Gli inverter SINVERT PVM SINVERT PVM
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SINVERT PVM Test inverter Articolo estratto dalla rivista di settore „PHOTON – Febbraio 2011“ Gli inverter SINVERT PVM Answers for the environment. Ri c e r c a e te c n o lo g ia Te st in v erter Nuovo capoclassifica Test dell’inverter «Sinvert PVM20» di Siemens 90 83 76 68 Romana Brentgens / photon-pictures.com (2) 59,5 60 52 59,5 44 36 28 20 Il vano interno dell’apparecchio è organizzato in modo molto compatto. La rilevazione termografica non ha evidenziato anomalie, ma i componenti di potenza nascosti dietro le schede a circuito stampato si sono celati all’obiettivo della termocamera. I l segmento di mercato dei dispositivi di piccola taglia registra la collaborazione tra la società tedesca Siemens AG e la connazionale Refu Elektronik GmbH che ha sede a Metzingen. Soltanto il design dello scatolato della gamma «Refusol» altrimenti commercializzata come «Sinvert» è stato ridisegnato dall’azienda partner, che per il resto non ha toccato nulla: così i modelli «PVM10», «PVM13», «PVM17» e «PVM20», di potenza nominale CA compresa tra 10.000 I L M E N S I L E D E L F O T O V O LTA I C O Siemens Sinvert PVM20 ottimo 97,7 % radiazione elevata 2/2011 www.photon-online.it I L M E N S I L E D E L F O T O V O LTA I C O Siemens Sinvert PVM20 ottimo 97,5 % radiazione media 2/2011 www.photon-online.it Il «Sinvert PVM20» ha superato il test del Laboratorio PHOTON con il miglior risultato della gamma, piazzandosi pertanto al vertice della graduatoria a prescinde- e 19.200 watt, risultano rispettivamente corrispondenti ai Refusol «10K», «13K», «17K» e «20K» con quest’ultimo modello che, al momento, è l’unico della gamma Refu a non esser passato sui banchi del Laboratorio PHOTON. Un acquisto riuscito per Siemens, che in un colpo solo è riuscita ad assicurarsi in catalogo quattro prodotti assolutamente di punta. ll «PVM10» che, nel mese scorso, aveva già ottenuto dal Laboratorio PHOTON un «ottimo» in seguito all’adeguamento della scala di valutazione interna (si veda il box in calce), ha conservato comunque un giudizio che gli consente di piazzarsi nella «top ten» dei modelli testati finora (si veda alle pagine 144 e 145). I risultati infine disponibili dei suoi tre compagni di gamma si sono rivelati insomma all’altezza delle migliori legittime aspettative. Nelle pagine seguenti, figurano i risultati dettagliati del test relativo al più potente modello del terzetto, mentre i resoconti degli altri due sono esposti in modo riassuntivo a pagina 112. L’esemplare esaminato di «PVM20» messo a disposizione del Laboratorio PHOTON nel settembre scorso nell’ambito dell’abituale accordo specifico siglato per il test apparteneva all’unico modello della serie di cui non fosse ancora stato testato l’analogo prodotto gemello. Tanto peggio per il marchio Refu, Nuova scala di valutazione A partire dal numero di gennaio di quest’anno, PHOTON inasprisce il sistema di valutazione dell’efficienza degli inverter testati dal Laboratorio di Aquisgrana, adattando i giudizi allo sviluppo progressivo degli strumenti. Un inverter che sinora avrebbe ricevuto il giudizio «ottimo», ora verrà definito soltanto come «buono». Nella tabella riassuntiva dei risultati dei test degli inverter eseguiti dal Laboratorio PHOTON alle pagine 144 e 145 sono riportate sia le vecchie, che le nuove valutazioni. Questo aggiornamento è possible, perché il Laboratorio dà i voti esclusivamente in base all’efficien- za PHOTON. Altre caratteristiche di ogni singolo inverter vengono sí descritte nel test, ma non valutate. Con efficienze sempre migliori, anche in futuro sarà quindi possibili inasprire ulteriormente i giudizi. Lo schema attuale è il seguente: ≥ 99,0 %: ottimo ++ (prima ottimo ++) < 99,0 %: ottimo + (prima ottimo ++) < 98,0 %: ottimo (prima ottimo +) < 96,5 %: buono (prima ottimo) < 95,0 %: discreto (prima buono) < 93,5 %: sufficiente (prima discreto) < 92,0 %: insufficiente (prima sufficiente) re dal livello di radiaziona. 