Rinnovabili • Inverter fotovoltaici

ForumTech 2022: Inverter fotovoltaici, tra nuove sfide ed opportunità

Dal ruolo degli inverter nella digitalizzazione delle reti al dialogo con moduli e batterie: il forum organizzato da Italia Solare punta i riflettori sui convertitori e le nuove sfide tecnologiche

Inverter fotovoltaici

(Rinnovabili.it) – Gli inverter fotovoltaici stanno progressivamente aumentando di numero all’interno del sistema elettrico nazionale e le nuove tecnologie digitali possono oggi sfruttarne funzionalità impossibili fino a pochi anni fa, facilitando i trend della tradizione energetica. A patto, però, di garantire sempre la perfetta compatibilità tra convertitori e le risorse a cui sono connessi. Questo quanto è emerso oggi dalla seconda sessione del ForumTech 2022, l’evento organizzato da Italia Solare nella cornice della Solar Exhibition & Conference di KEY ENERGY. L’appuntamento ha offerto uno sguardo tecnico e approfondito sul settore degli inverter e sui principali cambiamenti registrati a livello di mercato in questi ultimi anni. A cominciare da una evoluzione tecnologica fondamentale: la digitalizzazione.

“Fino a pochi anni fa le misure delle risorse connesse al convertitore era disponibili per lo più localmente all’inverter”, spiega Luigi Pellegrino, ricercatore Tecnologie di Generazione e Materiali presso l’RSE. “E non sempre anche all’utente, all’aggregatore o al gestore dell’impianto”. Parliamo di dati fondamentali come la producibilità del fotovoltaico, la tensione, la corrente dei moduli o delle stringhe, la temperatura dell’inverter  o del sistema di accumulo o lo stato di carica. “Con la digitalizzazione tutte queste informazioni possono essere concentrate sul cloud ed essere rese disponibili anche ad altri operatori terzi. Viceversa, attraverso la nuvola anche gli operatori della rete di distribuzione possono controllare i convertitori”. Un rapporto bidirezionale che abilita di fatto nuove funzionalità.

Come sfruttare i dati dell’inverter? Ad esempio, fornendoli a installatori e costruttori al fine di ottimizzare la gestione della risorsa stessa a cui è connesso l’inverter. Attraverso queste informazioni si potrebbe migliorare l’attività di manutenzione, massimizzare l’energia estraibile dal sistema d’accumulo e la sua vita utile. O ancora aumentare la produzione fotovoltaica.

Non solo. L’acquisizione continua di dati dal campo permette di effettuare una diagnostica delle risorse o dell’inverter stesso, rilevando possibili archi elettrici, valutando lo stato di salute del convertitore e dell’accumulo. Identificando guasti e fenomeni di degrado delle stringhe. “Il costruttore grazie alla digitalizzazione può entrare in possesso di dati provenienti da una molteplicità di impianti simili per tipologia, dimensioni o luogo di installazione. E in tal modo può individuare eventuali problematiche e criticità degli impianti, apportando migliorie al prodotto”.

Allo stesso tempo anche i dati che i DSO e i TSO possono inviare agli inverter fotovoltaici hanno una rilevanza crescente. Soprattutto alla luce delle ultime modifiche normative che permettono alle risorse distribuite di fornire servizi alle reti di trasmissione e di distribuzione.

Senza dimenticare gli impianti in autoconsumo collettivo. “Grazie alla digitalizzazione sarebbe possibile anche dimensionare gli impianti con taglie maggiore e gestirli attraverso sistemi d’accumulo o demand response  in modo utile per autoconsumare localmente l’energia”, sottolinea Pellegrino.

Ovviamente non mancano le sfide tecnologiche. A cominciare dall’interoperabilità dei sistemi, dai problemi di cyber security (soprattutto nei piccoli impianti residenziali) e dai tempi di comunicazione. Per Antonio Rossi di PM Service, l’inverter non può più essere considerato solo un convertitore di potenza bensì un sistema complesso a cui sono richieste prestazioni in continuo cambiamento.

“L’evoluzione tecnologica che gli inverter stanno avendo in questo periodo storico, è guidata prevalentemente dal mondo della mobilità elettrica, che pone nuove sfide in termini di efficienza, dimensioni e pesi”, commenta Rossi. E che per alcuni versi rallenta anche le disponibilità per il fotovoltaico. 

