economico dell’investimento. Più energia si produce, inoltre, più si otterranno benefici dal meccanismo di rimborso dello scambio sul posto.

Per questo motivo, ad impianto in funzione, è importante avere “un occhio di riguardo” verso queste due attività:

  • monitorare costantemente la produzione fotovoltaica,
  • aumentare il più possibile il rendimento dell’impianto.

Attraverso l’utilizzo di ottimizzatori per fotovoltaico è possibile svolgere entrambe queste funzioni.

 

Cosa sono gli ottimizzatori per fotovoltaico?

ottimizzatori per fotovoltaico

Gli ottimizzatori per gli impianti fotovoltaici sono dei piccoli apparecchi, delle piccole scatole in plastica, che si applicano sul retro di ogni pannello fotovoltaico. Ognuna di queste “scatoline” contiene una scheda elettronica in grado di svolgere alcune interessanti funzioni:

  • trasmettere, via wireless e in tempo reale, ad una centralina i dati di produzione di ogni singolo modulo,
  • tenere sempre ottimale il rendimento del singolo pannello, agendo “in maniera dinamica” su corrente e tensione in relazione alle condizioni di produzione del pannello stesso.

Con un ottimizzatore di potenza, anche in caso di ombreggiamenti, sporcizia o altri fattori che ostacolano la produzione, ogni modulo sarà in grado di “dare sempre il massimo”. Sarà in grado di lavorare sempre al suo “punto di lavoro ottimale” per non ostacolare la produzione dell’intera stringa e dell’intero impianto fotovoltaico.

Vediamo meglio come funziona un ottimizzatore, senza entrare troppo nel tecnico.

 

Un solo pannello fotovoltaico può compromettere il funzionamento ottimale dell’intero impianto

Il malfunzionamento di un singolo pannello è come un “collo di bottiglia”: il flusso di energia elettrica che passa ed aumenta di modulo in modulo (i moduli sono infatti collegati in serie), può venire sensibilmente ridotto se un pannello non compie bene la sua funzione. Il basso rendimento di un singolo pannello può dipendere da un ombreggiamento passeggero, da sporcizia o da un effettivo malfunzionamento o guasto.

Ogni pannello è infatti, oltre che produttore di energia in corrente continua, un conduttore di corrente elettrica. Questo infatti riceve corrente dal pannello precedente e la invia “maggiorata” al pannello successivo. Se il modulo non funziona bene, si riduce il flusso di corrente prodotta. In questo modo viene quindi compromessa la produttività dell’intera stringa (una “stringa” è una fila di moduli fotovoltaici collegati in serie).

Dunque: il malfunzionamento di un singolo pannello compromette l’efficienza della stringa in cui si trova. E questa, a sua volta, compromette il rendimento dell’intero impianto.

Per questo motivo più l’impianto fotovoltaico è grande più diventa necessario ottimizzarne la produzione attraverso l’utilizzo di ottimizzatori di potenza. Questo utile strumento sarà in grado infatti di agire in tempo reale sui singoli moduli con rendimenti inferiori alla propria potenza nominale e permetterà un intervento tempestivo ed automatizzato per farli funzionare sempre al loro “punto di lavoro ottimale”.

 

A cosa servono gli ottimizzatori per fotovoltaico

Servono a produrre più energia, in ogni condizione. Gli ottimizzatori per fotovoltaico aumentano il rendimento dell’intero impianto anche fino al 25%.

Come detto: gli ottimizzatori per il fotovoltaico servono a garantire in ogni istante la massima produttività possibile dei singoli moduli fotovoltaici e dell’impianto stesso. Ogni modulo, infatti, non sarà più un semplice “attuatore” passivo, ma inseguirà in tempo reale sempre il punto di lavoro ottimale in base alle condizioni produttive. Per  i più tecnici, si tratta dello stesso principio del MPPT (Maximum Power Point Tracking) degli inverter fotovoltaici.