102 PHOTON Febbraio 2011 » URM UPN UNN TVO TTO TRP TPP TNQ SVQ STR SRR SPS SNS RVT RTT RRU RPU RNV QVV QUM s NKMMM = UMM = QMM NM OM PM QM RM SM TM UM VM NMM NNM NOM OMM M M Q U NO NS OM ât URM UPN UNN TVO TTO TRP TPP TNQ SVQ STR SRR SPS SNS RVT RTT RRU RPU RNV QVV QUM NOM TM TR UM UR VM VR NMM Káå=B = VU VS VT NM OM PM QM RM SM TM UM B=éçíÉåò~=åçãáå~äÉ=EmjmmF VM NMM NNM sjmm=áå=s Kpìã=áå=B NMM VR VM UR UM TR TM NM OM URM UPN UNN TVO TTO TRP TPP TNQ SVQ STR SRR SPS SNS RVT RTT RRU VT RPU VS RNV QVV QUM NM OM PM QM RM SM TM UM B=éçíÉåò~=åçãáå~äÉ=EmjmmF VM NMM NNM B NMM VU VS VQ VO VM UU US UQ UO UM TU TS TQ TO TM M s NKMMM Anche rispetto al tracciamento dell’MPP, il modello più potente della gamma si assicura un vantaggio, seppur modesto, nei confronti dei «fratelli minori». = Efficienza complessiva = UMM SMM Il parametro ha un andamento uniforme su valori elevati. QMM PM QM RM SM TM UM VM NMM NNM NOM OMM M M Q U NO PM PHOTON Febbraio 2011 QM RM SM TM UM B=éçíÉåò~=åçãáå~äÉ=EmjmmF VM NMM NNM NS URM UPN UNN TVO TTO TRP TPP TNQ SVQ STR SRR SPS SNS RVT RTT RRU RPU RNV QVV QUM NOM TM TR UM UR VM VR NMM Kpìã=áå=B = VU In termini di efficienza di conversione, l’inverter mantiene livelli pari o superiori al 97 per cento, con una costanza superiore perfino agli altri due modelli della stessa gamma: «PVM17» e «PVM13». × Efficienza MPPT B NMM VU VS VQ VO VM UU US UQ UO UM TU TS TQ TO TM M NOM = OM = URM UPN UNN TVO TTO TRP TPP TNQ SVQ STR VV SRR SPS SNS RVT RTT RRU RPU RNV QVV QUM NM sjmm=áå=s Efficienza di conversione SMM = sjmm=áå=s Káå=B NMM VR VM UR UM TR TM OM ât B NMM VU VS VQ VO VM UU US UQ UO UM TU TS TQ TO TM M 103 Ri c e r c a e te c n o lo g ia Efficienza ponderata Gli andamenti dell’efficienza «europea» e «californiana» sono pressoché curve piatte, sempre su livelli superiori al 97 per cento; il dato del 97,8 specificato dal fabbricante per la ponderazione «europea» risulta confermato dalle misurazioni. bÑÑáÅáÉåò~=éçåÇÉê~í~=KbìêçI=K`b`=áå=B NMM Kbìêç=Ç~íç=ÇÉä=éêçÇìííçêÉ=Z=VTIU=B VU VS VQ VO VM UU US UQ UO UM =bÑÑáÅáÉåò~=ÉìêçéÉ~ ==Kbìêçj~ñ=Z=VTIU=B TU =bÑÑáÅáÉåò~=Å~äáÑçêåá~å~ ==K`b`j~ñ==Z=VTIV=B TS TQ TO TM se Siemens si vedrà attribuiti in esclusiva i meriti della migliore efficienza PHOTON mai raggiunta nel corso dei test, con il 97,7 per cento per i livelli medi di irraggiamento, che significa un punto decimale in più di quanto avevano saputo fare il vecchio primo della classe, il «Refusol 17K» (PHOTON 11-2010), seguito ora dal gemello «Sinvert PVM17» (si veda a pagina 112). Struttura Come gli altri modelli della sua gamma, il «PVM20» si basa su uno schema elettrico privo di trasformatore per l’isolamento galvanico dei circuiti CC/CA e immette corrente in rete in modalità trifase. Nonostante l’architettura complessa, la struttura e la disposizione dei componenti si distinguono per compattezza e per efficacia di progettazione, dal punto di vista della comodità costruttiva. L’apparecchio dà insomma un’impressione di qualità e completezza, con peso e dimensioni estremamente ridotti, per un modello trifase di tale classe di potenza. L’interno rivela una struttura caratterizzata da più livelli, con la scheda a circuito stampato per il controllo e quella del filtro CC con l’alimentatore ausiliario alloggiate in prima fila, davanti alla grande scheda dei componenti di potenza. Nella parte superiore dello scatolato, le sette bobine sistemate in un vano separato sono le tre del filtro sinusoidale e le quattro di induttanza dei convertitori «step-up». La scheda del display montata sul coper- 104 QUM QVV RNV RPU RRU RTT RVT SNS SPS SRR STR sjmm=áå=s chio dell’apparecchio è protetta da una pellicola trasparente. La scheda di potenza funge altresì da supporto a tutti i componenti dei convertitori CC in ingresso, al circuito intermedio con i condensatori elettrolitici e ai ponti di conversione. I semiconduttori di potenza, alloggiati in tre involucri modulari separati, sono fissati sul lato saldature. L’alettatura di dissipazione termica priva di ventilazione forzata che, sul retro, provvede alla refrigerazione