SolarEdge Panoramica dell'Architettura
SolarEdge Technologies
Limiti degli Impianti Fotovoltaici Tradizionali
e con il medesimo orientamento, e devono inoltre
avere lunghezza identica, altrimenti saranno
necessari più inverter.
Le tradizionali installazioni fotovoltaiche, sia
residenziali che commerciali, sono caratterizzate
da una serie di limitazioni che impediscono
all'impianto di raggiungere il suo pieno potenziale
con una maggiore diffusione sul mercato. Tali
limitazioni rientrano in diverse categorie. Per una
analisi più dettagliata di tali limitazioni, si rimanda
al documento di SolarEdge "Problemi e Svantaggi
degli attuali Impianti Fotovoltaici residenziali e
commerciali in Rete".
Monitoraggio insufficiente - I sistemi tradizionali
non offrono funzioni di monitoraggio ed analisi
sufficienti, né le funzioni essenziali di sicurezza.
Una volta installati, è difficile stabilire se tutti i
moduli funzionano a livello ottimale.
Rischi per la Sicurezza - Questi sistemi presentano
rischi per gli operatori addetti all'installazione
o alla manutenzione dell'impianto, nonché per i
vigili del fuoco che intervengono in prossimità di
un impianto fotovoltaico.
Perdita di potenza - Gli impianti tradizionali
producono dal 5% al 25% in meno rispetto alla
potenza ottimale a causa di condizioni quali
l'errato appaiamento dei moduli, ombreggiamento
parziale, ed inefficienza nella gestione del punto
dell massima potenza (MPPT).
Scelta limitata di dimensioni, retrofit e
riparazioni - Dati i problemi causati dall’improprio
appaiamento dei moduli (mismatch) gli installatori
hanno a disposizione una scelta estremamente
limitata di moduli che possono utilizzare per
sostituire impianti rotti o per implementare quelli
esistenti. I produttori di moduli devono tenere i
moduli in magazzino per anni per far fronte ai
loro obblighi di garanzia.
Design complicato dell'impianto - I progettisti
ed installatori di impianti solari devono affrontare
e risolvere numerose limitazioni, il che comporta
spesso una potenza degli impianti al di sotto di
quella ottimale. Ad esempio, la tensione della
stringa è vincolata dalla tensione minima e
massima consentite di uno specifico inverter.
Inoltre, oltre alle limitazioni di carattere fisico
presenti sul tetto, le stringhe devono essere
collegate in parallelo, sulla medesima superficie
Di conseguenza, le installazioni solari costano
di più e non rendono con la massima efficienza
possibile. Comportano pericoli di installazione e di
1
manutenzione, ed offrono un monitoraggio e riscontro
limitati se non addirittura inesistenti. Sebbene
alcune società stiano cercando di migliorare vari
aspetti degli impianti fotovoltaici, non vi è stato un
approccio uniforme nell'affrontare questi problemi.
Sino ad ora.
modulo. Inoltre, le PowerBox di ciascuna stringa
mantengono automaticamente una tensione
fissa di stringa, permettendo agli installatori una
maggiore flessibilità nel progettare il design degli
impianti fotovoltaici.
Inverter SolarEdge - L'inverter SolarEdge è un
inverter ad alta affidabilità. Poiché la gestione
del punto di massima potenza (MPPT) e della
tensione viene eseguita separatamente per ogni
modulo, l'inverter è il solo elemento responsabile
dell'inversione di CC in CA. Di conseguenza, si ha
a che fare con un dispositivo meno complicato
e più affidabile. La tensione fissa delle stringhe
assicura un funzionamento sempre alla massima
efficienza, che non dipende dalla lunghezza e
dalla temperatura delle stringhe.
SolarEdge Technologies presenta un esclusivo
sistema di raccolta di energia distribuita (in
via di brevetto) che riunisce una raccolta più
efficiente dell'energia, un inverter più affidabile e il
monitoraggio completo a livello di modulo. Il sistema
SolarEdge offre considerevoli miglioramenti rispetto
alle soluzioni esistenti:
Potenza di uscita ottimizzata da ciascun modulo,
indipendentemente dal rendimento del modulo
adiacente
Monitoraggio e feedback sull'installazione a
livello di modulo
Progettazione più semplice dell'impianto
Utilizzazione ottimale dello spazio di qualunque
sito
Installazione e messa in funzione rapidi
Risparmio sui costi di cablaggio, diodi, fusibili e
altro materiale
Caratteristiche di sicurezza superiori per
installatori e vigili del fuoco
Monitoraggio SolarEdge - Un software su web
fornisce funzioni di monitoraggio a livello di modulo,
della stringa o dell'intero sistema. Il software
genera avvisi automatici per un'ampia gamma
di problemi relativi alla produzione di energia
che potrebbero altrimenti non essere rilevati. Il
monitoraggio SolarEdge può essere implementato
insieme a PowerBox o separatamente per
monitorare impianti esistenti.
