Inverter
Axpert MKS 5K-48
Parto dall’inverter perchè è il cuore del sistema, colui che regola tutto il processo di prelievo della corrente dalla rete elettrica, dai pannelli fotovoltaici, regola la carica e scarica delle batterie oltre che il trasferimento dell’energia alla nostra abitazione. L’inverter si collega al pacco batterie, queste possono essere a 12, 24 o 48V per cui è fondamentale selezionare un inverter con la tensione corretta. In maniera generica possiamo affermare che all’aumento del voltaggio aumenta la capacità di accumulare energia, ma dobbiamo tenere conto che sia le batterie che i pannelli dovranno rispettare lo stesso requisito per cui i costi aumentano in maniera proporzionale. Facciamo un esempio. Se cercate delle batterie a 48V per impianti solari vedrete che non ne trovate tante, anzi, la stragrande maggioranza è a 12V. Questo significa che dovete prenderne 4 identiche e porle in serie, cosa che io ho fatto, ma il prezzo ovviamente lievita come lievita parallelamente anche la capacità di immagazzinare energia. Lo stesso discorso vale per i pannelli fotovoltaici, ma è un discorso leggermente più complesso e lo affrontiamo dopo.
Vediamo qui sotto le caratteristiche principali dell’inverter che potete anche vedere nella foto:
| Marca | Solarpower 24 |
| Modello | Axpert MKS 5K-48 |
| Peso articolo | 13,5 Kg |
| Dimensioni prodotto | 14 x 29,5 x 54 cm |
| Caratteristiche addizionali | •Inverter Onda Pura, •Controller di Carica Solare MPPT Integrato, •Completamente Configurabile tramite pannello LCD frontale, •Funzione di autorestart, •Protezione da corto circuito e sovraccarico, •Funzione carica batteria Smart battery per prestazioni migliori, •Cold start function, •Possibilità di Collegamento in Parallelo fino a 6 unità (con apposito kit venduto separatamente) |
| Potenza in uscita (Watt) | 4000 watt |
| Voltaggio | 230 volt |
| Tipo di alimentazione |
AC |
Pannelli Solari
Come accennato altre volte i pannelli che ho acquistato sono dei pannelli da 300W / 24V in silicio monocristallino. I pannelli pesano ognuno 18.5Kg, hanno 60 celle e dimensioni complessive di 165×99.2×3.5cm. La scheda tecnica è la seguente:
| Codice Prodotto | TR300M |
| Potenza Nominale (Pmax) W | 300W |
| Tensione Nominale V | 24V |
| Tensione a circuito aperto (Voc) V | 39.7 |
| Corrente di Corto Circuito (Isc) A | 9.58 |
| Tensione Nominale a Pmax (Vmp) V | 32.9 |
| Corrente Nominale a Pmax (Imp) A | 9.12 |
| Tensione massima di sistema | 1000 V |
| Cavi | Lung: 900mm / Sez: 4,0 mm² |
| Tipo di Connettori | MC4 o connettori compatibili |
| Scatola di giunzione | IP65 rated |
| Tipo Pannello | Incorniciato |
| Origine Prodotto | Asiatico |
| Tipo di cella | Monocristallino |
| Numero di celle | 60 |
| Dimensioni | 165 x 99.2 x 3.5 cm |
| Peso | 18.5Kg |
Batterie
Pacco batterie 12Vx4
Come accennato ho comperato 4 batterie AGM 12V da mettere insieme, ognuna delle quali può erogare 100Ah con spunti fino a 600A. Il tipo di inverter da me scelto permetterebbe di sfruttare batterie da 200Ah, ma il costo delle stesse sarebbe stato doppio per cui ho preferito risparmiare qualcosa sulle batterie sapendo che posso limitare a mio piacimento la corrente di carica dal pannello di controllo dell’inverter. Nella foto qui a lato potete vedere il pacco batterie con le piastre in alluminio che ne consentono il collegamento in serie. Il tutto è stato disposto su un carellino in legno dotato di ruote, visto che le batteriere pesano 30Kg l’una per un totale di 120Kg.
| Tensione nominale | 12V |
| Capacità nominale (C10) | 100Ah |
| Capacità nominale (C20) | 110Ah |
| Ciclo di carica | 14.4-15.0V (25°C) |
| Mantenimento | 135.-13.8V (25°C) |
| Dimensioni (LxHxP) | 34 x 22 x 16.3 cm |
| Peso | 30Kg |
Collegamenti
La parte più facile è il collegamento alle batterie, le mettete in serie con il capo negativo che si collega al positivo della successiva ed infine i due capi liberi alle estremità li collegate al’inverter. Io ho fatto questi collegamenti recuperando delle vecchie barre di alluminio che in realtà erano delle maniglie di una cucina. Le ho ben pulite, cartavetrate per renderele perfettamente lisce, ho fatto i fori per stringere i dadi sui poli ed ho collegato il tutto, rivestendo i poli con uno strato di vasellina che serve a prevenire l’ossidazione e quindi aiuta a mantenere il sistema efficiente più a lungo.
