Gli impianti fotovoltaici producono interferenze elettromagnetiche?

L’interferenza elettromagnetica (EMI) è in genere intesa come emissioni di radiofrequenza (RF) provenienti da impianti fotovoltaici che hanno un impatto sui ricevitori radio vicini. Le emissioni elettromagnetiche degli impianti fotovoltaici sono a basso rischio. Apparecchiature per impianti fotovoltaici come trasformatori step-up e cavi elettrici non sono fonti di interferenza elettromagnetica a causa della loro bassa frequenza (50 Hz) di funzionamento e gli stessi pannelli fotovoltaici non emettono EMI. L’unico componente di un array fotovoltaico che potrebbe essere in grado di emettere EMI è l’inverter.

Perché gli inverter producono interferenze elettromagnetiche

Gli inverter producono EMI a frequenza estremamente bassa, simile a quella degli elettrodomestici e ad una distanza di 50 metri dagli inverter il campo EM è pari o inferiore ai livelli di fondo. Anche una corretta messa a terra, filtraggio e layout del circuito dell’armadio dell’inverter riduce ulteriormente la radiazione EM. Nessuna interferenza è prevista al di sopra di 1 MHz a causa del funzionamento a bassa frequenza degli inverter. Ma ecco perché gli inverter producono interferenze elettromagnetiche.

Le onde quadre sono un composto di un’onda sinusoidale, più tutte le armoniche dispari (multipli interi dispari) della frequenza dell’onda sinusoidale originale. Per creare un’onda quadra di 100 kHz, iniziamo con un’onda sinusoidale di 100 kHz e aggiungiamo onde sinusoidali di 300 kHz, 500 kHz, 700 kHz… e così via, fino alla regione di molti Mhz. Il numero di armoniche aggiunte è sorprendente.

Di conseguenza, queste armoniche si irradiano nella banda di trasmissione AM e ben oltre. A peggiorare le cose, i circuiti negli inverter non sono “lineari”, vale a dire non riproducono fedelmente l’esatta forma d’onda immessa al loro interno. È fatto apposta, ma con un effetto collaterale.

Questa non linearità trasforma i circuiti in “mixer”. I mixer fanno parte di ogni radio e televisione. Usiamo circuiti miscelatori per combinare due frequenze e ottenerne altre. Quando i circuiti non lineari vengono alimentati con un gran numero di segnali, sommano e sottraggono tutte le varie combinazioni di segnali per creare ancora altre frequenze, e così è.

L’interferenza a radiofrequenza (“RFI”) ha origine da molti aspetti diversi di un inverter. Se l’inverter è a batteria, avrai molte centinaia di ampere accese e spente molto rapidamente dal “front-end” dell’inverter. Per gestire le centinaia di ampere, la resistenza di ingresso (“impedenza”) dell’inverter deve essere molto bassa: dell’ordine di pochi milliohm.

Per ottenere la massima efficienza possibile, i circuiti di potenza degli inverter oggi passano da spenti a accesi in un tempo estremamente breve, come da completamente spenti a totalmente accesi in microsecondi .. o anche nanosecondi. Internamente, all’interno dell’inverter, anche i modelli a onda “sinusoidale” utilizzano onde quadre in vari punti.

Come mai? I dispositivi a stato solido funzionano con la minima perdita di energia quando sono completamente spenti .. o accesi in una modalità fortemente “satura”, ovvero accesi al massimo livello possibile con la minor resistenza possibile. La transizione da off a on viene comunemente eseguita in un passaggio, da zero a max, e poi di nuovo indietro.

Gli inverter di stringa collegati a un array in serie di FV funzionano sugli stessi principi, ma a correnti e tensioni più basse rispetto alle loro controparti a batteria.

I metodi per sbarazzarsi delle interferenze elettromagnetiche

I modi più comuni per ridurre il rumore sono:

  • Schermatura
  • Cancellazione
  • Filtraggio
  • Soppressione.

Schermatura

Quasi ogni metallo offrirà una certa schermatura. Uno scudo fondamentalmente blocca il rumore, proprio come suggerisce il nome. Le custodie metalliche sono comuni per gli inverter e alcune altre apparecchiature. Ma il condotto metallico fungerà anche da scudo. La schermatura è efficace ma non sempre possibile e non farà molto per fermare il rumore trasportato sul cablaggio da e verso il dispositivo.

Cancellazione

La cancellazione potrebbe non essere il termine migliore. Ma è molto semplice da fare e in alcuni casi piuttosto efficace. Fondamentalmente è solo una questione di doppini intrecciati. Il rumore nelle coppie intrecciate tende ad annullarsi ad ogni torsione. Non funziona in tutti i casi, ma è così semplice, economico e di solito facile da fare, che spesso è il primo metodo da provare.

Esistono in commercio alcuni cavi, principalmente per cose come i cavi di segnale shunt, che sono doppini intrecciati schermati. Quel tipo di cavo è molto efficace nel mantenere il rumore dentro o fuori i fili. Ma i doppini intrecciati schermati di dimensioni maggiori possono essere difficili da trovare e molto costosi.

Filtraggio

Il filtraggio esiste da quando è stata inventata l’elettronica. Il metodo più comune consiste nell’utilizzare condensatori su una linea di segnale o collegare a terra per eliminare il rumore. A volte vengono utilizzati anche induttori, ma hanno alcuni limiti di frequenza e possono anche diventare piuttosto ingombranti e costosi. Una limitazione dell’utilizzo dei filtri del condensatore è che di solito è necessario disporre di una buona messa a terra nelle vicinanze per un lato del condensatore. Se hai lunghi contatti tra ciò che stai filtrando e radicato, potresti persino peggiorare il problema.

Soppressione

Questo è relativamente nuovo e spesso il più efficace. Il metodo più comune utilizza strozzature, nuclei e sfere di ferrite. I ferriti sono polveri metalliche stampate in polvere fuse in varie forme e dimensioni. I ferriti sono in realtà un tipo di ceramica modellata. Di solito sono fatti di ossido di ferro in polvere (Fe2O3), insieme a zinco, rame, zinco e altri ossidi metallici. La porzione EMI dello spettro filtrato viene convertita in calore all’interno del nucleo di ferrite e dissipata.

Sono in commercio induttanze a scatto, che possono essere semplicemente aperte e agganciate attorno ai fili o ai cavi. Puoi impilare quanti ne vuoi e impilare tipi diversi se hai problemi gravi. Non è necessario uno per ogni filo a meno che tu non abbia fili davvero grossi: funzionano altrettanto bene se agganciati a una coppia o a un fascio di fili. Non sono conduttivi, quindi possono essere utilizzati quasi ovunque, anche su linee elettriche a 230 V volt e cavi della batteria o dell’inverter.

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