La figura 1 illustra un tipico impianto fotovoltaico
SolarEdge
Questo documento offre una panoramica
dell'innovativo sistema di raccolta dell'energia
distribuita SolarEdge, e spiega i vantaggi per un
integratore/installatore rispetto agli elementi solari
tradizionali.
La differenza di SolarEdge
Con l'introduzione di una architettura di raccolta
dell'energia distribuita, SolarEdge supera le
limitazioni presenti negli impianti fotovoltaici
attuali, ed offre numerosi altri vantaggi. SolarEdge
introduce un'elettronica a livello di modulo che isola
l'impianto complessivo dai tanti cambiamenti che si
verificano in ciascun modulo. Il sistema SolarEdge
è costituito da tre tecnologie chiave:
PowerBox
PowerBox
PowerBox
PowerBox
PowerBox
PowerBox
PowerBox
PowerBox
PowerBox
PowerBox
SolarEdge
Inverter
Raccolta dell'energia distribuita SolarEdge
PowerBox™ integrata a livello di modulo - La
SolarEdge PowerBoxTM è integrata in ciascun
modulo, sostituendo così la tradizionale scatola
di giunzione. La PowerBox ottimizza la produzione
di energia e consente di monitorare ogni singolo
~
Figura 1: Installazione del sistema SolarEdge
E' importante notare come i collegamenti da
modulo a modulo rimangano collegamenti a CC.
2
La soluzione SolarEdge non utilizza moduli a CA o
micro inverter -- soluzioni che hanno costi maggiori,
affidabilità relativamente minore e minor efficienza
di conversione. Inoltre, la procedura di installazione
SolarEdge è identica a quella delle soluzioni
esistenti, riducendo così al minimo la curva di
apprendimento dell'installatore pur aggiungendo
numerosi strumenti che semplificano l'installazione
e la messa a punto del sistema.
Monitoraggio delle prestazioni e comunicazione Ogni PowerBox comunica con l'inverter ed il sistema
di monitoraggio SolarEdge, trasmettendo una serie
di indicatori di stato specifici relativi al modulo
specifico, tra cui: identificativo univoco, volume di
energia prodotta, voltaggio del modulo, corrente,
eccetera. La telemetria SolarEdge è unica, grazie
ai dati trasmessi tramite le linee di CC esistenti,
eliminando così la necessità di ulteriori cavi.
Panoramica delle caratteristiche SolarEdge
Tensione fissa delle stringhe - Con i sistemi
tradizionali, i progettisti di impianti solari sono stati
ostaggio di parametri estremamente specifici per
moduli ed inverter. L'impianto deve contenere un
numero di moduli sufficiente a soddisfare i requisiti
di tensione minima dell'inverter, senza tuttavia
superare la sua tensione massima consentita,
indipendentemente dai continui cambiamenti che
si verificano nell'ambiente dell'impianto.
Caratteristiche SolarEdge PowerBoxTM
La PowerBox di SolarEdge sostituisce la scatola di
giunzione su ciascun modulo solare. Una PowerBox
può essere adattata nei moduli esistenti, ed è
anche disponibile presso i partner di progetto di
SolarEdge già integrata nei moduli.
Una delle innovazioni radicali di SolarEdge risiede
nel fatto che le PowerBox sono in grado di mantenere
una tensione fissa delle stringhe, e di mantenerla
al livello ottimale per la conversione in corrente CACC da parte dell'inverter. Ciascuna PowerBox usa
la conversione di corrente CC-CA, e tutte lavorano
assieme per assicurare che il voltaggio della stringa
sia costante, indipendentemente dal numero di
moduli presenti in una stringa e dal rendimento
di ciascun modulo. (Per un esempio dettagliato si
rimanda alla sezione Concetto del Funzionamento)
La PowerBox è dotata di quattro funzioni essenziali:
ottimizzazione della raccolta di energia grazie
all' "aggancio" del punto di massima potenza
(MPPT), comunicazione dei dati della performance,
mantenimento di una tensione fissa della stringa, e
spegnimento della tensione ove richiesto per motivi
di sicurezza. Come vedremo, questa funzionalità
offre all'installatore una flessibilità di gran lunga
maggiore che consente di progettare un impianto
ottimale. Ciascuna PowerBox è alimentata dal
proprio modulo, e non richiede una fornitura
separata di energia elettrica.