Sin qua tutto semplice. Più complesso è invece il collegamento dei pannelli solari. Qui dobbiamo affidarci ai dati tecnici dell’inverter e dei pannelli solari. Nel dettaglio dobbiamo leggere il range di funzionamento del modulo MPPT che nel mio caso è di 60-115VDC con una tensione massima di 145V. Ciò significa che la tensione massima in ingresso non deve superare i 145V. Ad istinto potreste dire che i pannelli funzionano a 24V per cui basta fare 145/24=6.04 che arrotondato sarebbe 6. No, non è così. I 24V sono solo la tensione nominale, ma noi dobbiamo prendere come riferimento la Voc, ossia la tensione a circuito aperto. Quindi 145/39.7=3.6, quindi arrotondato a 3. Questo significa che possiamo mettere 3 pannelli in serie. Questo “blocco di pannelli” prende i nome di stringa. Tenuto conto che per ora abbiamo sei pannelli, on possiamo fare che due stringhe da 3 pannelli l’una. Altro parametro da rispettare è che la Voc (Tensione a circuito aperto) della stringa sia superiore al voltaggio minimo di carica delle batterie che per l’inverter a mia disposizione corrisponde a 34V. Essendo la tensione di due moduli pari a 79.4V, siamo decisamente al di sopra dei 34V minimi, anzi, per pochi volt non possiamo usare stringhe composte da pannelli singoli (e che come tali non sono più delle stringhe).
Ottimo. E quante stringhe possiamo collegare in tutto? L’inverter supporta un massimo di 3000W di pannelli. I miei sono da 300W quindi massimo 10 pannelli. Da quanto detto il massimo possibile sarà di tre stringhe da tre pannelli. Come vedete i calcoli non sono in se particolarmente complessi, ma richiedono un minimo di attenzione.
Cablaggi
Eh già, tutti i componenti devono essere collegati tramite dei cavi. Non stiamo collegando una semplice lampadina, in un impianto fotovoltaico le correnti in gioco sono molto elevate per cui i cavi devono essere correttamente dimensionati anche perchè dei cavi troppo sottili non solo ridurranno le prestazioni di tutto l’impianto con notevoli sprechi di energia, ma andranno a surriscaldare i cavi stessi con annessi rischi di incendio. Quindi attenzione! Oltre al corretto dimensionamento dei cavi dovremmo procurarci i giusti capicorda, i magnetotermici, gli scaricatori di tensione, fusibili e quant’altro sia necessario per mantenere il sistema sicuro e facile da sottoporre a manutenzione. I pannelli solari e l’inverter utilizzano uno standard di connettori che prende il nome di MC4. Potete acquistare i cavi già pronti con i connettori, oppure potete montare i connettori “in casa”, sarà sufficiente una crimpatice, una forbice ed un po’ di pazienza. Esistono delle chiavi apposite per stringere questo tipo di connettori, ma sinceramente credo siano più utili per aprirli in caso di necessità piuttosto che chiuderli al primo utilizzo, ci si riesce infatti benissimo anche “a mano”. Una cosa importante da far notare è la misura dei cavi. Si sta un secondo a sbagliare perchè qualcuno esprime il diametro in millimetri, altri utilizzano la superficie in millimetri quadri ed altri ancora utilizzano un’unità particolare detta AWG (American wire gauge). Per aiutarvi a semplificare la faccenda, ho sintetizzato nella tabella qui sotto alcune delle misure approsimate che potranno servirci. Giusto per fare un esempio, un cavo da 3AWG corrisponde ad un cavo del del diametro di 5.8mm con una superficie di 26.6mm2 adatto a trasportare correnti fino a 100A.
| AWG | Diametro mm | mm2 | A |
| 1 | 7.3 | 42.4 | 130 |
| 2 | 6.5 | 33.6 | 115 |
| 3 | 5.8 | 26.6 | 100 |
| 4 | 5.1 | 21 | 85 |
| 5 | 4.6 | 16.7 | |
| 6 | 4.1 | 13.3 | 65 |
| 7 | 3.6 | 10.5 | |
| 8 | 3.2 | 8.4 | 50 |
| 9 | 2.9 | 6.6 | |
| 10 | 2.5 | 5.2 | 30 |
| 12 | 2.0 | 3.3 | 20 |
| 14 | 1.6 | 2.1 | 15 |
| 16 | 1.3 | 1.3 | 10 |
| 18 | 1 | 0.82 | 7 |
Come potete immaginare l’esempio non l’ho preso a caso, infatti se ricordate le batterie da me scelte sono da 100Ah. Come sempre quando si tratta di elettricità è meglio tenersi dei margini di sicurezza per cui il cavo che collega l’inverter e le batterie che ho acquistato è da 35mm2, ossia una via di mezzo fra l’AWG 1 e 2, in grado ti sorreggere sino a 120A. 20A di differenza possono sembrare pochi, ma faccio notare che tutti noi in casa abbiamo mediamente un impianto tarato sui 16A per tutta la casa. Ci tengo a precisare che la corrente massima è indicativa e possono essere effettuati calcoli più precisi in base al tipo di conduttore e di posa. Infatti tale valore dipende dal numero di conduttori presenti nel cavo, dal tipo di posa (a parete o “in aria”), dalla temperatura ambiente, etc. Sempre a titolo di esempio vi riporto questa tabellina (fonte) che mostra i tipici utilizzi civili e relativo calibro.