Non solo: gli ottimizzatori servono anche a monitorare in tempo reale la produzione dei singoli pannelli attraverso un collegamento wireless ad una centralina di raccolta dati. Grazie a questo sistema di monitoraggio a livello di modulo si potrà individuare tempestivamente il singolo pannello responsabile del calo produttivo.

Come detto, inoltre, l’ombreggiamento passeggero o il malfunzionamento di un singolo pannello, può causare la perdita di produzione sull’intero impianto. Se le cause sono facilmente individuabili sui piccoli impianti, sulle grandi installazioni le cause dei cali di rendimento non sono sempre facilmente individuabili senza un adeguato sistema di monitoraggio a livello di singolo pannello.

“Tecnologie energetiche pulite, fotovoltaico, fonti rinnovabili: queste le leve per uno sviluppo sostenibile e consapevole. Il giornalismo ambientale e le nuove tecnologie sono ottimi strumenti di condivisione per tracciare nuove strade”

Alessandro Fuda

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13 Commenti

  1. gipi, il 20 Gennaio 2016 ore 16:48

    Ciao a tutti.

    Forse colgo l’occasione di inaugurare questa “stringa dei commenti”

    Ho dato uno sguardo anche all’ ARTICOLO CORRELATO .

    Io credo che l’articolo di testa avrebbe dovuto essere NON “COME AUMENTARE IL RENNDIMENTO DELL’IMPIANTO” ma “COME MANTENERE AL MASSIMO IL RENDIMENTO DELL’IMPIANTO E RIDURRE AL MINIMO LE PERDITE OCCASIONALI”

    Se cosi’ è ,allora la notizia, pur di qualche interesse, assume tutta una diversa dimensione pratica.

    Salto i dettagli di modifica impiantistica che sarebbero richiesti, modulo per modulo, su tutti i moduli di un impianto già esistente(bisognerebbe smontarli uno per uno e nella scatola morsetti posteriore collocare un “dispositivo” non meglio definito……..

    Oppure,forse se ho capito bene,scollegare tutti i pannelli che sono in catena in serie tra loro (STRINGA) e ricollegarli ciascuno singolarmente a un unico CAPOSALDO MULTIMORSETTO. Un lavoretto da niente…..

    Forse non tutti lo sanno(io senza volerlo lo ho scoperto controllando i pannelli quando me li installavano) ma i pannelli, nella loro scatola di allaccio posteriore, possono essere provvisti di “DIODI” che permettono di SALTARE eventuali SBARRAMENTI O STRETTOIE generati da ombre o da danneggiamenti di singole PICCOLE FILE DI CELLE ALL’INTERNO DEL PANNELLO con una minimissima perdita di Energia.

    Imiei pannelli da 60 celle sono divisi, al loro interno, in 3 ministringhe da 20 celle e ogni ministringa è fornita di un DIODO DI BY-PASS (in tutto 3 diodi a pannello) che io stimo per la portata di 20A (Ampere).

    Penso che un dispositivo “PASSIVO” di questo tipo ,che non costa praticamente nulla se installato dal costruttore del pannello,sia più che sufficiente allo scopo.

    Tuttavia,per chi vuole essere assillato dal suo FV più di quanto lo sia dalla moglie, l’OTTIMIZZATORE può essere caldamente consigliato.

    • Andrea, il 3 Maggio 2016 ore 10:57

      Grande, hai centrato il problema, e perché non ci mettiamo pure un sistema ad inseguimento per tenere i pannelli orientati verso il sole? pazzie, la gestione della struttura, gli attuatori sciastare. Diciamo che tutti i pannelli da 60 celle sono configurati in tre stringhe in serie con diodi di bypass…
      Poi, le correnti non si sommano (perché i pannelli della stringa sono in serie) sono le tensioni che si sommano! è vero che quando una foglia copre una parte di una delle sessanta celle limita la sua corrente e quindi quella di tutta la “mini” stringa (20 celle), in quel caso interviene il diodo di bypass che consente alla stringa di funzionare alla piena potenza meno un terzo di pannello…
      Ma quale è l’efficienza di questi “ottimizzatori”? Perché, metti leva metti leva fai presto a levare un 5% all’impianto, così, solo comprando e montando 28 ottimizzatori (ho 28 pannelli), ma poi quanto costano? allora mettiamo direttamente un inverter per ogni pannello, esistono, compriamoli!