dei semiconduttori, è parte integrante dello scatolato stesso, come il telaio laterale e il coperchio anteriore. Soddisfacendo il grado di protezione IP 65, il dispositivo si presta per il montaggio in ambienti sia interni che esterni. Per la grossa ventola interna inserita allo scopo di prevenire l’arroventamento puntuale dei componenti critici alloggiati sulle schede sovrastanti, la durata in esercizio è stata specificata in 80.000 ore, a 40 ºC, e in caso di guasto, il componente è agevolmente sostituibile. I condensatori elettrolitici impiegati nei componenti di potenza e nell’elettronica di controllo, appartenendo alla classe di temperatura 105 ºC, risultano progettati in modo soddisfacente, in rapporto alla temperatura ambiente. La sicurezza è affidata a un dispositivo di sezionamento automatico che scollega l’inverter non appena la tensione e la frequenza della rete di discostano dai valori massimi predefiniti. Una prova di isolamento del campo moduli rileva i valori di resistenza tra i collegamenti del generatore fotovoltaico e SVQ TNQ TPP TRP TTO TVO UNN UPN URM la terra, oltre a verificare la corrente di dispersione sul lato rete. Sotto il telaio, accanto ai connettori sul lato in corrente continua, l’apparecchio dispone di un interruttore-sezionatore CC. Se l’allacciamento al generatore avviene tramite sei coppie di connettori «MC4» di Multi-Contact AG, quello alla rete sfrutta una grossa giunzione a cinque poli di Phoenix Contact AG, fissabile, una volta assemblata, allo scatolato, mediante le due viti in dotazione. L’apparecchio offre opzioni di collegamento per un sensore di radiazione e di temperatura, un relè con 230 volt di tensione e due ampère di frequenza in CA, nonché le tre porte di comunicazione RS485 (in ingresso e in uscita), USB ed Ethernet. Il gestore può controllarne lo stato di funzionamento grazie a quattro LED e alle indicazioni visualizzate dal display. Le interfacce USB ed Ethernet consentono la lettura di dati e l’aggiornamento del firmware, ma l’apparecchio è anche dotato di un data-logger integrato, in grado di rilevare complessivamente 40 misurazioni differenti, attivabili e parametrabili singolarmente. Come equipaggiamento opzionale, sono disponibili una presa di rete di dimensioni superiori, connettori alternativi per l’allaccio del generatore e un sistema di monitoraggio a distanza servito da diverse periferiche. Configurazione e utilizzo Consegnato al cliente ben imballato e protetto da spessi strati di cartone, PHOTON Febbraio 2011 » bÑÑáÅáÉåò~=ÅçãéäÉëëáî~=Kpìã=áå=B NMM Efficienza complessiva per differenti valori di tensione Kpìãj~ñ VU VS L’andamento dell’efficienza complessiva con differenti livelli di tensione si dimostra migliore dei modelli «PVM13 » e «PVM17» compagni di gamma: la curva relativamente «più debole», quella di color verde che rappresenta la tensione di 850 volt, parte dal 92 per cento, poi si arrampica rapidamente, per mantenersi su livelli elevati. VQ VO VM UU US UQ UO UM ==sjmm=Z=QUMIM=s=EsjmmãáåF Kpìãj~ñ=Z=VTIUP=B TU ==sjmm=Z=RVSIU=s=EsjmmKpìãj~ñj~ñF Kpìãj~ñ=Z=VUIMN=B ==sjmm=Z=URMIM=s=Esjmmã~ñF Kpìãj~ñ=Z=VTIRO=B TS ==bÑÑáÅáÉåò~=ÅçãéäÉëëáî~=ãÉÇá~ TQ =K^îÖpìãj~ñ Z=VTIUP=B KmãÉÇ Z=VTIR=BI=KmÜáÖÜ Z=VTIT=B TO TM R NM NR OM OR PM PR QM QR RM RR SM SR TM TR B=éçíÉåò~=åçãáå~äÉ=EmjmmF l’apparecchio, che in rapporto ai suoi 41 chilogrammi di peso e alla potenza nominale CC può essere considerato molto leggero, si fissa alla parete tramite il supporto in dotazione. Una volta dimensionato correttamente il generatore fotovoltaico e attivato l’interruttore-sezionatore CC, l’inverter impiega 126 secondi per effettuare diversi test, prima di allacciarsi alla rete. Il funzionamento è monitorabile attraverso un display ben leggibile e retroilluminato di luce di color bianco, installato a livello della copertura frontale e consultabile, a scelta, nelle lingue italiana, inglese, francese, tedesca, spagnola o ceca. Gli otto tasti disponibili consentono di effettuare le impostazioni. Oltre alle varie segnalazioni di stato di