Materiali innovativi e nuovi componenti e packaging si stanno facendo strada nel mercato, che a sua volta oggi deve adeguarsi alle ultime modifiche normative. Per gli inverter fotovoltaici in particolare i riflettori sono puntati su topologie multilivello con un’attenzione molto forte alle strategie di controllo del convertitore d’uscita. Non solo. “L’inverter è stato oggetto di una transizione importante andando ad implementare una serie di funzionalità quali le comunicazioni TCP/IP, logaritmi di controllo, o il controllo da remoto attraverso protocolli standard”, sottolinea Rossi.

 Ma è anche essenziale che questi elementi tengano il passo con i progressi di moduli e batterie. 

Come ricorda Giovanni Buogo di SOLIS, negli ultimi anni la dimensione dei wafer di silicio si è progressivamente evoluta dagli originali 125 mm di larghezza ai nuovi standard M6 (166 mm), M10 (182 mm) e G12 (210 mm). E nel mercato si sono diffusi i nuovi moduli bifacciali. Due cambiamenti importanti che richiedono una maggiore attenzione rispetto alla potenza alla corrente in ingresso. Il rischio è infatti quello di entrare in un livello critico di corrente nel caso di un inverter fotovoltaico non compatibile; arrivando ad una perdita di energia e accorciando la vita stessa dell’inverter.

 Discorso non troppo dissimile per la relazione tra inverter e batterie per il quale Riccardo Filosa di  ZCS sottolinea come esista ormai “un’interazione molto spinta, ma la compatibilità non è scontata” Quali aspetti da tenere in conto? Innanzitutto quello tecnologico. Oggi le batterie a ioni di litio con Battery management system (BMS) o elettronica integrata garantiscono migliori prestazioni grazie ad uno scambio di informazioni bidirezionali tra i due elementi.

Ma va posta attenzione anche all’aspetto progettuale. “A volte è possibile che il dimensionamento della capacità installata non sia corretto rispetto alla disponibilità o alla richiesta di energia”, spiega Filosa, alludendo al rischio di sovradimensionamento. “In questo caso il sistema [inverter+batteria] deve proteggersi contro possibili criticità e malfunzionamenti”. Allo stesso modo è necessario tenere d’occhio la tensione d’esercizio dell’accumulo e le norme di connessione alla rete. Fondamentale anche la scelta dell’ambiente inteso come temperatura ed umidità locale. “Senza un algoritmo di protezione, il sistema invecchierà più velocemente”.

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.


Rinnovabili • Simulare i fenomeni termomeccanici

Simulare i fenomeni termomeccanici [Webinar]

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Martedì 18 giugno COMSOL terrà un seminario gratuito dedicato alla simulazione multifisica delle interazioni termomeccaniche

fenomeni termomeccanici

Come prevedere la tendenza di un materiale a cambiare di volume in risposta ad un cambiamento di temperatura all’interno di un sistema meccanico? Come valutare l’effetto sulle prestazioni di fenomeni termomeccanici come il riscaldamento Joule? Come modellare le possibili deformazioni indotte dal calore e studiarne le conseguenze sul comportamento meccanico di strutture solide?

Per tutte queste domande esiste una risposta “semplice”: la simulazione multifisica. Questo strumento d’analisi permette, a partire da un sistema complesso, di simulare i singoli aspetti (elettrici, meccanici, termici o chimici) e gli effetti della loro interazione. Nel dettaglio la simulazione multifisica permette di creare un modello matematico e analizzarlo minuziosamente con l’obiettivo di prevedere o convalidare il risultato del mondo reale. Evidenziando eventuali criticità e ottimizzando i progetti ancor prima della prototipazione. 

Nel settore delle energie rinnovabili (ma non solo) l’approccio risulta particolarmente valido per il comportamento meccanico di strutture solide dove la complessità dei fenomeni termomeccanici richiede necessariamente un’attenzione e una cura più elevate durante la fase progettuale. 

A spiegarne vantaggi e potenzialità è il nuovo webinar gratuito di COMSOL, una delle aziende leader nello sviluppo software di modellazione matematica. L’evento, in programma per il 18 giugno alle ore 14.30 permetterà ai partecipanti di comprendere come sia possibile analizzare le strutture meccaniche combinando tutti gli effetti fisici e le interazioni rilevanti. 

 Lo strumento principe è COMSOL Multiphysics®, uno dei software di modellazione più avanzati del settore, in grado simulare progetti, dispositivi e processi in ogni ambito tecnologico. Grazie al modulo dedicato alla Meccanica Strutturale, la piattaforma permette di analizzare la meccanica dei solidi, simulando il comportamento dei materiali, delle dinamiche, delle vibrazioni, dell’attrito ecc. all’interno di un unico modello e di un unico ambiente di modellazione.