    • gipi, il 3 Maggio 2016 ore 19:55

      Ciao Andrea

      Sono stato attratto dal “richiamo” (banner) apparso quest’oggi sulla pagina di apertura del Sito e così sono andato a vedere quale altro “sconsiderato”,oltre a me, si prendeva la briga di dire qualcosa sull’argomento dell’Articolo di Testa di questa “striscia”.

      Giusta anche la tua puntualizzazione sul fatto che i Pannelli, montati in serie tra loro, non “sommano” le loro “CORRENTI” (amperaggio) ma solamente i loro TENSIONI (voltaggio). Io avevo lasciato correre l’imprecisione per non esagerare e badare al “sodo”.

      Per i singoli Pannelli forniti di “Microinverter individuale a bordo pannello”, qualcuno li ha già montati. E’ stato scritto da qualche parte nel Sito , credo nella Striscia che riguarda l’ Accumulo Fotovoltaico. La cosa mi era sembrata abbastanza bizzarra, tecnicamente parlando, però se ne vedono e sentono tante che, in mancanza soprattutto di riferimenti ai costi e alle problematiche e costi del Controllo di Supervisione Remoto, mi ero limitato a mettere il fatto nel magazzino della mia memoria.

      Concludendo : SIAMO DACCORDO AL 100% . Per il resto delle varie proposte tecniche più o meno sofisticate o di avanguardia che offre continuamente il Mercato : BOH….. BRAVO CHI CI CAPISCE QUALCOSA (soprattutto quando non si parla minimamente dei costi).

      • Alessio, il 24 Giugno 2017 ore 09:09

        In questi commenti nessuno sa di cosa si stia parlando nell’articolo gli ottimizzatori regolano la tensione sulla stringa e se la tensione dei vostri pannelli cala per sporcizia o per diodi bruciati tutta la vostra stringa produrrà meno mentre con gli ottimizzatori solo quel pannello dara meno e gli altri continueranno la loro produzione al massimo. Il costo di un ottimizzatore per i pannelli da 200W a 300W x un’azienda è di 38,40€. Il problema è l’installazione che vanno sotto i pannelli.

        • gipi, il 26 Giugno 2017 ore 21:00

          Ciao Alessio

          Poiché 2 dei 3 commenti soprastanti sono i miei, e comunque anche il 3° (Andrea) mi sembra corretto, PER CORTESIA POTRESTI DIRCI QUALI “FESSERIE” POSSIAMO AVER DETTE RISPETTO AL TUO PUNTO DI VISTA ????

          Solo per inciso, dove tu dici di possibili DIODI DEI PANNELLI BRUCIATI, allora se ci si deve mettere al sicuro da queste cose possiamo dirci già rovinati in partenza (con tutti i diodi, resistenze , condensatori, circuiti integrati che sono certamente presenti dentro la scatoletta di un Ottimizzatore).

          Comunque I DIODI DEI PANNELLI sono generalmente di dimensione meccanica relativamente grande e, essendo senza particolari siglature, si suppone siano tutti rigorosamente Cinesi o consimili. All’occhio di chi “mastica” almeno un minimo di Elettronica appaiono come qualcosa che potrebbe avere una Portata di Lavoro di intorno ai 50 A.
          Ora tutto può essere, ma sarebbe assurdo se un costruttore di pannelli si giocasse il valore di un intero pannello (moltiplicato per qualche milione di pannelli) montando diodi scadenti che, da “sciolti” a lui possono costare (in Cina alla fonte) 0,02 € l’uno.