funzionamento e di errore, esso offre la modalità di visualizzazione «Default», con l’indicazione dei valori sia di potenza e tensione in CA, che di tensione in CC e di resa energetica giornaliera. Un altro menu propone i valori di potenza, tensione e intensità di corrente in CC, mentre in CA, oltre a questi stessi parametri figurano la frequenza, la temperatura dell’unità di raffreddamento e quella del vano interno dell’apparecchio, nonché le rilevazioni, qualora siano collegati gli opportuni sensori, di irraggiamento e di temperatura dei moduli. Il display consente di richiamare inoltre valori assoluti o comparativi in merito alla resa energetica, riepilogabili in importi giornalieri, mensili, annuali PHOTON Febbraio 2011 UM UR VM VR NMM NMR NNM NNR NOM e complessivi, oltre che di visualizzare in forma di diagramma a barre la potenza immessa nel giorno corrente o anche in giornate precedenti. Nel complesso, quindi, il dispositivo offre una considerevole gamma di misurazioni visualizzabili in forma panoramica. Documentazione In dotazione, figurano vari certificati e un manuale di istruzioni, in forma sia cartacea che elettronica archiviata su CD, nelle lingue di servizio sopra indicate, oppure anche in greco, coreano e portoghese. Per facilitare la procedura di allaccio, una versione compatta del manuale, oltre che illustrazioni di carattere generico e dati tecnici, mette a disposizione del gestore indicazioni di montaggio, collegamento e attivazione. Per la navigazione, nel menu è disponibile una panoramica grafica. Non mancano delucidazioni sull’uso del display, sull’allacciamento alla rete e sul collegamento CC. Nelle rispettive versioni compatta e dettagliata, manuali e documentazione tecnica sono inoltre scaricabili, in lingua italiana, dal sito Internet del produttore. Design dei circuiti Lo schema circuitale, pur ricalcando, in linea di principio, quello di un modello a due stadi, non riflette schemi classici. L’energia del generatore fotovoltaico, dopo aver attraversato un filtro per le interferenze elettromagnetiche (EMI), raggiunge lo stadio di potenza, che include un condensatore a due sezioni dotato di punto centrale che va a collegarsi al con- duttore di neutro (N) di rete. Due ponti di conversione trifase sono collegati in parallelo sul lato in uscita: il primo connesso direttamente all’ingresso CC e il secondo alimentato attraverso due convertitori «step-up» che, interposti sui lati positivo e negativo dell’ingresso CC, alimentano il secondo condensatore a due sezioni del circuito intermedio. La modulazione per generare le onde sinusoidali viene quindi suddivisa tra questi due ponti di conversione, facendo in modo che ciascuno fornisca solo una parte dell’ampiezza della tensione necessaria a generare la corrente sinusoidale nelle bobine di uscita, con una soluzione che consente di ridurre le perdite sia nei transistor di potenza che nelle bobine di output. Su questo lato, è inoltre previsto, per ogni fase, un ramo di ricircolo, per impedire che la corrente immagazzinata nelle bobine di uscita possa rifluire nel condensatore del circuito intermedio, provocando ulteriori dispersioni. Un filtro a valle livella i treni di impulsi modulati nel segnale sinusoidale con una frequenza di rete di 50 hertz. Le radiointerferenze sono eliminate da un filtro di output situato direttamente davanti ai morsetti di rete. Grazie al gran numero di componenti circuitali, l’apparecchio, malgrado la complessità dell’architettura, presenta un’efficienza elevata, una buona compatibilità elettromagnetica e un potenziale in CC simmetrico, rispetto a quello di terra rilevato in prossimità dei morsetti di collegamento in corrente continua. 