Due pannelli solari diversi sullo stesso inverter: quando funziona e quando no
Collegare due pannelli solari con caratteristiche diverse allo stesso inverter è tecnicamente possibile in molti casi. Ma “possibile” non significa “senza conseguenze”. L’inverter non sa quanta potenza potrebbe teoricamente erogare ciascun modulo – vede solo ciò che il circuito gli consente di produrre. E in un circuito con due moduli diversi, quello limite lo decide quasi sempre il componente più debole.
Capire perché richiede prima di chiarire come funziona l’abbinamento tra modulo e inverter.
Cosa succede elettricamente quando si collegano due moduli in serie
In un collegamento in serie, le tensioni dei due moduli si sommano, mentre la corrente che scorre nel circuito è limitata dalla corrente più bassa tra i due. Se il primo modulo ha una corrente di corto circuito (Isc) di 11,5 A e il secondo di 9,8 A, l’intero string lavorerà al massimo a circa 9,8 A. Il modulo con corrente maggiore non può esprimere il suo pieno potenziale.
Questo non è un difetto dell’inverter: è una legge fondamentale dell’elettricità nei circuiti serie. La conseguenza pratica è che un modulo da 500 Wp abbinato in serie a uno da 380 Wp non produce 880 Wp. La perdita dipende dalla differenza di corrente tra i due moduli e dalle condizioni di irraggiamento in quel momento.
Collegamento in parallelo: la corrente si somma, la tensione deve corrispondere
In parallelo la situazione si inverte: la corrente totale è la somma delle correnti dei due moduli, mentre la tensione è limitata al valore più basso tra i due. Se un modulo ha una tensione a circuito aperto (Voc) di 49 V e l’altro di 41 V, il parallelo lavorerà attorno ai 41 V. Il modulo con tensione maggiore viene in questo caso polarizzato in modo non ottimale e può addirittura cedere parte della sua energia all’altro, generando dissipazione di calore anziché produzione utile.
Il parallelo tra moduli con tensioni diverse è quindi la configurazione più rischiosa. In assenza di diodi di blocco adeguati può causare correnti inverse che danneggiano i moduli stessi nel tempo.
Posso collegare in parallelo due moduli con tensioni Voc diverse senza rischi?
Non senza precauzioni. Se la differenza di Voc è significativa (tipicamente oltre 5–10%), il modulo a tensione più alta può forzare corrente inversa nel modulo a tensione più bassa. Questo genera calore localizzato e può accelerare il degrado delle celle. I diodi di blocco riducono il rischio ma non eliminano la perdita di potenza.
Il ruolo dell’MPP Tracker: il vero punto critico
Gli inverter per balconi con due ingressi separati e due MPP Tracker indipendenti (Maximum Power Point Tracker) gestiscono ogni modulo in modo autonomo. Ogni tracker cerca il punto di lavoro che massimizza la potenza del proprio modulo, indipendentemente dall’altro. In questo caso, collegare due moduli diversi non causa le perdite descritte sopra: ogni modulo lavora nel proprio punto ottimale.
Se invece l’inverter ha un solo MPP Tracker – o due ingressi che convergono sullo stesso tracker – il sistema cerca un unico punto di lavoro per entrambi i moduli. Questo punto è sempre un compromesso: né ottimale per il modulo più grande né per quello più piccolo. La perdita rispetto al potenziale teorico può variare da pochi punti percentuali a valori più rilevanti, a seconda di quanto i moduli differiscono per tensione e corrente al punto di massima potenza (Vmpp e Impp).
Prima di qualsiasi valutazione, la domanda cruciale è quindi: quanti MPP Tracker indipendenti ha l’inverter in uso?
Quando la differenza tra moduli è accettabile e quando no
Non esiste una soglia universale valida per tutti gli abbinamenti, perché le perdite dipendono dalla combinazione specifica di parametri. Tuttavia, è possibile identificare situazioni in cui il problema è trascurabile e situazioni in cui diventa rilevante.
Se i due moduli hanno una Vmpp simile (differenza inferiore al 5%) e una Impp simile (differenza inferiore al 5–8%), l’abbinamento sullo stesso MPP Tracker causa perdite contenute. Questo può verificarsi ad esempio tra due moduli della stessa generazione tecnologica ma di potenze nominali leggermente diverse, dove la differenza di dimensioni fisiche si traduce in correnti proporzionalmente simili.
La situazione peggiora quando i moduli hanno tecnologie diverse. Un modulo monocristallino PERC e un modulo policristallino più vecchio di potenza simile possono avere curve I-V molto diverse: il punto di massima potenza di uno non corrisponde al punto ottimale per l’altro. L’MPP Tracker troverà un compromesso che non soddisfa nessuno dei due.
L’effetto dell’ombreggiamento parziale con moduli diversi
In condizioni di piena insolazione, le perdite di abbinamento tra due moduli diversi rimangono quantificabili. In condizioni di ombreggiamento parziale, la situazione diventa più complessa. Le diodi di bypass presenti nei moduli intervengono quando una cella è significativamente più fredda delle altre, cortocircuitando la stringa di celle danneggiate. Il numero e la distribuzione di questi diodi varia da modulo a modulo.
