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10 aprile 2025
Prova di forza del clipping: I rapporti DC:AC non sono uguali
Nel Capitolo 2 abbiamo descritto la differenza nei rapporti DC:AC tra i microinverter e gli inverter di stringa, anche quando non si utilizzano le batterie. Questo capitolo bonus analizza nei dettagli perché e come gli inverter di stringa superano i microinverter.
Rapporto DC:AC: Cosa significa
Il rapporto DC:AC è un parametro fondamentale nella progettazione solare. Confronta la capacità di potenza totale dei moduli solari (CC) con la capacità massima di uscita dell'inverter (CA). Ad esempio, un sistema da 15 kW con un inverter da 11,4 kW (o la somma delle capacità dei microinverter) ha un rapporto DC:AC di 1,3:1.
Secondo Aurora Solar, un software leader nella progettazione e nella simulazione delle prestazioni solari, "spesso ha senso sovradimensionare un campo solare, in modo che il rapporto DC-to-AC sia maggiore di 1. Questo permette di raccogliere una maggiore quantità di energia quando la produzione è al di sotto del valore nominale dell'inverter, come in genere avviene per la maggior parte della giornata".
Tuttavia, prosegue Aurora Solar, "questo approccio non è privo di costi. O si spende per un inverter aggiuntivo o si perde l'energia raccolta a causa del clipping dell'inverter".
Ma non tutti i rapporti DC:AC si comportano allo stesso modo, soprattutto quando si confrontano inverter di stringa e microinverter.
Ritaglio di tempo: Inverter di stringa e microinverter
Sebbene sia gli inverter di stringa che i microinverter riducano l'energia quando la produzione dei moduli supera la capacità dell'inverter, gli inverter di stringa ne riducono in media la quantità perché:
1. L'attenuazione della potenza aggregata negli inverter di stringa
Gli inverter di stringa gestiscono l'alimentazione a livello di array, combinando l'uscita di tutti i moduli in un unico ingresso CC. Ciò significa che:
- I moduli si bilanciano a vicenda: Se un gruppo di moduli produce energia di picco (ad esempio, esposto a ovest nel pomeriggio) mentre un altro è in ombra o funziona al di sotto del picco (ad esempio, esposto a est nel pomeriggio), è meno probabile che la produzione totale del campo superi la capacità dell'inverter.
- Curva di uscita più regolare: La generazione combinata di tutti i moduli riduce la probabilità di clipping, anche quando i singoli moduli funzionano alla massima capacità.
2. Clipping per modulo nei microinverter
I microinverter funzionano in modo indipendente per ogni modulo, convertendo la corrente continua in corrente alternata a livello di modulo, creando inefficienze:
- Interruzione di corrente in corrispondenza di ciascun modulo: Ogni microinverter ha una capacità nominale fissa (ad esempio, 350 W). Se un modulo da 450 W raggiunge il suo picco, i 100 W in eccesso vengono tagliati, anche se gli altri moduli del sistema producono meno del loro picco.
- Nessuna condivisione tra i moduli: A differenza degli inverter di stringa, i microinverter non sono in grado di aggregare la potenza tra i moduli, per cui l'energia in eccesso dei moduli ad alte prestazioni viene persa, anche se altri moduli hanno prestazioni inferiori.
Confronto della produzione di energia con un esempio specifico
Vediamo la differenza confrontando le prestazioni dei microinverter rispetto agli inverter di stringa con lo stesso rapporto DC:AC sulla stessa casa (vedi Figura 16) con le seguenti caratteristiche:
- Impianto solare da 15kW composto da moduli da 35x440W
- 2 schiere: 17 moduli a est (blu), 17 a ovest (giallo).
- Il sole splende sull'array ovest, generando un potenziale di 400 W per modulo.