Il modulo offre accoppiamenti multifisici integrati che includono anche gli aspetti termici, a partire dalle semplici condizioni operative di un dispositivo, per arrivare a fenomeni più complessi come l’effetto Joule. La piattaforma rende possibile, infatti, modellare la conduzione della corrente elettrica in una struttura, il successivo riscaldamento elettrico causato dalle perdite ohmiche e le sollecitazioni termiche indotte dal campo di temperatura.

Simulare i fenomeni termomeccanici

Per avere una panoramica completa delle possibilità durante il seminario i tecnici Comsol esamineranno i diversi meccanismi importanti da considerare in un modello termomeccanico. Come ad esempio il creep termico, ossia la deformazione anelastica che si verifica nel tempo quando un materiale è sottoposto a stress a una temperatura pari o superiore al 40% del punto di fusione. O ancora lo smorzamento termoelastico, che si verifica quando si sottopone un materiale a stress ciclico di compressione e di espansione. La deformazione ciclica crea variazioni locali di temperatura in grado a loro volta di produrre perdite meccaniche.

Il webinar passerà in rassegna vari casi di studio ed esempi di modelli, mostrando il software in azione e rispondendo in tempo reale a tutte le domande dei partecipanti.

Partecipa al seminario gratuito dedicato alla simulazione dei fenomeni termomeccanici registrandoti all’indirizzo  https://www.comsol.it/c/fvmd 

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About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.


Rinnovabili • Decreto FER X

Decreto FER X, aste entro la fine dell’anno

Lo ha dichiarato il sottosegretario al MASE, Claudio Barbaro, ma l'iter del Decreto Fer X appare ancora indietro con i tempi

Decreto FER X
Foto di Ed White da Pixabay

Incentivi alle rinnovabili, la normativa in attesa

Il Decreto FER X è in dirittura d’arrivo e le prime procedure competitive del provvedimento potrebbero essere lanciate entro la fine del 2024. Questa perlomeno è la previsione avanzata dal sottosegretario al Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica, Claudio Barbaro, durante un’interrogazione alla Camera. Rispondendo in X Commissione ad un quesito dell’onorevole Peluffo sui tempi di adozione del DM FER-X, Barbaro ha fatto chiarezza sui prossimi passi del provvedimento.

Lo schema, ha ricordato il sottosegretario, è stato trasmesso all’ARERA nel mese di aprile ai fini dell’acquisizione del parere. L’Authority dovrebbe far sapere la propria posizione in questi giorni per poi “passare la palla” alla Conferenza Unificata. A valle dell’acquisizione di quest’ultimo parere “sarà possibile procedere con la notifica formale del provvedimento in Commissione europea per la verifica dei profili di compatibilità con la disciplina in materia di Aiuti di Stato”.

Decreto FER X, quando arriva?

Il percorso, dunque, si prospetta ancora lungo ma il Sottosegretario rassicura gli animi spiegando che il MASE sta cercando di velocizzare i passaggi rimanenti. “Per accelerare […] il Ministero ha già avviato i colloqui con la Commissione con l’obiettivo di illustrare le principali novità introdotte dal meccanismo. Tra le innovazioni, rispetto al disegno attuale, il nuovo schema prevede infatti che il Sistema si faccia carico del rischio dovuto alle dinamiche inflattive, particolarmente accentuate nell’ultimo anno, in modo tale da rendere i corrispettivi riconosciuti più adeguati alla struttura di costo e alla sua evoluzione, riducendo così i rischi degli operatori“.

Il Decreto, ricordiamo, nasce per sostenere la produzione di energia elettrica da impianti rinnovabili “con costi vicino alla competitività di mercato”. Ossia fotovoltaici, eolici, idroelettrici e di trattamento dei gas residuati dai processi di purificazione. L’ultima bozza del decreto FER X riporta due modalità di accesso agli incentivi: quella diretta, riservata ai sistemi rinnovabili di taglia uguale o inferiore ad 1 MW per un massimo di 5 GW sviluppabili in Italia; quella tramite aste, nel caso di impianti di potenza superiore a 1 MW (e con contingenti differenziati per tecnologia che vanno da un 45 GW per il fotovoltaico allo 0,02 GW per i gas residuati).

Barbaro ha anche anticipato che per mitigare le problematiche relative all’operatività dei contratti alle differenze convenzionali, il Ministero ha provveduto a “ridisegnare la struttura dei pagamenti del contratto al fine di disincentivare l’offerta della capacità contrattualizzata a prezzi inferiori ai propri costi marginali”. Un intervento che permetterebbe al tempo stesso di “ridurre il rischio volume sostenuto dai titolari della medesima capacità“. Le prime aste? “Potranno essere bandite entro la fine dell’anno“, ha concluso il sottosegretario.