Il voltaggio fisso della stringa offre numerosi
benefici:
MPPT a livello di modulo - Un algoritmo altamente
ottimizzato assicura che ciascun modulo mantenga
il punto di massima potenza (MPP), prevenendo così
perdite di potenza anche in caso di appaiamenti
impropri dei pannelli o di condizioni di ombra
parziale. L' "aggancio" al punto di massima potenza
(MPPT) a livello di modulo è più veloce e reattivo
rispetto all'aggancio fatto a livello di inverter, ed
offre inoltre altri vantaggi. Il dispositivo SolarEdge
di aggancio al punto di massima potenza è più
veloce ed è quindi in grado di seguire i cambiamenti
dell'irradiamento solare in maniera più precisa ed
efficiente rispetto ai dispositivi tradizionali. Una
simile prontezza assicura che non si verifichi alcuna
perdita di potenza in giornate di tempo parzialmente
nuvoloso quando i cambiamenti dell'irradiamento
sono frequenti e repentini.
Impiego flessibile - E' possibile collegare in serie
fonti di energia differenti tra loro, quali i moduli
solari appaiati impropriamente, pannelli di modelli
e potenza nominale differenti, ed anche moduli di
produttori differenti.
Il numero di moduli nell'impianto è limitato
unicamente dalla potenza nominale dell'inverter,
mentre il numero di moduli in una singola stringa
può variare dalle 6 alle 25 unità in un sistema
monofase (dalle 10 alle 50 in un sistema trifase), a
seconda delle preferenze dell'installatore in loco.
Le stringhe parallele possono avere lunghezza,
orientamento, e potenza nominale diversi.
3
Di rilievo per i produttori di moduli è il fatto che ogni
PowerBoxTM contiene un dispositivo di bypass del
flash test che assicura che possano usare flash
test standard del settore senza bisogno di alcun
adattamento della loro linea di produzione.
Costo di installazione ridotto - L'architettura
SolarEdge consente agli installatori di costruire
stringhe più lunghe con un minor utilizzo di cavi,
oltre ad un minor numero di collegamenti e quadri
di stringa, riducendo così il costo complessivo di
installazione e manodopera. Inoltre, le PowerBox
SolarEdge hanno un amperaggio maggiore del
fusibile, e quindi un installatore ha bisogno di un
numero minore di fusibili, cavi ed altri elementi
BoS non-inverter. Questa riduzione dei costi è
tanto più rilevante, ovviamente, quanto maggiori
sono le dimensioni dell'impianto.
Infine, SolarEdge è consapevole del fatto che
l'affidabilità del prodotto è di cruciale importanza
per la sua diffusione sul mercato. Al fine di garantire
il raggiungimento dei nostri obiettivi di qualità,
abbiamo adottato un approccio a due livelli: I prodotti
PowerBox sono progettati e testati per funzionare
per 25 anni in condizioni ambientali difficili. Inoltre,
un bypass di affidabilità passiva è incorporato in
ogni PowerBox, garantendo che un guasto in una
PowerBox o del rispettivo modulo collegato non
abbia un effetto diffuso.
Insensibilità alla temperatura - Con gli impianti
fotovoltaici tradizionali, il voltaggio aumenta e
diminuisce a seconda della temperatura esterna.
Gli installatori progettano la lunghezza della
stringa in modo che non risulti troppo lunga (per
i giorni freddi) né troppo corta (per i giorni caldi),
Questo processo, spesso maldestro, richiede un
software specialistico per il dimensionamento
dell stringhe, ed aumenta la probabilità di errore.
Il risultato: un utilizzo tutt'altro che ottimale dello
spazio del tetto. Il voltaggio di stringa costante di
SolarEdge elimina completamente le limitazioni
dovute alla temperatura.
Caratteristiche dell'Inverter SolarEdge
SolarEdge offre una gamma di inverter diversi
per soddisfare le esigenze sia delle installazioni
residenziali che di quelle commerciali. Dato che il
sistema SolarEdge distribuisce capacità di raccolta
di energia e MPPT complesse a ciascun modulo,
l'inverter può essere un dispositivo abbastanza
semplice. Le caratteristiche comprendono:
Maggiore sicurezza - Tutti i moduli si avviano
in "modalità sicura" sino a quando non viene
inizializzato l'inverter. In "Modalità sicura", le
PowerBox rimangono in una posizione di basso
voltaggio. Il sistema rimarrà in questo stato sino
a quando non viene collegato ad un invertitore
SolarEdge funzionante. Di conseguenza, fintanto
che il sistema si trova in "modalità sicura",
l'installatore non corre il rischio di folgorazione
durante il processo di installazione, in quanto non è
presente alcun voltaggio pericoloso sino a quando
il sistema non è completamente installato. Inoltre,
in caso di interruzione della corrente della rete, i
moduli solari interrompono immediatamente la
produzione di energia e ritornano in modalità sicura.