- L'array orientale genera 250 W per modulo
- Opzione 1: ottimizzatori da 700W + inverter di stringa da 11,4kW (rapporto 1,35:1 DC:AC)
- Opzione 2: microinverter da 325W su ogni modulo (rapporto 1,35:1 DC:AC)
Di seguito è riportato il confronto delle prestazioni tra queste due configurazioni. I microinverter dell'opzione 2 tagliano il 13% della produzione perché tagliano a livello di modulo. L'inverter di stringa dell'opzione 1 non viene tagliato perché la minore produzione dell'array est bilancia la maggiore produzione dell'array ovest.
Potenza potenziale massima
- Est: 4.500 W (250 W x 18)
- Ovest: 6.800 W (400 W x 17)
- Totale: 11.300 W (4.500 W + 6.800 W)
Architettura DC:
- Est: 4.500 W (250 W x 18)
- Ovest: 6.800 W (400 W x 17)
- Totale: 11.300 W (4.500 W + 6.800 W)
- 0% di clipping
Architettura AC
- Est: 4.500 W (250 W x 18)
- Ovest: 5.525 W (325 W x 17)
- Totale: 10.025W (4.500W + 5.525W)
- 13% di ritaglio
La differenza quotidiana
Le curve di produzione di energia elettrica nella Figura 16 illustrano la differenza di prestazioni tra le due tecnologie nel corso di una singola giornata.
Architettura CC: Si blocca solo se la POTENZA TOTALE (array EST + OVEST) supera la capacità dell'inverter. Con orientamenti diversi. Il clipping è meno probabile.
Architettura CA: I clips su ogni modulo - quindi prima gli array a EST e poi quelli a OVEST vengono clippati, riducendo l'USCITA DI POTENZA TOTALE. Il clipping è più probabile.
Il ruolo dell'orientamento del modulo
I moduli sono spesso installati su più orientamenti (ad esempio, tetti rivolti a est e a ovest) perché:
- I tetti residenziali hanno uno spazio limitato. Gli orientamenti multipli catturano una superficie maggiore.
- Picchi distribuiti: I moduli rivolti verso direzioni diverse producono il loro picco di produzione in momenti diversi della giornata, creando una curva di produzione complessiva più regolare.
- Catturare le ore del mattino e della sera. Sempre più spesso le utenze compensano le ore mattutine e serali con tariffe più elevate rispetto alle ore centrali della giornata, in gran parte a causa della prevalenza dell'energia solare sulla rete.
- Riduzione del clipping: Anche con un elevato rapporto DC:AC, con gli inverter di stringa è meno probabile che la potenza totale del sistema superi la capacità dell'inverter.
Conclusione
Non tutti i rapporti DC:AC sono uguali. Sebbene sia gli inverter di stringa che i microinverter riducano l'energia quando la potenza CC supera la capacità CA, gli inverter di stringa riducono significativamente le perdite di clipping aggregando l'energia sull'intero array.
Per i proprietari di casa che desiderano massimizzare la produzione di energia e i risparmi, un sistema di inverter di stringa ottimizzato per la corrente continua è la scelta migliore: catturare più energia, ridurre al minimo le perdite e prepararsi per il futuro del solare e dell'accumulo.
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Di seguito è riportato l'elenco completo dei capitoli inclusi in questa serie (i link saranno aggiunti man mano che i capitoli saranno pubblicati):
Di seguito è riportato l'elenco completo dei capitoli inclusi in questa serie (i link saranno aggiunti man mano che i capitoli saranno pubblicati):
- Sintesi: la crescente tassa sui microinverter
- Linee di tendenza: I principali cambiamenti nell'industria solare
- Tassa sui ritagli di tempo: Lasciare l'energia sul tavolo
- Tassa di conversione: Il costo nascosto delle batterie con accoppiamento in c.a.
- Tassa sulle attrezzature: Più attrezzature, più problemi
- La soluzione è la corrente continua: Ottimizzatori DC, batterie accoppiate DC
- Bonus: Prova di clipping: Non tutti i rapporti DC:AC sono uguali
- Glossario dei termini
