Scritto da Youssef Barreiros
Un tipico sistema di generazione di energia fotovoltaica converte la corrente continua (CC) in corrente alternata (CA). Quando la potenza generata dal sistema fotovoltaico supera la domanda del carico locale, ulteriore elettricità viene immessa nella rete elettrica. L'adozione della soluzione zero grid è motivata da questa esigenza, poiché mira a controllare l'immissione dell'energia in eccesso ed evitare così inversioni di flusso nella rete del concessionario.
Cosa significa Griglia Zero?
Il concetto di rete zero si riferisce a una metodologia per gestire l'esportazione di energia verso la rete elettrica. In alcuni casi l'energia immessa in eccesso si riduce a zero, mentre in altri può raggiungere un certo valore. È importante sottolineare che i termini zero grid, zero export e grid zero si riferiscono allo stesso metodo di controllo dell’iniezione di potenza.
FIGURA 01- Sistema di energia solare ibrido con corrente esportata
Generazione e consumo nell'impianto fotovoltaico
Per regolare la quantità di energia che un impianto fotovoltaico può inviare alla rete, è fondamentale riconoscere che tale sistema è interconnesso all'infrastruttura elettrica.
Non ha quindi senso discutere del controllo dell’esportazione di energia elettrica in rete nel contesto di un impianto fotovoltaico off-grid, che opera disconnesso da essa.
Pertanto, ogni installazione che incorpora il controllo Zero Grid deve essere considerata collegata alla rete elettrica. Questo concetto può essere ben segnalato nell'immagine qui sotto.
FIGURA 02- Bilancio energetico di un'unità di consumo
Nel corso di poche ore in una sola giornata viene generata energia dall'impianto fotovoltaico, rappresentata dall'area grigia sotto la curva tratteggiata. La zona scura si riferisce all'autoconsumo, che corrisponde all'energia generata dall'impianto fotovoltaico e consumata istantaneamente dai carichi del centralino.
La curva esterna alla linea tratteggiata indica anche l'energia consumata istantaneamente dai carichi, ma questa energia proviene dalla rete elettrica, in quanto il consumo avviene nei momenti in cui l'impianto fotovoltaico non produce energia.
In questo modo l'energia non consumata dai carichi verrà immessa nella rete del concessionario. Quando l'azienda non supporta o non consente l'immissione di questa energia in eccesso, l'impianto fotovoltaico deve limitare l'esportazione di corrente nella rete.
Come funziona la funzione di esportazione zero?
Per spiegarlo abbiamo gli inverter Nansen Solar, che presentano la funzione anti-backflow (anti-reverse flow) in tutti i modelli on-grid e ibridi, sia monofase che trifase. Oltre ad abilitare questa funzione, gli inverter Nansen Solar consentono anche di controllare la percentuale di potenza che può essere immessa in rete. È importante evidenziare che questa funzionalità è disponibile internamente e, con le opportune apparecchiature esterne, è possibile sfruttarla appieno.
FIGURA 03 – Schermata di configurazione della Nansen Solar App
Pertanto, per limitare l'eccesso di potenza generata dall'impianto fotovoltaico, è necessario che l'inverter identifichi se circola corrente nella rete elettrica. Ciò è reso possibile attraverso trasformatori di corrente (CT - Current Transformer). Il TA è collegato al cablaggio CA tra l'inverter e la rete elettrica, prima del contatore.
FIGURA 04 – Schema di collegamento Zero Export
Tuttavia, il TA non può misurare la corrente; identifica solo la presenza di corrente. È quindi necessario l'ausilio di un contatore di energia, lo smart meter, che legge i dati dal TA e li invia all'inverter. Con la funzione abilitata l'inverter può regolare la propria iniezione. Vale la pena ricordare che alcuni modelli di inverter Nansen Solar dispongono già di questo contatore interno, per cui è necessario solo collegare un TA direttamente all'inverter fotovoltaico.