Ciò risulta un vantaggio nel caso in cui i vigili del
fuoco debbano spegnere un incendio in una casa
dotata di impianto fotovoltaico SolarEdge oltre che
per gli addetti alla manutenzione di tale impianto.
Non si devono preoccupare dell'alto voltaggio della
corrente continua: una volta scollegata la corrente
alternata, tutti i voltaggi si chiudono e l'installazione
è sicura.
Efficienza ottimale - L'inverter SolarEdge non ha
bisogno di "agganciare" la massima potenza,
pertanto non perde potenza con i cambiamenti
dell'irradiamento solare (diversamente da quanto
accade con la lenta capacità di "agganciamento"
insita negli inverter tradizionali). L'efficienza
dell'inverter tradizionale dipende dalla tensione in
ingresso, e pertanto questi inverter non funzionano
sempre al livello di efficienza pubblicizzato.
Con il sistema di raccolta di energia SolarEdge,
la tensione in entrata all'inverter è sempre fissa.
Questa tensione costante in entrata garantisce
che l'inverter sia sempre operativo al massimo
livello di efficienza possibile, indipendentemente
dalla lunghezza della stringa o dalle condizioni
ambientali.
La maggiore efficienza non solo
produce maggiore potenza, ma riduce anche
la dispersione del calore, allunga la vita degli
elementi e migliora l'affidabilità.
Elevata Affidabilità - Nei sistemi tradizionali, la
tensione in entrata verso l'inverter può oscillare
4
veloce individuazione, localizzazione e risoluzione
dei guasti.
notevolmente in base alla lunghezza della stringa,
alla temperatura, ed illuminazione dei moduli, e
può raggiungere un voltaggio massimo di 1000V.
Nel sistema SolarEdge, la tensione in entrata è
fissa e può essere tenuta a livelli minori. Pertanto,
gli elementi elettronici dell'inverter lavorano con
uno stress minore e possono utilizzare una
potenza inferiore in modo da funzionare ben al
di sotto del rispettivo livello di danneggiamento
a lungo termine.
Gli algoritmi Smart monitorano continuamente la
potenza, il voltaggio e la corrente di tutti i moduli
ed inverter, oltre ad una serie di indicatori statistici
e meteorologici, al fine di individuare rendimenti
inferiori all'ottimale o eventi che richiedono interventi
o manutenzione.
Il Portale di Monitoraggio SolarEdge fornisce i dati
quasi in tempo reale, oltre ad informazioni storiche
aggregate. Inoltre, il sistema offre diagnostiche per
le analisi comparative, ed una utility che aiuta ad
individuare la radice di qualunque problema. Il Portale
SolarEdge individua automaticamente i problemi,
emette relazioni ed allerta sulla situazione, fornisce
raccomandazioni e suggerisce soluzioni. Tutti i dati
vengono registrati e possono essere esaminati ed
analizzati in sicurezza e da qualunque luogo.
Opzioni di Comunicazione Avanzate - Un
ricevitore incorporato per le trasmissioni
PowerBox consente la ricezione delle telemetrie
a livello di modulo tramite le linee di corrente
continua. L'Ethernet integrato consente una
facile connessione a banda larga al server di
monitoraggio. Altre opzioni di comunicazione
comprendono la comunicazione wireless ZigBee
e RS485 che consentono la comunicazione tra
gli inverter.
Tali caratteristiche consentono agli installatori,
integratori, addetti alla manutenzione ed ai
proprietari di migliorare il rendimento dell'impianto
e di ridurre i costi di manutenzione aumentando il
tempo di attività del sistema e riparando i guasti più
rapidamente.
Dimensioni ridotte della cabina esterna Consentono una facile installazione in qualunque
luogo. Il design dell'inverter, compatto, leggero e
montato su staffa, aiuta a ridurre i tempi ed il
lavoro richiesti per l'installazione.
Il Portale di Monitoraggio SolarEdge è accessibile
tramite un browser Internet standard, e consente
di interagire con l'impianto fotovoltaico tramite un
interfaccia multilivelli semplice abbastanza da poter
essere utilizzato da utenti residenziali e sofisticato
abbastanza da poter aiutare anche gli installatori
ed i gestori dei siti commerciali più avanzati.
Supporto di inverter di terzi - E' possibile
utilizzare inverter di produttori terzi, sebbene
alcune caratteristiche SolarEdge potranno non
essere disponibili.
Caratteristiche
SolarEdge
del
portale
di
monitoraggio
Il Portale di Monitoraggio SolarEdge non richiede
installazione o scarico di plug-in specifici.
SolarEdge offre un sistema gerarchico completo
di monitoraggio che controlla il rendimento
dell'impianto, della stringa e del singolo modulo.