105 Ri c e r c a e te c n o lo g ia Precisione del display Misurazione e visualizzazione della potenza dell’apparecchio sono impeccabili: lo scarto dall’analizzatore di potenza non supera 0,6 punti percentuali. Misurazioni Le misurazioni riportate di seguito si riferiscono tutte a una tensione di rete di 230 volt. La massima tensione CC è pari a 1.000 volt, mentre la potenza nominale e quindi anche la massima potenza collegabile su questo stesso lato è di 19.600 watt. Per livelli di tensione MPP superiori a 790 volt, si è resa necessaria la limitazione della tensione a vuoto del simulatore solare utilizzato nel corso del test, poiché, dato un fattore di riempimento della curva caratteristica del 75 per cento, esso superava già un valore superiore a 950 volt e quindi prossimo alla massima tensione CC del dispositivo di conversione. Individuazione dell’MPP: prima di iniziare le misurazioni, le sezioni in CC e in CA erano disattivate. A inizio test, l’inverter è alimentato dal simulatore con una curva caratteristica I-V predefinita con potenza pari alla potenza nominale e una tensione MPP di 655 volt. In queste condizioni, l’inverter impiega 126 secondi per inserirsi in rete e altri 28 circa per individuare l’MPP. Mentre la commutazione da 655 a 636 volt viene completata in dieci secondi, quella inversa da 655 a 675 volt richiede otto secondi circa. Intervallo MPP: l’intervallo MPP da 480 a 850 volt corrisponde a quello di un inverter con «range» di lavoro ampio, ma, alla luce dei fattori di riempimento comuni oggigiorno, la massima tensione MPP di 850 volt si avvicina troppo alla massima tensione CC di 1.000 volt. Ecco perché i diagrammi tridimensionali a 106 pÅçëí~ãÉåíç=áå=B PM OU OS OQ OO OM NU NS NQ NO NM U S Q O M JO JQ JS JU JNM JNO JNQ JNS JNU JOM JOO JOQ JOS JOU JPM R NM NR OM OR PM PR QM QR RM RR SM SR TM TR B=éçíÉåò~=åçãáå~äÉ=EmjmmF colori relativi all’efficienza di conversione, all’efficienza MPPT e all’efficienza complessiva (si veda a pagina 103) presentano i tipici tratteggi in senso inverso che rispettivamente denotano le limitazioni per l’uso dei moduli cristallini a partire da circa 800 volt e a film sottile a partire da circa 740 volt. Efficienza di conversione: nel relativo diagramma, la linea di sezione verticale passante per il 50 per cento della potenza nominale e quella di sezione orizzontale corrispondente a una tensione MPP di 597 volt s’incrociano nel punto di massima efficienza del 98,0 per cento, leggermente al di sotto del dato del 98,2 per cento specificato dal produttore. Il plateau di valori omogenei si estende tra 558 e 655 volt di tensione MPP, nonché tra il 37 e il 65 per cento della potenza nominale. Entro gran parte dell’intervallo di lavoro, i valori sono inoltre pari o superiori al 97 per cento, mentre il calo di appena mezzo punto percentuale che si verifica ai livelli superiori di tensione MPP, con valori più bassi si riduce a 0,3 punti percentuali. Solo al di sotto del 15 per cento circa della potenza nominale, l’efficienza cala in misura più marcata, ma anche in questo caso, su livelli non superiori al 2,5-3,5 per cento. Alla potenza nominale, il coefficiente di potenza cos φ è di circa 1. Efficienza ponderata: l’efficienza «europea» del 97,8 per cento rilevata dal test, esattamente corrispondente al dato specificato dal fabbricante, raggiunge il picco con una tensione MPP di 597 volt. La differenza tra massima efficienza di conversione e massima efficienza «euro- UM UR VM VR NMM NMR NNM NNR NOM pea» è di appena 0,2 punti percentuali. Il 97,9 per cento che rappresenta il picco del parametro «californiano» si verifica a quella stessa tensione di 597 volt. Efficienza MPPT: l’efficienza MPPT si mantiene costantemente elevata lungo l’intero intervallo di lavoro e solo con valori bassi di potenza e con livelli più elevati di tensione, nel relativo diagramma si osserva la ristretta area in cui la potenza MPP scende al di sotto del 99 per cento della potenza disponibile. Efficienza complessiva: l’andamento uniforme del parametro si attesta conseguentemente su valori elevati e costanti. La massima efficienza del 98,0 per cento, nel relativo diagramma, è individuata dal punto d’intersezione tra la linea verticale passante per il 50 per cento della potenza nominale e quella orizzontale corrispondente a una tensione MPP di 597 volt. Andamenti dell’efficienza complessiva, efficienza complessiva media ed