          Comunque cerchiamo di dare una definizione elettrotecnica possibilmente precisa della situazione di lavoro di ciascuno dei detti DIODI :

          CONDIZIONE TIPICA PER STRINGA MASSIMA DA 20 PANNELLI (da 250 W – 30 V – 8,33 A) : 600 V x 8,33 A = 5000 W

          Dato che ogni pannello possiede 3 Diodi ogni Diodo bypassa (quando serve, e forse mai nella sua vita) una Ministringa del Pannello che normalmente genera una sua propria Tensione di 10 V (10 V x 3 Ministringhe in serie = 30 Vpannello).

          Quindi uno qualsiasi dei Diodi, quando viene “forzato ad aprirsi/condurre”, a causa della TOTALE mancanza di collaborazione della Ministringa che lui può bypassare, dovrà permettere il passaggio di 8,33 A (rispetto alla sua possibilità pratica di 50 A) e sarà sottoposto ad una irrisoria differenza di Tensione di 10 V.

          Per non farci mancare nulla diciamo anche che, tipicamente, la Caduta di Tensione di un Diodo che va in “conduzione” è di 0,5V (quasi indipendentemente dall’Amperaggio che lo attraversa). Pertanto, qualora il Diodo entri in funzione a “conduzione totale”, si avrà una Perdita di Energia di 8.33 A x 0,5 V = 4,165 Watt per ogni Diodo che passa allo stato di “conduzione” e questo quando il FV è al suo massimo di Potenza Produttiva (5000 W nel caso di questo esempio).

          Se non ci si può fidare di Diodi in queste condizioni di lavoro allora è meglio “chiudere baracca”.

          Comunque, in relazione alla detta Stringa di 20 Pannelli la spesa netta “per l’Azienda” sarebbe di 38,4 x 20 =768 € poi resta tutto il montaggio sul retropannello, il materiale di cablaggio in più e la relativa manodopera per il montaggio. Diciamo che “l’Azienda” se la cava con 1000 €. A chi si compera l’Impianto nuovo COMPLETO DI OTTIMIZZATORI il tutto costerà almeno 1500 € (dei quali, 750, gentilmente “spesati” in 10 anni dallo Stato Italiano)

          Dunque, se qualcuno soffre di ombreggiamenti ineliminabili o di impianti con pannelli distribuiti a piccoli gruppi su “tetti difficili” gli resta EFFETTIVAMENTE la sola via degli OTTIMIZZATORI.

          In tutti gli altri casi si può farne tranquillamente a meno.
          Poi, se uno si vuole situare al TOP (Trop-po), spendendo quello che si deve spendere, nessuno glielo vieta.

        • gipi, il 4 Luglio 2017 ore 17:05

          Ciao Alessio

          Rivedendo con più attenzione tra le mie varie documentazioni e appunti cartacei mi sono accorto di aver commesso un errore che devo correggere.
          Sostanzialmente non cambia molto, però è meglio farlo !!

          Nei Pannelli del mio Impianto (“SUNEKA” ; 240 Wp ; Silicio policristallino) ai quali mi riferivo seppure senza citarli), ogni “by-pass” di ministringa pannello è costituito da 2 diodi in parallelo (totale 6 diodi/pannello).

          Ciascun diodo ha la “portata nominale” di 10 A a 50 V per cui, con due in parallelo, la potata risulta di 20 A .
          La sigla di riferimento del Diodo è : 10SQ050. Tali Diodi sono di tipo specifico per i Pannelli FV e sono facilmente reperibili anche sul nostro mercato (fare ricerca su Internet) ma a noi costano intorno ad 1 € cad.

          Per tutti gli altri Dati di dettaglio sono disponibili le tabelle consultabili all’Indirizzo :
          http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=10sq050
          e scaricando il successivo “pdf” della lista alla voce “10A,50V PhotoVoltaic Bypass Schottky Barrier Rectifier Diode .

  2. Giuseppe, il 11 Luglio 2016 ore 20:15

    Mancando i prezzi e modelli delle apparecchiature, si fa in modo che l’utente non possa valutare ne la spesa di un evemtuale i tervento migliorativo e ne i prezi del libero mercato, contravvenendo ai più elementari primcipi della libera concorrenza, potendo così calmierare i prezzi al livello più conveniente per le ditte instalatrici e non conveniente per l’utente. In pratica la solita lobby dei furbetti, ma questa storia deve finire !