SolarEdge offre due versioni del proprio sistema di
monitoraggio: completamente integrato, per l'uso
assieme alla PowerBox SolarEdge, ed un pacchetto
autonomo che si integra facilmente con i moduli di
produttori diversi da SolarEdge.
Le caratteristiche del Portale di Monitoraggio
comprendono:
Individuazione accurata del guasto - Il sistema
SolarEdge non solo fornisce dettagli completi circa
il rendimento, le tendenze, e la manutenzione,
ma incorpora anche una intelligenza artificiale
che fornisce contesto ed analisi. Ad esempio,
il sistema SolarEdge è in grado di interpretare i
dati e stabilire se si stia verificando una perdita
di potenza, informando l'utente del fatto che
la causa è attribuibile a condizioni di ombra
Il Portale di Monitoraggio SolarEdge controlla il
rendimento, sia tecnico che finanziario, di uno
o più impianti fotovoltaici SolarEdge. Il Portale
fornisce informazioni accurate su ogni singolo
modulo e circa l'impianto in genere. Ciò consente
agli installatori ed ai proprietari degli impianti la
5
dell'utente. Ad esempio, un installatore o
integratore è in grado di gestire una panoramica
completa di tutti i moduli ed avvisi, mentre il
proprietario di una abitazione è in grado di vedere
le informazioni di base inerenti la performance.
parziale. Questo aiuta gli addetti all'installazione
ed alla manutenzione a localizzare prontamente
qualunque problema.
Risoluzione rapida dei problemi - Grafici e mappe
interattive dell'impianto semplificano il lavoro degli
installatori consentendo di verificare il corretto
funzionamento del sistema dopo l'installazione,
e di individuare rapidamente i problemi al loro
verificarsi.
Monitoraggio degli impianti fotovoltaici esistenti
SolarEdge offre inoltre una soluzione di
monitoraggio per gli impianti fotovoltaici esistenti
che non utilizzano attualmente moduli compatibili
SolarEdge. Questo pacchetto di facile installazione
è ideale per grandi centrali ad energia solare ed
installazioni commerciali, ed offre un monitoraggio
completo a livello di stringa e di impianto. I dati
di monitoraggio vengono trasmessi lungo le linee
elettriche esistenti, senza, perciò, richiedere utilizzo
di ulteriori cavi. I componenti comprendono:
Personalizzazione degli avvisi automatici - Gli
utenti possono stabilire il livello di dettaglio
che intendono ricevere dal sistema. Gli avvisi
possono essere inviati tramite SMS, e-mail o
tramite il Portale di Monitoraggio.
Strumenti avanzati integrati di reporting - Il
reporting di SolarEdge riepiloga tutti i dati chiave,
ivi compresi quelli relativi alla performance
finanziaria, alla produzione di energia, ed ai
benefici ambientali. Inoltre, laddove si verifichi
un problema che richiede manutenzione, il
sistema è in grado di fornire i dettagli circa il
suo impatto in termini finanziari. Ciò aiuterà gli
addetti all manutenzione a valutare la priorità
delle riparazioni.
Sonda SolarEdge - Una Sonda SolarEdge è
collegata a ciascuna stringa di moduli. Ogni
sonda misura il rendimento della propria stringa.
Ponte SolarEdge - Un Ponte SolarEdge raggruppa
insiemi di stringhe. Ciascun Ponte misura il
rendimento dei propri insiemi, raccogliendo al
contempo i dati relativi al rendimento della stringa
misurati dalle Sonde SolarEdge e trasmessi al
Ponte tramite le linee elettriche. Tutti i dati relativi
al rendimento degli insiemi e delle stringhe
vengono inviati via wireless dai Ponti al PoleStar
SolarEdge.
Strumenti di manutenzione dell’impianto solare
- Gli addetti alla manutenzione possono creare
una panoramica consolidata di tutte le questioni
in sospeso per un determinato impianto o serie
di impianti. SolarEdge non solo fornisce tale
riepilogo, ma il sistema spesso raccomanda
le misure da prendere per risolvere ciascun
problema, localizzando i componenti interessati
all'interno del sito, e fornisce altresì lo storico
dei precedenti interventi di manutenzione di ogni
componente.
PoleStar SolarEdge - Il PoleStar SolarEdge
raccoglie via rete i dati di monitoraggio da tutti
i Ponti. Inoltre, PoleStar esegue il monitoraggio
degli inverter nell'impianto, sia che si tratti di
inverter SolarEdge o meno.
I dati di monitoraggio provenienti da tutto l'impianto
vengono quindi inviati in sicurezza da PoleStar al
server remoto SolarEdge tramite Internet, dove è
possibile avere loro accesso tramite il Portale di
Monitoraggio SolarEdge.