efficienza PHOTON: l’efficienza PHOTON che per valori di irraggiamento elevati corrisponde al 97,7 per cento, per valori medi è del 97,5 per cento: si tratta, in entrambi i casi, dei migliori risultati da che ha avuto inizio la serie PHOTON dei test. Quel che ha valso al modello in esame il giudizio «ottimo», al di là dell’elevatezza dei valori massimi, è stato l’andamento brillante anche sui bassi livelli di potenza oltre che costante del parametro complessivo. Per i livelli elevati di tensione rappresentati nel grafico comparativo riportato a pagina 107 dalla curva di colore verde a 850 volt, l’andamento che parte dal 92 per cento, a partire dal 30 PHOTON Febbraio 2011 ıı per cento circa della potenza nominale raggiunge valori superiori al 97 per cento; per i livelli bassi di tensione rappresentati invece dalla curva di colore blu a 420 volt, l’incremento che parte addirittura intorno al 95 per cento si impenna ancora più rapidamente. Immissione della potenza nominale: tra 480 e 850 volt e con una temperatura ambiente di 25 ºC, l’inverter immette in rete il 100 per cento della sua potenza nominale. Potenza in uscita visualizzata: applicando una tensione costante di 655 volt, corrispondente ai valori intermedi dell’intervallo di tensione MPP, dal 5 al 100 per cento della potenza nominale, la potenza in uscita misurata dall’inverter si è discostata in misura minima dai valori visualizzati parallelamente dall’analizzatore di potenza (si veda il grafico a pagina 108): avendo registrato uno scarto di 0,6 punti percentuali circa per difetto con livelli bassi di potenza e da 0,4 a 0,5 punti per difetto a partire dal 20 per cento della potenza nominale, l’indicatore di potenza possiede la precisione di un contatore elettrico della classe di precisione B (secondo la norma CEI EN 50470-1 in vigore dal 1º febbraio 2008). Funzionamento ad alte temperature: fino a una temperatura ambiente di 56,4 ºC e con potenza nominale CC pari a 19.600 watt e tensione MPP di 655 volt, l’inverter immette in rete il 100 per cento della potenza nominale. Con temperature superiori, l’apparecchio riduce la sua potenza e l’efficienza scende in misura minima di 0,1 punti percentuali circa. Questa riduzione della potenza si verifica solo al di fuori dell’intervallo di temperatura compreso tra meno 25 e più 55 ºC e non è quindi rilevante nella scelta del luogo di montaggio dell’apparecchio. L’intervallo di temperatura assai ampio e il grado di protezione IP 65 consentono un impiego dell’apparecchio sia in luoghi tendenzialmente caldi come il sottotetto che in ambienti esterni. Comportamento in condizioni di sovraccarico: se, con una tensione MPP di 655 volt e una temperatura ambiente di 25,1 ºC, si offre all’inverter un sovraccarico di 25.480 watt pari a 1,3 volte la sua potenza CC nominale d’ingresso, esso limita la potenza a circa 19.820 watt, un valore corrispondente al 101,1 per cento della potenza nominale CC, evidenziando quindi una capacità di soPHOTON Febbraio 2011 vraccarico decisamente esigua. Per ottenere questa limitazione di potenza, l’apparecchio sposta il punto di lavoro sulla curva caratteristica verso livelli più elevati di tensione d’ingresso, intorno ai 733 volt. Autoconsumo e consumo notturno: l’autoconsumo del dispositivo durante le prove è stato di circa 0,5 watt sul lato CA e di 28 watt sul lato CC (il produttore non fornisce alcuna indicazione a riguardo). Di notte, l’inverter assorbe circa 0,5 watt di potenza attiva dalla rete (il produttore indica al riguardo «meno di 0,5 watt»). Termografia: il rilevamento termografico riportato a pagina 102 che mostra l’inverter in funzionamento a potenza nominale e con una temperatura ambiente di 22,8 ºC non può dare informazioni sui componenti di potenza che, per via della struttura a più strati, restano in gran parte nascosti sotto una piastra metallica, per cui gli aumenti di temperatura osservabili sono del tutto irrilevanti. La temperatura superficiale massima evidenziata è stata di 59,5 ºC. Conclusioni L’inverter «Sinvert PVM20» di Siemens