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Rinnovabili • pcb ricarica

PCB per la ricarica dei veicoli elettrici (EVC)

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Il ruolo e l'importanza dei circuiti stampati nel mondo della ricarica dei veicoli elettrici

pcb ricarica

Il mondo dell’EV charging promette di cambiare il nostro modo di spostarci e di viaggiare e molte sono le tecnologie in gioco per raggiungere questo ambizioso obiettivo. L’elettronica svolge di certo un ruolo chiave, ma è necessario sviluppare prodotti ad hoc per questo segmento di mercato, che siano in grado di gestire picchi energetici, alte temperature, funzionalità molteplici e dimensioni ridotte. Molte di queste necessità devono essere soddisfatte nella progettazione di un circuito stampato (anche detto PCB) che permetterà di garantire funzionalità, affidabilità ed efficienza di una colonnina di ricarica. I PCB (Printed Circuit Boards) sono infatti fondamentali per consentire una ricarica affidabile e ad alta potenza e si sono evoluti parallelamente allo sviluppo di colonnine di ricarica sempre più performanti, di dimensioni più compatte e più leggere.

Diminuendo le dimensioni delle colonnine di ricarica, anche lo spazio dedicato ai PCB si è ridotto, portando i progettisti di circuiti stampati a studiare nuovi design che permettessero di ottenere le stesse prestazioni in dimensioni più contenute. In alcuni casi può essere sufficiente usare elementi più compatti, in altri lavorare sulla densità del circuito, oppure optare per un maggior numero di strati che possano ospitare tutte le funzionalità richieste, o ancora prestare particolare attenzione alla larghezza delle piste e alla distanza di isolamento.

I circuiti stampati dedicati al mondo dell’ev charging devono inoltre poter gestire correnti e tensioni elevate, che richiedono l’uso di materiali specifici e spesso di una grande quantità di rame che permetta di condurre considerevoli flussi di corrente e dissipare il calore in eccesso.

I circuiti stampati di un EV charger non sono solo sviluppati per garantire il fine ultimo della colonnina, la ricarica in sè, ma anche un’esperienza di acquisto adeguata. Se, da un lato, la crescente richiesta di tempi di ricarica più rapidi richiede una tecnologia dei PCB in grado di supportare operazioni di ricarica efficienti e ad alta potenza, dall’altro devono essere considerate anche tutte le interfacce che includono funzioni come touchscreen, applicazioni mobili, lettori di schede RFID e controlli intuitivi, tutti progettati con lo scopo di migliorare l’esperienza dell’utilizzatore di una colonnina di ricarica.

Attenzione alla sostenibilità nella progettazione di un PCB

Un’attenta progettazione di circuiti stampati può inoltre contribuire alla sostenibilità del prodotto finale, perché permette di ottimizzare spazio e materiali, riducendo gli sprechi. Studiare con attenzione il design del PCB permette di sfruttare il pannello in modo da ridurre la quantità di materie prime necessarie per produrre il circuito stampato ma anche delle risorse richieste per lavorarlo, come acqua, calore ed elettricità. La dimensione inferiore di un circuito stampato si tramuta anche in meno materiali di scarto nel caso in cui la scheda finale abbia dei difetti e debba quindi essere rottamata, e anche un imballaggio con dimensioni minori, peso minore con conseguente riduzione del costo di spedizione. I vantaggi sono quindi al contempo ambientali ed economici.

NCAB ha sviluppato delle linee guida che permettono di identificare i fattori che determinano il costo di un PCB  e supporta i propri clienti sin dalle prime fasi della progettazione per raggiungere obiettivi di sostenibilità comuni. 

I webinar sul circuito stampato di NCAB Group

Per questo motivo il Gruppo svedese mette a disposizione il know how dei propri tecnici attraverso un fitto programma di webinar gratuiti dedicati al circuito stampato. 

Giovedì 13 giugno 2024, in particolare, Jonathan Milione, FAE di NCAB Group Italy, terrà un webinar dal titolo “PCB affidabili per l’EVC​ – Opportunità, sfide e applicazioni in ambito ricarica EV“ a cui è possibile iscriversi da questo link https://attendee.gotowebinar.com/register/3189250463637126235

Parleremo di:

  • Evoluzione e sfide del settore dei veicoli elettrici
  • Metodi di ricarica e sviluppi tecnologici delle colonnine di ricarica
  • Soluzioni di design per PCB: sistemi di ricarica ad alta potenza

leggi anche Circuiti stampati più sostenibili, l’approccio virtuoso di NCAB Group

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