Storico della manutenzione - Viene conservata
automaticamente l'intera storia delle attività
svolte presso ciascun impianto, ivi compreso lo
stato attuale, i provvedimenti presi, e la chiusura
degli incidenti. Ciò consente ai proprietari
dell'impianto/addetti alla manutenzione di
controllare efficacemente l'installazione lungo il
suo intero ciclo di vita.
Concetto dell'Operatività
Al fine di illustrare i principi operativi del
sistema SolarEdge, esaminiamo un esempio del
comportamento del sistema in condizioni variabili.
Il sistema, indicato nella Figura 2, consiste di 10
moduli da 200W. Ciascuno di questi moduli è dotato
di controllore PowerBox DC/DC MPPT integrato, e le
Interfaccia multi-livello - Il monitoraggio può
essere configurato per controllare le informazioni
che si presentano sulla base delle credenziali
6
Dato che vi sono dieci moduli collegati in serie,
ciascuno dei quali fornisce 200W, la corrente in
entrata all'inverter è di 2000W/400V = 5A. Quindi la
corrente del DC Bus che fluisce attraverso ciascuna
PowerBox deve essere di 5A. In questo esempio,
ciò significa che ciascuna PowerBox fornisce una
tensione in uscita di 200W/5A = 40V.
PowerBox sono collegate in serie a formare una unica
stringa.
La stringa è collegata ad un inverter SolarEdge.
L'inverter SolarEdge è una fonte di corrente in un
unica fase - adatta in continuazione la corrente
prelevata dalla struttura fotovoltaica in modo da
mantenere costante il voltaggio in entrata.
In questo caso, le PowerBox agiscono da convertitori,
convertendo la tensione in entrata da 32V nella
tensione in uscita da 40V desiderata.
La PowerBox SolarEdge ha una elevata efficienza mantiene oltre il 98% di efficienza di conversione in
numerose condizioni diverse. Tuttavia, per semplicità,
in questo esempio diamo come presupposto che
ogni PowerBox abbia una efficienza del 100%.
9
10
PowerBox
200W
• Fase unica
• Fonte di corrente
• Circuito indipendente di
tensione in entrata
• Altissima efficienza
•
•
•
•
200W
PowerBox
~
5A
1
2
PowerBox
PowerBox
SolarEdge
Inverter
~
Esempio di impianto:
• Potenza del pannello = 200W
• Potenza complessiva dell'impianto
= 2000W
• Tensione in entrata
(regolata da un circuito): 400V
• Corrente in entrata =
2000W / 400V = 5A
Fase unica
Fonte dell'energia
Circuito MPPT indipendente
Altissima efficienza
200W
2
SolarEdge
Inverter
PowerBox
9
PowerBox
5A
PowerBox
200W
1
Le varie correnti e tensioni nell'impianto sono
illustrate nella Figura 3.
10
PowerBox
• Tensione in entrata
(regolata da un circuito): 400V
• Corrente in entrata =
2000W / 400V = 5A
Figura 2: Elementi dell'Impianto
Figura 3: Operatività in condizioni ideali
Scenario 1 - Pieno sole: Per il nostro primo esempio,
immaginiamo che tutti i moduli siano esposti al
pieno irradiamento del sole, e che ciascun modulo
fornisca 200W di potenza. La potenza in uscita di
ciascun modulo solare viene mantenuta al punto di
massima potenza del modulo mediante un circuito
di controllo interno alla PowerBox corrispondente.
Questo circuito MPPT determinerà una corrente
di entrata Iin ed un voltaggio di entrata Vin verso
la PowerBox che assicureranno il trasferimento di
tutti i 200W dal modulo al Bus a corrente continua.
Immaginiamo che il punto di massima potenza
(MPPT) per ciascun modulo (con il presupposto di
moduli perfettamente appaiati ai fini dimostrativi)
sia pari a VMPP = 32V. Ciò comporta che la tensione
di entrata alla PowerBox sia pari a 32V, mentre la
corrente in entrata sarebbe di 200W/32V = 6,25A.
Scenario 2 - Ombra parziale: Ora, immaginiamo che
il modulo n. 9 sia in ombra e che, di conseguenza,
produca solo 40W di potenza. Gli altri nove moduli
non sono in ombra e continuano a produrre 200W
di potenza ciascuno. La PowerBox del modulo in
ombra mantiene quel modulo al suo punto massimo
di potenza, che risulta al momento inferiore a causa
dell'ombra - dando per assunto che VMPP = 28V, la
corrente è pari a 40W/28V = 1,43A.
La potenza complessiva prodotta dalla stringa ora è
di 9x200W + 40W = 1840W. Dato che la tensione in
entrata all'inverter continuerà ad essere mantenuta
a 400V, la corrente in entrata all'inverter sarà ora
pari a 1840W/400V = 4,6A. Ciò significa che la
corrente del DC Bus deve essere di 4,6A. Quindi,
le PowerBox dei nove moduli non in ombra avranno
una produzione in uscita di 200W/4,6A = 43,5V.