conquista il primo posto tra gli apparecchi testati finora da PHOTON: onore che, a dire il vero, spetterebbe a Refu Elektronik GmbH, impresa sviluppatrice e produttrice del modello, se non che l’equivalente modello «Refusol 20K» non è ancora stato messo a disposizione del Laboratorio. La struttura di questo «PVM20» risulta compatta e progettata in modo efficace dal punto di vista della comodità costruttiva, ma l’apparecchio ha anche il vantaggio di essere molto leggero, in rapporto alla sua classe di potenza. Numerose sono le opzioni di comunicazione integrate e buone le possibilità di effettuare analisi statistiche, grazie al registratore di dati interno e al display grafico. Misurazione e indicazione della potenza in uscita sono tanto accurate da reggere qualsiasi confronto. La massima efficienza di conversione del 98,0 per cento ha un andamento assai costante lungo l’intero intervallo dei valori di tensione e potenza. Grazie a un’efficienza MPPT elevata in modo estremamente uniforme, per l’andamento dell’efficienza complessiva, si ottengono valori molto simili all’andamento dell’efficienza di conversione. Commento del produttore La soglia elevata dell’MPP era necessaria, in primo luogo, per il fotovoltaico a concentrazione o per moduli ad alto rendimento con fattore di riempimento da 80 a 85. Vi sono, inoltre, alcuni altri tipi più datati di moduli, ad esempio di marca Siemens con fattore di riempimento superiore a 80, che richiedono un intervallo MPP fino a 820 volt circa. Picchi di irraggiamento favoriti da passaggi nuvolosi vengono trasmessi solo in caso di sottodimensionamento dell’inverter. Attualmente, riteniamo economicamente impraticabile una variante dell’apparecchio con intervallo MPP diviso. I valori di efficienza indicati da PHOTON sono stati convalidati dall’AIT (Austrian Institute of Technology), tenendo conto dei margini di tolleranza delle misure, per cui le rilevazioni di PHOTON ci sembrano corrette. Piccoli punti deboli emergono solo con bassi livelli di potenza, nella fascia superiore dell’intervallo di tensione MPP. È merito di questa costanza, che l’efficienza PHOTON per valori di radiazione elevati raggiunga il 97,7 per cento, appena inferiore al 97,5 per cento parametrato su livelli di irraggiamento intermedi, malgrado l’ampiezza dell’intervallo dei valori di tensione. L’intervallo dei valori di tensione MPP assai ampio presenta limitazioni in fascia superiore, a causa della distanza insufficiente tra la massima tensione CC e la massima tensione MPP. Per il dimensionamento dell’MPP dell’impianto, la parte disponibile dell’intervallo di tensione MPP si spinge fino intorno ai 740 volt. L’inverter non possiede praticamente alcuna capacità di sovraccarico, mentre l’intervallo di temperature assai ampio al suo interno non fa registrare riduzioni di potenza. Il grado di dipendenza dell’efficienza di conversione dalla temperatura è molto basso, attestandosi su un calo di appena 0,1 punti percentuali. Trattandosi di un modello privo di trasformatore, in linea di principio, sarebbe adatto solo per l’impiego con moduli a tecnologia cristallina. Invece ne è disponibile un’omologazione per l’impiego degli elementi a film sottile di First Solar Inc. e ne sarebbe in preparazione un’altra per i moduli di United Solar Ovonic LLC (Uni Solar). Heinz Neuenstein, Jochen Siemer 107 Ri c e r c a e te c n o lo g ia ıı Te s t in v erter La coppia di mezzo Siemens «Sinvert PVM17» e «13», in sintesi D ella gamma «Sinvert» di Siemens, a settembre 2010, era stata spedita, tra l’altro, al Laboratorio PHOTON la coppia di modelli «PVM17» e «PVM13», che in catalogo si colloca tra il «PVM 20» esaminato per esteso per questo stesso numero della rivista (si veda a pagina 102) e il «PVM10» presentato il mese scorso (PHOTON 1-2011): inverter dall’aspetto esteriore uniforme al fratello maggiore e messi a disposizione dal produttore nell’ambito del consueto accordo e contemporaneamente testati. I L M E N S I L E D E L F O T O V O LTA I C O Siemens Sinvert PVM17 ottimo 97,7 % radiazione