FIGURA 05 – Collegamento tra CT e Smart Meter
Dopo aver rilevato il flusso di corrente nella rete, l'inverter regola rapidamente la sua potenza fino a raggiungere lo zero, garantendo un accesso a potenza pari a zero. Quando il contatore intelligente identifica il flusso elettrico, invia questa informazione all'inverter, che cambia immediatamente la sua modalità operativa, avviando l'inseguimento del punto di massima potenza (MPPT). Il funzionamento viene quindi trasferito a una modalità che controlla la potenza in uscita, equalizzandola al livello dei carichi locali e implementando così la sua funzione antiriflusso.
Adottare soluzioni a zero-export è più semplice di quanto sembri, e scegliere un inverter solare con questa funzione abilitata è fondamentale per evitare problemi di installazione. Inoltre, questo aiuta ad evitare i costi associati all’installazione di sistemi di accumulo dell’energia.
Problemi causati dall'inversione del flusso
Quando un impianto fotovoltaico genera più energia di quella necessaria all'unità di consumo, si crea energia in surplus. Se questa energia non viene immagazzinata nelle batterie, verrà immessa nella rete elettrica del distributore. Per diversi motivi, questa iniezione può essere dannosa per la rete e causare problemi, come ad esempio:
Sovraccarico della rete: apparecchiature come trasformatori e interruttori automatici possono essere sovraccaricate, causando guasti e interruzioni nell'alimentazione elettrica.
Squilibrio di tensione: l'iniezione di potenza può causare fluttuazioni di tensione, influenzando la qualità dell'alimentazione elettrica.
Interruzioni: il sovraccarico e lo squilibrio possono provocare interruzioni di corrente, con ripercussioni sui consumatori e sulle apparecchiature.
È importante sottolineare che il sistema zero grid può essere utilizzato insieme a un sistema on-grid. Questa integrazione consente di massimizzare il potenziale di generazione di energia senza inviare questa energia alla rete elettrica. Questa configurazione è particolarmente vantaggiosa nei luoghi in cui la generazione di crediti energetici non è consentita ed è ampiamente adottata in progetti ad alto consumo energetico.
Diventa in questo modo una soluzione per soddisfare la domanda di energia senza la necessità di modificare i contratti in essere con i concessionari elettrici. Per questo motivo, settori come l’industria e l’agroalimentare si distinguono come i principali utilizzatori dei sistemi grid zero, controllando l’iniezione fino a un limite o limitandola a zero.
Omologazione del Sistema On-grid con Zero Export
Gli impianti fotovoltaici che funzionano in modalità zero grid non sono esenti dall'approvazione da parte delle aziende elettriche, poiché questi sistemi necessitano del riferimento fornito dalla rete per mantenere la sincronizzazione e devono soddisfare i requisiti della funzione anti-islanding.
Inoltre, la normativa prevede che il distributore possa interrompere la fornitura di energia se l'impianto di generazione avviene senza autorizzazione, soprattutto se il continuo parallelismo tra la rete e il generatore dell'utente causa problemi tecnici o rischi per la sicurezza della rete e degli altri utenti.
Il requisito di approvazione si applica non solo ai sistemi fotovoltaici on-grid, ma a qualsiasi unità di produzione di proprietà del consumatore che opera in parallelo con la rete di distribuzione. Tutti questi progetti devono essere sottoposti all'analisi e all'approvazione da parte del distributore.
Le linee guida, i requisiti e le linee guida necessarie per il collegamento dell'impianto fotovoltaico all'impianto elettrico sono disponibili nella documentazione predisposta da ciascun concessionario.
Per chi avesse ancora dei dubbi o insistesse sull'idea che un impianto fotovoltaico funzionante in modalità zero grid non interagisce con la rete del distributore, si può effettuare una semplice prova pratica: spegnendo l'interruttore automatico nel punto di ingresso, se l'inverter fotovoltaico è disabilitato, ciò indica che stava lavorando in concomitanza con la rete e ha attivato la sua funzione anti-islanding.
In caso di dubbi, si consiglia sempre di consultare direttamente il distributore responsabile della fornitura di energia elettrica all'utenza e richiedere una risposta chiara e obiettiva, basata sulle sue norme e regolamenti tecnici. Non bisogna fidarsi completamente delle informazioni fornite dai social network o dai venditori di impianti fotovoltaici senza prove adeguate.
Nansen Solar - Cos'è Zero Grid, Zero Grid, Zero Export e Anti-Backflow?
Comments