Come si evidenzia nella figura 2, la tensione in
entrata all'inverter è controllata da un circuito di
feedback separato. In questo esempio, l'inverter
riceverà 400V costanti - che rappresenta la tensione
ottimale per l'inversione alla tensione a corrente
alternata della rete.
Mentre la produzione della PowerBox collegata al
modulo in ombra sarà pari a 40W/4,6A = 8,7V.
Facendo i calcoli, l'entrata all'inverter si ottiene
7
sommando nove moduli che forniscono 43,5V ed
un modulo che fornisce 8,7V, vale a dire. 9x43,5V +
8,7V = 400V.
Si noti come sia la conversione che la riduzione di
corrente DC/AC siano utilizzate automaticamente,
a seconda delle condizioni ambientali.
In questo caso, le nove PowerBox che producono
200W ciascuna agiscono essenzialmente quali
convertitori, convertendo la tensione in entrata
da 32V in tensione in uscita da 43,5V, mentre la
decima PowerBox (quella del modulo 9) agisce
quale riduttore, convertendo la tensione in entrata
da 28V in tensione in uscita da 8,7V.
Le varie correnti e tensioni nell'impianto sono
illustrate nella Figura 4.
Vantaggi del sistema
I sistemi di raccolta di energia SolarEdge offrono
sostanziali vantaggi a tutti i partecipanti della
catena del valore - produttori dei moduli, integratori
di sistemi, installatori e proprietari degli impianti.
Maggiore potenza - Un MPPT ottimizzato a livello
di singolo modulo fornisce sino al 25% in più di
potenza, grazie ad una tolleranza maggiore in caso
di ombra, alla compensazione della tolleranza di
produzione, e ad un migliore "aggancio" del punto
di massima potenza (MPPT).
Potenza complessiva dell'impianto = 1840W
200W
2
PowerBox
200W
40W
PowerBox
200W
4,6A
1
9
SolarEdge
Inverter
~
• Tensione in entrata
(regolata da un circuito): 400V
• Corrente in entrata =
1840W / 400V = 4,6A
Progettazione semplice dell'impianto e Utilizzo
totale del tetto - Non sono più necessari calcoli
complicati per stabilire la lunghezza della stringa.
Gli installatori sono ora in grado di creare stringhe
di lunghezze differenti (tra i 6 ed i 25 moduli in
un sistema monofase) per ottimizzare l'utilizzo
della superficie del tetto. Inoltre non è necessario
utilizzare stringhe di uguale lunghezza -- una stringa
a 6 moduli ed una a 25 moduli possono essere
collegate in parallelo al medesimo inverter. Inoltre,
SolarEdge accetta differenti orientamenti dei
moduli, così i moduli esposti a sud possono essere
collegati ai moduli esposti ad ovest senza che si
renda necessario un inverter aggiuntivo. Tutte
queste capacità rendono più veloce la progettazione
e l'implementazione.
• Tensione MPP (esempio): 32V
• Tensione MPP = 200W / 32V = 6,25A
PowerBox
4,6A
10
• Tensione MPP (esempio): 28V
• Tensione MPP = 40W / 28V = 1,43A
PowerBox
Figura 4: Operatività con ombra parziale
Come dimostra questo esempio, ciascun
modulo lavora al suo punto di massima potenza,
indipendentemente dalle condizioni operative.
Un confronto tra il funzionamento dell'impianto in
caso di situazione ottimale rispetto a quello in caso
di ombra è visibile nella Figura 5.
Condizioni ideali
40v
9
PowerBox
40v
200W
PowerBox
1
43,5v
200W
200W
2
4,6A
PowerBox
2
PowerBox
43,5v
40W
200W
1
40v
200W
Ombra parziale
5A
PowerBox
9
PowerBox
PowerBox
Installazione scalabile - L'aggiunta di moduli alle
installazioni esistenti è semplice e immediata
consentendo agli installatori di espandere gli
impianti secondo le esigenze. Inoltre, SolarEdge
rende possibile combinare moduli di modelli diversi.
Ad esempio, è possibile ora collegare moduli da
180W con moduli da 220W, consentendo agli
8,7v
4,6A
40v
200W
200W
5A
10
Minor utilizzo di cavi elettrici ed altre componenti
BoS - Grazie a SolarEdge è possibile creare stringhe
più lunghe con un numero minore di inverter,
riducendo l'utilizzo di cavi elettrici, quadri di
stringa ed altri componenti. La PowerBox aumenta
l'amperaggio dei fusibili, consentendo l'uso di un
numero minore di fusibili. Inoltre, non è necessario
collocare diodi a corrente inversa in ciascuna
stringa.