| Impiego | Sezione mm² | Esempio |
| Tensioni ≤ 50 V | 0,5 | Per l’impianto citofonico, segnalazione acustica e luminosa, altro (circuito di comando) |
| Condutture volanti | 0,75 | Per lampade ed utilizzatori a basso consumo |
| Derivazioni | 1,5 | Si usa per l’illuminazione in generale ed anche per alimentare le prese di corrente che consumano meno di 10A |
| 2,5 | Alimentazione delle prese che consumano meno di 16A | |
| 4 | Dorsale secondaria che alimenta le prese e alcuni utilizzatori (boiler,forno….) con un consumo di 16A | |
| 6 | La dorsale principale |
Quindi abbiamo detto che le batterie sono collegate all’inverter da un cavo da 35mm2, attenzione però che anche i capicorda devono essere adeguatamente dimensionati e fate altrettanta attenzione che la crimpatrice a vostra disposizione sia sufficientemente grande per questo tipo di diametri.
La seconda tipologia di cavo di particolare interesse è quello che collega i pannelli fra di loro e con l’inverter. In vendita trovate cavi dedicati a questo utilizzo, sono di due diametri, da 4 e 6mm. Anche in questo caso ho abbondato ed ho preso i cavi da 6mm.
Combinatore solare
Beh, sinora non ne abbiamo parlato ma è giunta l’ora di farlo. Vi ho raccontato una piccola bugia, infatti i pannelli non li connettiamo in modo diretto all’inverter anche se potremmo benissimo farlo usanto dei connettori che permettano di unire in parallelo le stringhe di pannelli, ci sono infatti appositi connettori MC4 con due ingressi ed una uscita dedicati proprio a questo tipo di operazione. In un impianto ben fatto, però, dobbiamo quantomento prevedere la possibilità di scollegare i pannelli dall’inverter senza dover per forza di cose staccare i connettori a mano. Quindi quantomento un interruttore di sgancio deve essere installato. Poi dobbiamo prevedere che si possano verificare dei sovraccarichi, non pensiate, basti pensare all’esistenza dei fulmini per capire di cosa parliamo. Per tale motivo dobbiamo prevedere la presenza di uno scaricatore di tensione. E perchè no potrebbe essere utile un fusibile per ogni stringa di pannelli e visto che ci siamo anche un diodo, anche questo per ogni stringa. Spiegare la funzione del diodo in poche parole non è semplice, ma facendo un esempio estremo potremmo pensare che se una stringa è in pieno sole ed una in piena ombra, quest’ultima invece di produrre corrente riceverà in senso retrogrado quella prodotta dalla stringa soleggiata, il che può portare al danneggiamento dei pannelli ed a surriscaldamenti non graditi. Il diodo a grosse linee serve ad impedire questo fenomeno. Bene, se mettiamo tutti questi elementi in una scatola ermetica dotata di connettori MC4, ecco che abbiamo creato quello che tecnicamente è chiamato combinatore solare. Nella foto qui vicino potete vedere quello che ho acquistato io.
Altro
Ci sono chiaramente anche altri componenti che per brevità non ho riportato nelle descrizioni qui sopra, giusto per fare alcuni esempi segnalo ad esempio l’interrutore con fusibile da 100A DC posto fra l’inverter ed il pacco batterie, oppure il magnetotermico da 50A AC posto fra la rete enel e l’inverter, che permette di scollegare la rete enel dall’impianto fotovoltaico.
Il video
Beh questa volta il video mi rende più facile mostrarvi le varie componenti del sistema ed il modo con cui devono essere collegate fra loro. Ci vorrà del tempo prima di fare l’installazione definitiva dell’impianto in quanto prima ho dei lavori propedeutici da terminare. Nel frattempo penso che mi limiterò ad un assemblaggio provvisorio con i pannelli a terra e nel frattempo comincio a costruire il sistema che si preoccuperà di monitorare la produzione e consumo di energia. Ho già cominciato a progettare questo sistema di monitoraggio, sarà un po’ più complesso di quanto ho sinora proposto sul blog e sarà lo spunto per presentarvi un grosso progetto al quale sto lavorando da diversi mesi e che necessita di ancora tanto lavoro ma che oramai è quasi pronto per un primo primitivo funzionamento. Detto questo vi lascio a questo breve video in cui vi mostro i componenti da più vicino. Buona visione e non scordate di iscrivermi al mio canale (siete maledettamente pochi 🙂 ).