Con due moduli diversi in serie e ombra parziale su uno di essi, le diodi di bypass dei due moduli rispondono in modo diverso. Il risultato può essere una curva di potenza con picchi multipli difficili da gestire per un MPP Tracker singolo. Alcuni inverter riescono a identificare il picco globale, altri si bloccano su un picco locale con potenza inferiore.
Differenze di orientamento come caso speciale
Un caso frequente nei balconi con angolo o terrazza è avere un modulo rivolto a sud-ovest e uno a est. Anche con moduli identici, questa configurazione crea profili di produzione temporalmente sfasati: i picchi di corrente avvengono in momenti diversi. Con un MPP Tracker singolo, l’inverter lavora in modo subottimale per buona parte della giornata.
Con due moduli diversi e orientamenti diversi, la situazione combina le perdite di abbinamento con le perdite da orientamento disallineato. Due MPP Tracker indipendenti risolvono il problema dell’orientamento; le perdite da parametri elettrici diversi rimangono comunque se le caratteristiche I-V dei moduli differiscono in modo significativo.
Un inverter con due MPP Tracker elimina tutti i problemi di abbinamento tra moduli diversi?
Elimina le perdite da interazione diretta tra i due moduli, perché ciascuno lavora nel proprio punto ottimale. Non elimina eventuali limiti di compatibilità con l’inverter stesso: tensione di ingresso, corrente massima di stringa e potenza totale ammessa restano vincoli da verificare separatamente per ogni modulo.
Limiti tecnici dell’inverter da rispettare comunque
Indipendentemente dalla presenza di uno o due MPP Tracker, ogni ingresso dell’inverter ha limiti tecnici precisi che devono essere rispettati per ciascun modulo separatamente:
- Tensione massima di ingresso (Voc max): la tensione a circuito aperto del modulo non deve superarla in nessuna condizione, incluse temperature molto basse (la Voc aumenta al diminuire della temperatura).
- Corrente massima di stringa (Isc max): la corrente di corto circuito del modulo deve rientrare nel limite specificato per l’ingresso.
- Intervallo MPP: la tensione al punto di massima potenza del modulo deve cadere nell’intervallo in cui il tracker dell’inverter opera correttamente. Se la Vmpp è troppo bassa o troppo alta, l’inverter non riesce a trovare il punto ottimale e la produzione reale è significativamente inferiore alla potenza nominale del modulo.
Questi parametri si trovano nel datasheet del modulo e nelle specifiche tecniche dell’inverter. Verificarli prima del collegamento non è facoltativo: un modulo con Voc superiore alla tensione massima dell’inverter può danneggiarlo in modo permanente, specialmente in una mattina invernale fredda con il pannello in piena esposizione.
Cosa considerare prima di collegare due moduli diversi
Prima di procedere, conviene rispondere a queste domande con i dati tecnici alla mano:
- Quanti MPP Tracker ha l’inverter? Sono indipendenti o convergono sullo stesso ingresso?
- Qual è la Voc di ciascun modulo alla temperatura minima prevista nel sito di installazione? Rientra nel limite dell’inverter?
- La corrente Isc di ciascun modulo è compatibile con la corrente massima ammessa per ogni ingresso?
- La Vmpp di ciascun modulo cade nell’intervallo MPP dell’inverter?
- I due moduli verranno collegati in serie o in parallelo sullo stesso ingresso, oppure su ingressi separati?
Se entrambi i moduli vanno su ingressi separati con tracker indipendenti e i parametri rientrano nei limiti, l’abbinamento funziona tecnicamente. Le perdite rimangono quelle proprie di ciascun modulo in base alla sua posizione e orientamento, non si aggiungono perdite da interazione.
Se invece i moduli devono condividere lo stesso ingresso e lo stesso tracker, la differenza tra Vmpp e Impp dei due moduli determina l’entità della perdita. In casi estremi – moduli di tecnologia, dimensioni e generazione molto diverse – può convenire valutare una soluzione diversa piuttosto che accettare una perdita strutturale quotidiana.
Un caso pratico: modulo vecchio e modulo nuovo sullo stesso inverter
Situazione frequente: si dispone già di un modulo da 400 Wp acquistato un anno fa e si vuole aggiungere un secondo modulo da 430 Wp di una tecnologia più recente. Il vecchio modulo ha una Vmpp di circa 38 V e una Impp di circa 10,5 A. Il nuovo ha una Vmpp di circa 42 V e una Impp di circa 10,2 A.
La differenza di corrente è piccola (circa 3%), ma la differenza di tensione MPP è di circa 4 V, pari a circa il 10%. Se collegati in serie su un singolo tracker, l’inverter dovrà lavorare a un compromesso. In questo caso specifico la perdita da abbinamento rimarrebbe probabilmente contenuta, ma non eliminabile. Con due tracker indipendenti, entrambi i moduli lavorerebbero al loro punto ottimale senza interazione.
Questo esempio mostra che la risposta non è mai sì o no in assoluto: dipende dai parametri reali dei moduli e dall’architettura dell’inverter.