10
PowerBox
43,5v
Figura 5: Confronto dei casi
8
installatori una installazione più rapida sfruttando il
materiale in magazzino.
possibile. L'uso dei sistemi SolarEdge consente ai
produttori di moduli di ottenere tensioni maggiori
dai moduli esistenti, anziché investire in nuove linee
di produzione con celle più grandi.
Migliore gestione del magazzino
Vi sono benefici anche per i produttori di moduli.
Grazie al fatto che i sistemi SolarEdge sono in grado
di ricevere moduli con diversi livelli di potenza, i
produttori possono consegnare impianti completi
con potenze diverse. Inoltre, la necessità di tenere
i moduli in magazzino per decenni in modo da
poter far fronte ad ordini di moduli aggiuntivi o alle
riparazioni in garanzia, viene eliminata.
Conclusioni
Il sistema SolarEdge di raccolta di energia distribuita
(in via di brevetto) offre una vasta gamma di benefici
a tutti i partecipanti del settore dell'energia solare.
Sebbene vi siano altre soluzioni che si concentrano
sul miglioramento di diversi aspetti degli impianti
fotovoltaici, crediamo che la soluzione SolarEdge
sia quella più affidabile, efficiente in termini di
costo e completa tra quelle presenti sul mercato.
Le installazioni solari che si avvalgono dei sistemi
SolarEdge sono in grado di raccogliere sino al
25% in più di energia, fornendo al contempo una
maggiore sicurezza, affidabilità ed un monitoraggio
completo ad un costo minore rispetto alle soluzioni
concorrenti.
Monitoraggio, manutenzione e possibilità di
eseguire interventi di assistenza - SolarEdge
supporta il monitoraggio e la comunicazione a livello
di modulo tramite le linee elettriche esistenti, senza
bisogno di ulteriori cavi. Ciò consente il controllo
continuo del rendimento di ciascun modulo ed
una facile risoluzione dei problemi durante la fase
di installazione e nell'ambito degli interventi di
manutenzione.
Tempi di installazione ridotti - grazie ad una più
semplice progettazione e risoluzione dei problemi, è
possibile completare le installazioni più rapidamente
riducendo così i costi di installazione del 15% - 25%,
con conseguente maggior redditività ed efficienza
per gli installatori.
Maggiore sicurezza - L'elettronica delle PowerBox
garantisce che i moduli producano una tensione
di corrente continua sicura sino al corretto
collegamento ad un inverter funzionante. Ciò va a
vantaggio degli installatori, che possono lavorare
in sicurezza senza doversi preoccupare di rimanere
folgorati. E' inoltre importante anche per i vigili del
fuoco, in quanto possono stare certi che l'impianto
fotovoltaico non ha più corrente ad alta tensione
non appena l'inverter SolarEdge viene disattivato o
la corrente alternata viene scollegata dalla casa.
Caratteristiche antifurto - La PowerBox SolarEdge
ha caratteristiche uniche che sono in grado di
individuare i tentativi di furto, ed assicurare che
i moduli non possano essere utilizzati una volta
rubati.
Miglioramenti nella linea di produzione dei moduli
- Le tendenze di mercato per gli impianti fotovoltaici
odierni indicano l'utilizzo di tensioni di corrente
maggiori, con l'uso di cavi della massima portata
9
Informazioni su SolarEdge
SolarEdge produce componenti elettronici per la conversione energetica
di nuova generazione che eliminano efficacemente tutte le limitazioni
tipiche dei sistemi fotovoltaici. La tecnologia Smart DC dei nostri sistemi
consente di incrementare la produzione di energia pulita pronta da
immettere nella rete elettrica, a un costo per watt inferiore rispetto a
quello offerto da qualsiasi altro produttore.
La tecnologia SolarEdge riunisce i tradizionali flussi di lavoro e metodologie
degli impianti fotovoltaici a un innovativo approccio olistico al sistema. Si
tratta di una vera e propria rivoluzione che, da un lato, rompe gli schemi
poiché offre notevoli vantaggi cambiando profondamente il modo in
cui l'energia viene raccolta, distribuita, gestita ed erogata e, dall'altro,
è complementare poiché si adatta al flusso di lavoro già in uso negli
impianti fotovoltaici.
In definitiva, noi di SolarEdge riteniamo che la robustezza della catena
di produzione di energia fotovoltaica vada misurata in base al suo anello
più debole. Adottando una filosofia che metta "il sistema al primo posto"
identificando ed eliminando i punti deboli in ogni fase del processo, siamo
in grado di produrre energia raccolta dal sole svincolata da qualsiasi
limitazione.
Germania Königstr. 5, 01097 Dresden, Germany
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Data: 04/2010