Nei sistemi ibridi, l'accoppiamento in corrente continua (DC) e in corrente alternata (AC) sono i due principali approcci architettonici per l'integrazione di moduli fotovoltaici (FV), batterie di accumulo e carichi o rete. La distinzione fondamentale risiede nel fatto che l'elettricità generata dai moduli fotovoltaici venga fornita alla batteria in corrente continua (CC) o in corrente alternata (CA).
Di seguito un confronto dettagliato tra le due tecnologie:
1. Principi fondamentali e flusso di energia
Accoppiamento CC:
- Principio:
L'elettricità continua generata dai moduli fotovoltaici viene immessa nell'ingresso CC di un sistema di conversione di potenza (PCS) tramite un regolatore fotovoltaico (convertitore CC-CC). Questo sistema integrato svolge le seguenti funzioni:
- Converte una parte della corrente continua in corrente alternata per carichi locali o per l'esportazione dalla rete.
- Carica direttamente la batteria utilizzando l'alimentazione CC (CC-CC).
- Scarica la batteria convertendo la corrente continua in corrente alternata per l'alimentazione del carico o l'immissione in rete.
- Flusso di energia (carica):
Moduli fotovoltaici (CC) → Regolatore fotovoltaico → Batteria (CC)
(Percorso di ricarica diretto da CC a CC)
- Flusso di energia (scarica):
Batteria (CC) → PCS (CC-CA) → Carico/Rete (CA)
- Punto chiave:
Durante la carica della batteria, l'elettricità rimane in forma continua per tutta la durata del processo, evitando conversioni non necessarie.
Accoppiamento CA:
- Principio:
L'elettricità CC proveniente dai moduli fotovoltaici viene prima convertita in CA tramite un inverter fotovoltaico dedicato. Questa corrente CA può:
- Fornire direttamente carichi locali.
- Essere esportati nella griglia.
Per caricare la batteria, la corrente alternata deve essere riconvertita in corrente continua dal PCS (inverter della batteria).
- Flusso di energia (carica):
Moduli fotovoltaici (CC) → Inverter fotovoltaico (CC-CA) → PCS (CA-CC) → Batteria (CC)
(Comporta due fasi di conversione: CC→CA→CC)
- Flusso di energia (scarica):
Batteria (CC) → PCS (CC-CA) → Carico/Rete (CA)
- Punto chiave:
La ricarica della batteria richiede un ciclo completo di conversione CC→CA→CC, con conseguenti perdite aggiuntive.
2. Riepilogo comparativo delle caratteristiche chiave
Conclusione
Sia l'accoppiamento CC che quello CA offrono vantaggi distinti a seconda del contesto applicativo. L'accoppiamento CC eccelle in termini di efficienza e convenienza per le nuove installazioni, rendendolo ideale per progetti greenfield incentrati sulle prestazioni. L'accoppiamento CA, d'altra parte, offre maggiore flessibilità e compatibilità con il retrofit, rendendolo la scelta preferita per l'aggiunta di accumulo a sistemi fotovoltaici esistenti.
La scelta ottimale dipende da diversi fattori specifici del progetto, come la natura del sistema, la sua nuova installazione o il suo ammodernamento, i vincoli di budget, gli obiettivi di efficienza, i piani di espansione futuri e le considerazioni sulla sicurezza. Con il progresso tecnologico, entrambe le architetture continuano a evolversi: gli inverter ibridi accoppiati in CC stanno diventando più versatili e potenti, mentre i sistemi accoppiati in CA stanno migliorando in termini di controllo del coordinamento ed efficienza di conversione.
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