Correnti inverse nei moduli e diodi di stringa e Bypass

Correnti inverse nei moduli e diodi di stringa e…

Quando più stringhe di moduli sono collegate in parallelo, è possibile che in si possa instaurare una corrente inversa attraverso una stringa se la tensione a circuito aperto ( Voc ) delle singole stringhe è diversa. In condizioni di funzionamento normale questo non avviene evitato poichè le varie stringhe connesse in parallelo hanno la stessa dimensione e quindi anche caratteristiche elettriche complessive simili.

Dal momento che gli ombreggiamenti non hanno un influenza apprezzabile su UPV 0, persino in questo caso particolare non c’è una corrente inversa apprezzabile. Un generatore FV dimensionato correttamente non presenta una corrente inversa elevata durante le normali operazioni.

Dal momento che gli ombreggiamenti non hanno un influenza apprezzabile su UPV 0, persino in questo caso particolare non c’è una corrente inversa apprezzabile. Un generatore FV dimensionato correttamente non presenta una corrente inversa elevata durante le normali operazioni.

Pertanto una corrente inversa può sorgere soltanto se a causa di un’anomalia del generatore solare (per es. cortocircuito di uno o più moduli) la tensione di circuito aperto di una stringa è notevolmente inferiore alla tensione di circuito aperto delle altre stringhe parallele. Nel peggiore dei casi la tensione della stringa difettoso resta nel range della tensione MPP (UMPP) con gli elementi del generatore. A causa della struttura interna del diodo delle celle solari la corrente inversa scorre attraverso la stringa guasta che a seconda della intensità della corrente può subire un forte surriscaldamento fino alla rottura dei moduli di questa stringa.

I seguenti guasti possono portare alla riduzione della VOC di un generatore a stringa e quindi alla corrente inversa nel sistema collegato in parallelo:

  • Cortocircuito di uno o più moduli,
  • Cortocircuito di una o più celle nel modulo,
  • Guasto del doppio isolamento verso terra di un modulo o del cablaggio.

Anche se questi guasti sono poco probabili e in pratica capitano molto raramente, è necessario prendere precauzioni. Inoltre questo guasto comporta sia un elevato rischio di danno che di pericolo, in quanto tutti i moduli della stringa coinvolta possono essere danneggiati ed, oltretutto, danni collaterali possono capitare a causa del riscaldamento locale.

Schema di collegamento dei diodi di Bypass ( 1 ) e di blocco ( 2 ) in più stinghe connesse in parallelo.

Lo scopo dei diodi di blocco è di impedire, se si verifica che la potenza erogata dalle singole stringhe non sia bilanciata, che le differenze di tensione tra le stesse possano provocare dei ricircoli di corrente verso quelle a tensione minore (correnti inverse).

Normalmente i diodi di blocco sono posti nei quadri di parallelo stringhe (utilizzati appunto per raccogliere il contributo elettrico delle varie stringhe), i diodi sono alloggiati su un circuito stampato oppure sono collegati a delle morsettiere di appoggio su adeguati dissipatori.

I diodi di by pass hanno il compito di consentire l’isolamento del singolo modulo nel caso di malfunzionamento dovuto a ombreggiamenti, limitando di fatto la riduzione della potenza erogata dal modulo e/o dalla stringa che si manifesterebbe in sua assenza.

Come si possono evitare correnti inverse nei moduli?

Va chiarito, che i diodi di bypass, che sono attualmente universalmente utilizzati in tutti i moduli cristallini a più celle, non influenzano la corrente inversa nel modulo, ma riducono unicamente l’impatto di eventuali ombreggiamenti. Per evitare o limitare la corrente inversa nei moduli, si prendono comunemente le seguenti precauzioni:

Tecnologia di stringa

Tutti i componenti di una stringa (moduli, sezione dei cavi, connettori) devono essere dimensionati come corrente inversa per la corrente di cortocircuito del resto del generatore. Questo si verifica sempre nel caso di collegamento di massimo due stringhe, perché la corrente inversa che si presenta in una stringa guasta può raggiungere al massimo il valore della corrente di cortocircuito della stringa funzionante. Con più di due stringhe in parallelo è opportuno sempre l’utilizzo di diodi di blocco o di stringa o di fusibili di opportuno dimensionamento al fine di proteggere l’integrità dei moduli.

Diodi di stringa

Qualsiasi corrente inversa nella stringa viene bloccata grazie ai cosiddetti diodi di stringa che sono collegati in serie con la singola stringa. Il diodo si trova collegato in serie con la stringa del generatore corrispondente, viene attraversato dalla corrente di stringa e causa  perdite continue. L’eventuale  avaria del diodo può comportare. o la perdita della funzione di protezione, oppure l’avaria di tutta la stringa.

Fusibili delle stringhe

La corrente inversa nella stringa può essere limitata al massimo consentito grazie ai fusibili di stringa che sono collegati in serie con le singole stringhe. Le perdite nei fusibili di stringa sono nettamente minori rispetto a quelle con i diodi di stringa. L’avaria di un fusibile di stringa può essere riconosciuta tramite il monitoraggio del fusibile o tramite un controllo intelligente dei guasti del generatore solare.