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Negli ultimi mesi sono infatti entrati in funzione diversi impianti FV con potenze che spaziano da quelle tipiche del “fotovoltaico commerciale” (circa 50-100-200 kWp, corrispondente alle superfici dei tetti dei capannoni di taglia più diffusa), fino agli impianti a terra di grandi dimensioni, vere e proprie centrali solari come quella di 660 kWp di Convergence Energy Solar Farm, realizzata a Delavan, nel Wisconsin (USA).
Convergence Energy Solar Farm è un impianto costituito da un campo fotovoltaico di circa 2.000 moduli – ciascuno gestito da un microinverter Enphase – montati a vela su 99 inseguitori solari biassiali. Anche in questo caso, Enphase ha fornito il suo Sistema completo, composto (oltre che dai microinverter) dal cablaggio proprietario “plug and play” Engage; dal gateway di comunicazione Envoy; dal software di monitoraggio Web-based Enlighten.
“Il Sistema a Microinverter Enphase ha dimostrato che anche negli impianti fotovoltaici di medie e grandi dimensioni, i livelli di efficienza, funzionalità, praticità, sicurezza, produttività e affidabilità sono superiori a quelli ottenibili con gli inverter tradizionali”, afferma Roberto Colombo, Country Manager Enphase Energy Italia. “Tali vantaggi sono riscontrabili in ogni fase, dalla progettazione all’installazione, fino alla manutenzione dell’impianto nel tempo. Essi si traducono in standard di rendimento senza precedenti nel fotovoltaico e in conseguenti maggiori ritorni degli investimenti effettuati. Un passo avanti considerevole per l’intero settore, specie in un momento come l’attuale, di transizione verso un mercato più maturo e selettivo”.
Struttura elementare a “spina di pesce”
Già in fase di progettazione di un medio o grande impianto fotovoltaico, i vantaggi del Sistema a Microinverter Enphase appaiono in tutta la loro portata. Il microinverter Enphase M215 è un dispositivo ad alta tecnologia elettronica, che viene fissato sotto ciascun modulo FV e opera la conversione della corrente, da continua ad alternata, in modalità digitale subito “a bordo” del modulo stesso. Tutto l’impianto è quindi già in corrente alternata.
La struttura del cablaggio di un impianto medio o grande basato su microinverter Enphase, è rappresentabile come una semplice “spina di pesce”, costituita da una dorsale principale nella quale confluiscono (collegate in parallelo) tutte le diramazioni che portano la corrente alternata proveniente dai moduli del campo fotovoltaico.
La dorsale – solitamente trifase per impianti di queste potenze – è composta da uno o più cavi di adeguata sezione e portata, che progettisti e installatori scelgono sul mercato a loro piacimento e posizionano con la massima flessibilità in base alle esigenze del sito e all’ottimizzazione complessiva.
Le diramazioni rientrano nel pacchetto d’offerta del Sistema Enphase: si tratta dei cavi ‘proprietari’ Engage, conformi agli standard per installazioni all’aperto e dotati di connettori integrati. Con una singola diramazione, Engage può supportare fino a 4,4 kWp monofase o 7 kWp trifase. Il collegamento in parallelo alla dorsale è anch’esso massimamente flessibile e non ha vincoli di posizionamento; solitamente in quel punto si installa un magnetotermico (di modello e dimensioni opportuni) per ulteriore protezione.
Progettazione semplificata del 15% e altissima flessibilità
Grazie a una struttura così elementare, aperta e flessibile qual è la spina di pesce, la progettazione dell’impianto FV offre possibilità che non hanno confronti con gli inverter tradizionali ed è enormemente semplificata.
Non è necessario fare calcoli e usare software particolari per dimensionare le stringhe; non bisogna studiare la struttura ottimale dei cablaggi in base ai molteplici vincoli e alle esigenze di sicurezza; non va adottato alcuno degli accorgimenti tecnici necessari invece per le alte tensioni continue. Non sono richiesti quadri di campo o altri dispositivi. Il locale tecnico per ospitare i trasformatori, previsti dalla normativa quando si lavora in medio-alte tensioni, è comunque meno complesso rispetto al locale necessario per gli inverter, ha dimensioni più contenute e non necessita di climatizzazione.
La mancanza di collegamenti in serie elimina l’effetto “albero di Natale”, per il quale le basse prestazioni di un singolo modulo FV influenzano negativamente quelle dell’intero impianto. Ciò consente di utilizzare di più e meglio le falde dei tetti e ogni altra superficie esposta, installando moduli con qualunque combinazione di inclinazione e orientamento e con ampio assortimento di età e tipo.
In termini concreti, queste caratteristiche e facilitazioni si traducono in un risparmio di circa il 15% dei tempi e dei costi di progettazione. A ciò si aggiunge la maggiore garanzia di ottenere un impianto ottimale, altamente performante.
Installazione rapida, ‘guidata’, sicura: 15% di tempo e di costi risparmiati
Il lavoro di cantiere per l’installazione di medi e grandi impianti FV basati su microinverter Enphase, risulta facilitato al punto da poter essere eseguito in buona parte da personale senza le certificazioni richieste per gli installatori che lavorano invece con tensione continua.