  3. carosso, il 14 Luglio 2019 ore 19:14

    Chiedo scusa visto che si stà discutendo su pannelli fotovoltaci io vorrei installarli nel mio caso per le pompe di calore, riscaldamento e raffreddamento per un totale di 6 kw. c’è qualcuno che già li ha installati? Funzionano? Grazie

    • Andrea, il 15 Luglio 2019 ore 10:11

      intanto dipende dal tipo di sistema che hai/vuoi costruire. devi sapere che in funzione del tipo di pannello (mono, poli, amorfo, “ibrido”) cambia la curva di potenza in funzione dell’ora/angolo di incidenza. se il campo fotovoltaico è libero o in ombra (parziale), se è possibile montare i pannelli in aria e non addossati a pareti o tetti. se hai la possibilità di montare accumulatori. distanza dei pannelli dalla centrale inverter, budget. partire dal presupposto che con i pannelli fotovoltaici ci mando avanti… è una chimera… dopo di che passi ai conti, la potenza dei pannelli che ti/ci vendono si misura in Wp (Watt picco) che è la potenza che un pannello eroga quando il sole è perpendicolare e la temperatura delle celle a 25°… considera che il sole è perpendicolare un secondo all’anno e la temperatura delle celle, soprattutto se sono montate su un tetto, può arrivare a 70 gradi riducendo la potenza anche del 25%… detto questo passiamo al’unico dato importante la quantità di kWh che riuscirà a produrre l’impianto in un anno… scoraggiato? è solo l’inizio!

      • gipi, il 16 Luglio 2019 ore 19:07

        Ciao Andrea

        Ben vengano le voci contro corrente !!!
        Tutto quello che dici E’ SICURAMENTE VERO !!!

        Tuttavia mi permetto di dissentire totalmente dal tuo modo di rappresentare la situazione.
        Questo lo definirei TERRORISMO.

        Se tu spiegassi, con le stesse premesse, il funzionamento di un Televisore allora sicuramente nessuno compererebbe più alcun Televisore……………..
        ——————————————————————–

        Quello che interessa veramente Carosso (e chiunque di noi) e del tutto diverso e si riduce a pochi DATI PRATICI TECNICO/ECONOMICI ESSENZIALI (che tu saprai specificare sicuramente, in seguito).

        Lasciando a te questo compito mi pare di poter fare un esempio storico che può rappresentare bene anche la situazione del FV :

        Tutta la storia dei nostri ultimi 150 anni (1800 -1950) si è basata sostanzialmente sulle Macchine a Vapore.
        Più particolarmente e in massima misura sulle LOCOMOTIVE A VAPORE.

        Queste ultime, nella loro migliore e ultima versione, anni 1940 – 1950, erano riuscite a raggiungere un RENDIMENTO TOTALE del 12 % rispetto alla Quantità Energetica contenuta nel carbone che bruciavano.

        Poi bisognava anche tenere conto di quanta Energia veniva spesa per riuscire ad estrarre il Carbone dalle miniere con tutto il costo di certe DISGRAZIE e delle Malattie Professionali connesse………

        Ora, anche se la cosa non ha nessun interesse reale, i Pannelli PIU’ SCADENTI attuali hanno una “RESA PRATICA” che sarà del 10 % (anche se i dati di targa ottenuti in laboratorio metrologico dicono 14 %).

        Poi ve ne sono che, in Laboratorio, arrivano anche al 21%

        Comunque il Sole è GRATIS, almeno per ora (mica come il Carbone).
        ———————————————-

        Ti segnalo che, anche se la cosa ti può sorprendere, io non sono un propugnatore del FV e nemmeno un Ambientalista, Verde e propensioni similari.
        Però lo uso e lo valuto attentamente da 5 anni a questa parte.

