La domanda di sistemi di supervisione degli impianti fotovoltaici domestici è in crescita, sia per quelli già in servizio da lungo tempo sia per le nuove realizzazioni: il mercato offre soluzioni a basso costo e facilmente accessibili per entrambe le casistiche.

Gli impianti fotovoltaici stanno vivendo una nuova primavera. L’onda “green”, portata avanti dai giovani di tutto il mondo, non rappresenta una moda passeggera ma nasce da motivazioni profonde e, l’assenza di una politica energetica sostenibile dal secondo dopoguerra in poi, sta presentando il conto a livello ambientale. Ora, finalmente, qualcosa si muove a livello mondiale. Quando Paesi come Gran Bretagna e Francia decidono di bandire le vendite della auto con motore a combustione a partire dal 2040, vuol dire che tira un’aria nuova.

Per rimanere in Italia, i Conti Energia nati a inizio anni 2000 e il Superbonus 110% – ora unitamente ai vari sgravi fiscali – hanno consentito e consentono tuttora l’ampia diffusione di impianti di produzione di energia elettrica da fonte solare. Per essere precisi, i Conti Energia hanno permesso soprattutto lo sviluppo di grandi impianti, mentre le agevolazioni correnti hanno come focus gli impianti residenziali. Un impianto fotovoltaico, tuttavia, non consiste solo di moduli, inverter, accumulo (eventuale), cavi e protezioni elettriche, ma deve consentire all’utente anche la verifica del corretto funzionamento del sistema. Agli albori, questo aspetto era totalmente trascurato ora, invece, il controllo è un’esigenza.

Monitoraggio di impianti fotovoltaici – Impianti esistenti

In ambito del residenziale italiano, i più vecchi impianti fotovoltaici esistenti stanno verosimilmente compiendo il loro 12° o 13° compleanno, in quanto si collocano tra l’inizio del 2° Conto Energia (2007-2010) e la fine del 5° (e ultimo) Conto Energia (2012-2013). All’epoca era importante mettere in servizio l’impianto solare rispettando la finestra di tempo consentita dall’allora vigente normativa, al fine di acquisire il più alto incentivo economico riconosciuto dallo Stato.

Gli inverter installati non erano (quasi) mai dotati di porte di comunicazione di facile gestione di configurazione e le applicazioni di controllo (App) non esistevano neppure; l’inverter era però dotato di display da cui si potevano consultare i dati di produzione, tra cui la potenza istantaneamente erogata o l’energia prodotta, ma era tutto. Opinione comune era: «Poco male. Il sistema parte da solo la mattina e si spegne da solo la sera senza necessità di alcun intervento da parte dell’utente». Morale: pochissimi produttori di tipo residenziale erano dotati di un sistema di controllo e, senza citare marche e modelli, i pochi in commercio presentavano qualche problema.

Solo molto più tardi ci si è resi conto che:

1. dopo un primo momento in cui si osservava anche più volte al giorno il display dell’inverter, tale interesse andava scemando nei soggetti produttori, che si dimenticavano progressivamente della sua esistenza. È capitato a me personalmente che alcuni clienti si rendessero conto dopo mesi, e per caso, che l’impianto si fosse sconnesso dalla rete a causa dell’intervento del differenziale;
2. la mancanza di un sistema di controllo o comunque la lettura del solo dato di produzione, non aveva consentito la nascita di una coscienza di “autoconsumo” individuale. I primi Conti Energia, infatti, non aiutarono, in quanto premiavano la sola produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile senza preoccuparsi dell’uso finale della medesima.

Supervisione e monitoraggio di impianti fotovoltaici 

La domanda di un sistema di supervisione di questi impianti “datati” è oggi crescente: le nuove tecnologie come Wi-Fi e banda larga, l’utilizzo di device e l’uso di App di facile utilizzo, hanno abbattuto qualsiasi barriera. Se non si vuole sostituire la componentistica già presente, l’unica soluzione possibile consiste nell’applicazione di sistemi di monitoraggio “in retrofit” ovvero che si applicano a impianti esistenti senza nessun vincolo di marca o di produttore.

Normalmente consistono in un misuratore di energia – che può essere da guida DIN per quadro elettrico o esterno – a cui si collegano dei trasformatori di misura (c.d. TA) sia sulla linea proveniente dall’inverter sia sulla linea montante sotto contatore; il primo trasduttore serve infatti a misurare la potenza prodotta dall’impianto mentre il secondo la potenza assorbita dalla rete. La differenza delle due misure – eseguita automaticamente dal sistema – indica la potenza istantaneamente auto-consumata. Non sono generalmente presenti trasformatori tipo TV in quanto il livello di tensione è impostabile manualmente sul dispositivo (230 V in caso di utenza monofase, 400 V in caso di utenza trifase); se il valore istantaneo reale differisce di poco, non è una tragedia.

Come si consultano i dati?

Anche in questo caso dipende dal sistema utilizzato. Normalmente i dispositivi da guida DIN inseriti nel quadro elettrico sono dotati di un’antenna in grado di connettersi alla rete Wi-Fi di casa e inviare i dati misurati a un portale remoto – normalmente gratuito – fornito dal produttore del sistema a cui si può accedere o tramite PC o più facilmente tramite dispositivo mobile con App sempre messa a disposizione dal fornitore.