elevata I L M E N S I L E D E L F O T O V O LTA I C O Siemens Sinvert PVM17 ottimo «Sinvert PVM17» Adatto per impianti fotovoltaici dalla potenza massima di 16,8 chilowatt circa, solo per taluni dettagli si differenzia dal modello «PVM20»: pressoché equivalente è risultata l’efficienza PHOTON del 97,4 per cento, per valori di radiazione medi, che gli ha procurato il secondo posto nella classifica degli inverter testati finora, a pari merito con il modello di identica fattura «Refusol 17K» di Refu Elektronik GmbH, testato durante lo scorso autunno (PHOTON 11-2010). Per valori di radiazione elevati, l’efficienza PHOTON misurata è stata del 97,7 per cento, pari a quella del fratello maggiore, primo in classifica (si veda alle pagine 144 e 145), per cui, con alto oppure moderato livello di irraggiamento, l’apparecchio si è meritato comunque il giudizio «ottimo», in base al nuovo schema di valutazione (si veda a pagina 2/2011 www.photon-online.it 97,4 % radiazione media 2/2011 www.photon-online.it Per valori di radiazione alti il «Sinvert PVM17» eguaglia il fratello maggiore; per quelli medi è secondo a pari merito con l'identico «Refusol 17K». 102). Tra il «PVM17» di Siemens e il «Refusol17K» di Refu, i tecnici del Laboratorio non sono riusciti peraltro a riscontrare differenze non spiegabili con le incertezze di misurazione o con gli accettabili margini di tolleranza dei componenti. «Sinvert PVM13» L’altro prodotto della gamma sottoposto al test è adatto per impianti fino circa a 12,6 chilowatt di potenza. Come nel caso del modello sopra descritto, l’analogo «Refusol 13K» era stato testato già in autunno e si era meritato, secondo lo schema di valutazione allora vigente, il giudizio I L M E N S I L E D E L F O T O V O LTA I C O «ottimo +» (PHOTON 12-2010), sceso ora di un grado. Come prevedibile, l’inverter di Siemens è riuscito a ripetere quello stesso risultato. L’efficienza PHOTON che per valori di radiazione medi ha raggiunto lo stesso livello del 97,3 per cento, per valori di radiazione elevati si è attestata al 97,6 per cento, meritando all’apparecchio, in base al nuovo metro di giudizio, un’accoppiata di «ottimo». Il confronto con «PVM17» e «PVM20», modelli più potenti dello stesso marchio, ha evidenziato valori inferiori rispettivamente solo di uno e di due punti percentuali. La successione si spiega semplicemente con la rispettiva potenza nominale: tendenzialmente, gli inverter meno potenti hanno un’efficienza inferiore a quella dei modelli più grandi. hn, js Siemens Sinvert PVM13 ottimo 97,6 % radiazione elevata 2/2011 Romana Brentgens / photon-pictures.com (2) www.photon-online.it I L M E N S I L E D E L F O T O V O LTA I C O Siemens Sinvert PVM13 ottimo 97,3 % radiazione media 2/2011 www.photon-online.it Contenuti aggiuntivi per gli abbonati Il presente testo è un riassunto dei risultati delle prove eseguite dal Laboratorio PHOTON sugli apparecchi citati. Gli abbonati possono reperire gli articoli dettagliati e corredati dei relativi grafici nella sezione «myPHOTON» del sito Internet www.photon.info, scaricando, allegati aggiuntivi compresi, la versione in PDF di questo numero della rivista. Benché potenza nominale inferiore significhi minore efficienza, il «PVM13» non ha nulla da temere dal confronto con i compagni di gamma. 108 PHOTON Febbraio 2011 Siemens S.p.A. Industry Sector – Solar Business Piero e Alberto Pirelli, 10 20126 Milano Tel. 02 243 62677 Fax 02 243 62215 www.siemens.com/sinvert Con riserva di modifiche 03/2011 N. di ordinazione E80001-A2180-P300-X-7200 DISPO 46371 WÜ/32713 MI.CE.PV.XXXX.52.1.14 SD 04110.3 Stampato in Germania © Siemens AG 2011 Le informazioni riportate in questa brochure contengono descrizioni e caratteristiche che potrebbero variare con l’evolversi dei prodotti o non essere sempre appropriate, nella forma descritta, per il caso applicativo concreto. Le caratteristiche richieste saranno da considerare impegnative solo se espressamente concordate in fase di definizione del contratto. 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