        Si tratta di una forma di Produzione Energetica che può essere presa in considerazione !
        La sua complessità funzionale è abbastanza ridotta, se raffrontata a tutta la complessità di Congegni, del tutto superflui, con i quali riempiamo le nostre case.

        • Andrea, il 16 Luglio 2019 ore 22:13

          ha ha ha ha si si si si stavo terrorizzando! nel senso che i venditori vengono li, vedono due bollette, e ti vendono qualcosa che non ti serve, io sono stato fortunato, è venuto un ingegnere e con lui ho sviscerato, alla fine l’impianto produce più di quello che dovrebbe perché si becca l’aria fresca dal nord, anche se i pannelli fanno un po schifo… ma io ho il secondo conto energia e becco l’incentivo, adesso hanno rimescolato un po le carte… comunque, ho la pompa di calore, anche se la devo ancora collegare al pavimento riscaldato, comunque, la mia idea è quella di usare i pannelli per la pompa quando c’è il sole e la caldaia a condensazione quando non c’è il sole… ma nel pavimento circola acqua a 32°, per favore, e la caldaia raggiunge efficienze inenarrabili… vediamo mo che metto la pompa… non è che metti la pompa e mandi avanti i fancoil a 80°… ps. l’efficienza dei pannelli come la misuri? produzione diviso superficie?

        • gipi, il 18 Luglio 2019 ore 00:25

          Ciao Andrea

          OK. Un po’ di TERRORISMO con il sorriso sotto ai baffi ? Un po’ difficile da comprendere !!!

          Però non so quale idea se ne possa essere fatta l’amico Carosso o chi altri ti abbia letto.

          Il tuo impianto FV è del 2° Conto Energia tra gli anni 2007-2010.

          Altri COSTI di investimento (7000 – 8000 €/kWp), altri RITORNI (0,44 – 0,36 €/kWh prodotto, incentivi).
          Però la PRODUTTIVITA’, in fatto di kWh/anno prodotti da 1 kWp di Impianto installato, non sono mai cambiati.

          Ora all’amico Carosso, per la domanda che aveva posta, spiegagli semplicemente se a lui può convenire e quale è la misura della convenienza economica, di installare un FV da 6 kWp al servizio del suo Sistema di Climatizzazione con Pompa di Calore.
          Questo visto che lo stai attualmente facendo anche tu…………………
          ————————————————————–

          PER L’EFFICIENZA DEI PANNELLI.

          Il discorso è abbastanza senza senso, un po’ come quello del famoso quesito “pesa di più 1 kg di ferro o 1 kg di paglia”.

          I Pannelli PIU’ EFFICIENTI sono definiti tali solo perché a PARITA’ DI POTENZA EROGABILE risultano di minore superficie.
          Sono alquanto PIU’ PICCOLI, ma alquanto PIU’ COSTOSI.

          Non sono io che definisco, a mio piacere, il GRADO DI EFFICIENZA dei Pannelli (kWp/m2) ma i Laboratori che li testano e certificano.

          Se io dovessi costruire un Aeroplano Solare o un Satellite Artificiale sarei obbligato a utilizzare pannelli della massima efficienza a QUALSIASI PREZZO ABBIANO.

          Di norma, per metterli su un tetto, salvo casi molto particolari di spazi limitatissimi, questa è una caratteristica poco importante.

          Anzi, dato che la copertura dei pannelli sul tetto esplica anche la funzione secondaria di isolamento termico (sia in caldo che in freddo, che solitamente nessuno menziona ma che è notevole), può essere più conveniente, se si può farlo, montare Pannelli MENO EFFICIENTI che costano abbastanza di meno ma COPRONO UN’ AREA DI TETTO MAGGIORE.

          La cosa funziona come per certi mezzi di trasporto nei Paesi molto caldi.
          Se hai visto, anche nei Film, i “mezzi” sono coperti da un secondo tettuccio in lamiera, montato distanziato come fosse uno dei nostri comuni portapacchi per automobile……… i passeggeri, sotto, stanno apprezzabilmente più freschi !

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