Nel caso di dispositivi esterni, i sistemi più “basic” si limitano a un monitor che visualizza i dati in locale ovvero senza trasmissione. Inoltre, nel caso in cui si disponga di un impianto domotico nella propria abitazione, magari installato dopo la messa in servizio dell’impianto fotovoltaico, i produttori della componentistica domotica hanno di consuetudine nel proprio catalogo dei sistemi di misura dell’energia da guida DIN che possono essere collegati via bus all’impianto “smart”; pertanto il monitor dell’impianto domotico già presente consentirà anche la visualizzazione dell’energia prodotta e consumata. Se invece è possibile sostituire la componentistica, allora si può optare per soluzioni integrate che tratteremo nel seguente paragrafo.

Ma perché si dovrebbe cambiare l’inverter esistente?

Essenzialmente per due ragioni:

1. questione di necessità: sembrerà banale, ma su impianti di una decina di anni stiamo assistendo al cambio “tecnico” dell’inverter per guasto dovuto a fattori interni oppure a fattori esterni (es. fulminazione atmosferica o sovratensioni lato rete). Non si dimentichi infatti che il convertitore è l’unico elemento di un impianto fotovoltaico che “lavora” accendendo e spegnendo continuamente tiristori!
2. per scelta: Il GSE consente l’ammodernamento tecnico sugli impianti incentivati (con alcune limitazioni per il 1° Conto Energia). Ecco, quindi, che il soggetto produttore può scegliere di installare ottimizzatori di potenza oppure gruppi di accumulo e, da ciò ne consegue quasi sempre anche la sostituzione dell’inverter.

Monitoraggio di impianti fotovoltaici – Nuove installazioni

Gli impianti fotovoltaici di nuova installazione, ovvero recenti, nascono già con il monitoraggio integrato; il convertitore, infatti, è equipaggiato di serie – o equipaggiabile con poche decine di euro – con schede Wi-Fi idonee per collegarsi alla rete domestica ed essere pertanto raggiunto da un App di consultazione dati, che il proprietario dell’impianto avrà sul suo device. Indipendentemente dalla soluzione utilizzata, quello che si riscontra è che al giorno d’oggi nessuno mai si immaginerebbe di acquistare un impianto solare senza un sistema di monitoraggio.

Anche in questo caso le motivazioni sono svariate:

1. Costo. Il monitoraggio ha un costo di fatto inesistente in quanto è incluso nel costo dell’inverter e il software o App sono gratuiti. Se invece è necessario equipaggiare il convertitore con un kit Wi-Fi, tale scheda ha un valore economico generalmente non superiore a 50€, meno dell’1% del costo totale del sistema.
2. Complessità del sistema. Gli impianti di nuova installazione – soprattutto quelli trainati dal Superbonus 110% – sono normalmente dotati di sistema di accumulo o lato produzione o lato post-produzione. I flussi di potenza tra pannelli fotovoltaici, sistema di accumulo e rete, dunque, si complicano. Se non c’è un sistema in grado di visualizzare istante per istante come si comporta l’intero sistema energetico dell’abitazione, l’utente è privo di qualsiasi guida.
3. Tecnologie costruttive. Le nuove abitazioni sono progettate con una fortissima attenzione al risparmio energetico che si traduce, nella maggior parte dei casi, nell’eliminazione della fornitura di gas metano. Pertanto, i carichi – anche quelli termici – hanno un’unica sorgente di alimentazione, che è quella elettrica. Per evitare un salasso in bolletta, non solo è necessario un impianto fotovoltaico, ma è anche indispensabile utilizzare correttamente l’energia prodotta. Si ricade, quindi, nel punto precedente.

In conclusione, per i nuovi impianti la questione non è avere o meno il sistema di supervisione di un impianto solare, bensì la “profondità” del monitoraggio. Infatti, i sistemi possono limitarsi all’interrogazione dell’inverter (per inciso, i produttori si stanno allineando nella fabbricazione di inverter senza display) oppure raccogliere i dati da ogni singolo pannello; in quest’ultimo caso, parte dell’informazione è raccolta e trasmessa dagli ottimizzatori di potenza che vengono associati a ciascun modulo (o coppia di moduli, a seconda dei casi).

Qualsiasi sia la soluzione adottata, i sistemi forniscono molte informazioni al soggetto produttore; quest’ultimo ha la possibilità di impostare report automatici, “alert” tramite messaggio o mail in caso di allarme, e così via.

Un aiuto per la manutenzione?

La domanda che molti installatori si sentono fare dai soggetti produttori è la seguente: ogni quanto è necessario eseguire la manutenzione di un impianto fotovoltaico? Un sistema di monitoraggio aiuta a rispondere alla sopracitata questione, visto che rappresenta un indicatore di quanto bene o male sta funzionando l’impianto. Nelle more della variabilità legata all’andamento climatico e del fatto che comunque alcuni elementi critici vanno periodicamente verificati (es. serraggio meccanici ed elettrici), il sistema di monitoraggio è in grado di far capire all’utente se un impianto solare avverte un calo di produzione “anomalo” oppure no.

Alcuni guasti, tuttavia, sono rintracciabili semplicemente solo con sistemi di monitoraggio evoluto; a titolo di esempio, l’intervento di un diodo di bypass che mette permanentemente fuori servizio 1/3 o 1/6 di un pannello solare si riesce ad individuare solo con sistemi di supervisione a livello di ogni singolo modulo.