Il microinverter Enphase M215 opera a temperature da -40 a +65 °C e il suo grado di protezione IP67 ne consente l’installazione anche negli ambienti più gravosi. Grazie all’apposita staffa sagomata e alle particolari prese di cui è dotato, montarlo risulta molto facile.
Il cablaggio “plug and play” Engage, proprietario di Enphase, è munito di connettori integrati ed è già predisposto per un’installazione facile e rapida. Il taglio della lunghezza su misura può essere fatto direttamente dall’installatore senza necessità di particolari attrezzature.
Anche nel caso del lavoro di cantiere per l’installazione, l’insieme delle facilitazioni del Sistema Enphase si traduce mediamente in un risparmio di circa il 15% del tempo, rispetto a un impianto a inverter tradizionali.
Non solo. Grazie alla flessibilità del cablaggio a spina di pesce, l’impianto può essere costruito in più fasi, oppure venire facilmente ampliato in momenti successivi. Nel caso di Convergence Energy Solar Farm, ad esempio, l’impianto è stato realizzato aggiungendo i nuovi inseguitori solari biassiali a mano a mano che gli investitori aderivano al progetto e portavano nuovi capitali.
Monitoraggio a livello di singolo modulo FV
Negli impianti di medie e grandi dimensioni, il tipo di monitoraggio e il livello di ‘dettaglio’ al quale esso giunge assumono rilevanza fondamentale. Basti infatti considerare che, se ad esempio si guasta un modulo FV dei centinaia o migliaia gestiti da un inverter tradizionale di grande potenza, riuscire a individuarlo per intervenire può richiedere tempi e costi di ricerca considerevoli, durante i quali tutta quell’area dell’impianto perde notevolmente in produttività.
Nel caso degli impianti FV basati su microinverter Enphase, un sistema di monitoraggio particolarmente evoluto, frutto della combinazione di tre elementi principali (il microinverter M215, il gateway Envoy e il software Enlighten), risolve questo tipo di problematiche e consente di tenere sotto controllo il funzionamento di ogni singolo modulo FV, oltre che di ogni microinverter stesso.
Proprio il microinverter M215 ha infatti tra i suoi compiti anche l’autodiagnosi e la raccolta dei dati prestazionali suoi e del modulo a cui è collegato; poi li invia (tramite la linea elettrica esistente) al gateway di comunicazione Envoy. Quest’ultimo, via Internet, manda le informazioni al software Web-based Enlighten, il quale, costantemente attivo, consente a installatori e proprietari degli impianti un monitoraggio 24 ore su 24; segnala eventuali cali di produttività o malfunzionamenti; attiva le misure di allarme/intervento programmate; permette di ottenere informazioni e analisi di dettaglio sulle prestazioni di tutto l’impianto. Gli interventi che si rendessero necessari in caso di avaria, in tal modo vengono resi rapidi e risolutivi.
Gli installatori hanno anche accesso a una particolare versione di Enlighten – il Portale Installatori – che può essere totalmente personalizzato e consente di visualizzare e gestire tutte le loro installazioni da un unico punto.
Nessun rischio serio per la sicurezza
È noto che i rischi in termini di sicurezza, nei medi e grandi impianti FV, sono dovuti principalmente alla presenza di alte tensioni sui cablaggi che trasportano la corrente continua fino all’inverter. A parte il rischio corso da operatori non sufficientemente attenti e protetti, ciò può generare archi voltaici e fonti di incendio, per altro con possibilità assai limitate di intervento da parte dei vigili del fuoco.
Nei medi e grandi impianti FV basati sul Sistema Enphase, non essendo presenti cablaggi in corrente continua il problema è risolto a monte. Ma anche laddove, per cause accidentali estranee all’impianto FV, si creassero le condizioni di un incendio, l’intervento dei vigili del fuoco avrebbe possibilità di efficacia molto maggiori.
Disponibilità del 99,8% … e incremento di produttività dal 5 al 25%
I medi e grandi impianti FV realizzati col Sistema Enphase si basano sui medesimi microinverter collaudati nelle decine di migliaia di impianti in funzione. Per tali microinverter la Relex (società USA specializzata nell’ingegneria dell’affidabilità) ha riscontrato una difettosità annua inferiore allo 0,3%, contro una difettosità annua del 9,43% di una soluzione con inverter tradizionale.
I dati che maggiormente sintetizzano la bontà di un impianto fotovoltaico sono la sua “disponibilità effettiva” e la produttività reale di energia. Grazie a tutte le caratteristiche più sopra descritte e a molteplici altri punti di forza (quali ad esempio il Maximum Power Point Tracking a livello di singolo modulo ..), i medi e grandi impianti FV basati sui microinverter Enphase raggiungono standard di disponibilità del 99,8% (contro soglie del 95-97% degli inverter tradizionali), mentre la produttività risulta dal 5 al 25% maggiore rispetto a impianti equiparabili basati su inverter tradizionali.
