Cercate un kit fotovoltaico per un impianto solare a isola? Capiamo insieme di che cosa abbiamo bisogno:
Quali sono i componenti di un impianto solare a isola?
I componenti base di un kit fotovoltaico a isola sono:
- pannello fotovoltaico
- batteria
- regolatore di carica – per proteggere la batteria dalla carica e dalla scarica eccessiva
A questi tre indispensabili componenti si può aggiungere, se occorre:
- un inverter – per alimentare le utenze a 220V
- supporti e cavi per il montaggio del pannello
Ed ecco fatta la lista della spesa!
Premessa – LA SCELTA DELLE UTENZE
Visto che il nostro sistema fotovoltaico produce tensione continua 12V o 24V, preferiremo utenze che funzionino a 12V o 24V, evitando in tal modo l’inverter, riparmiando soldi e preservando l’autonomia del sistema (eh sì, anche l’inverter ha un suo consumo!). Dalle lampadine al frigorifero, dal televisore al phon: il mercato offre una vasta gamma di prodotti a 12V!
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Naturalmente, se abbiamo già apparecchi a 230V, sarà invece necessario l’inverter.
1° PASSO – Il calcolo del consumo giornaliero
- Prendiamo carta e penna e facciamo la lista delle utenze da alimentare con il nostro impianto (es. un frigorifero, un televisore, 4 luci, ecc..)
- Separiamo le utenze a 12Vc.c. (o 24V c.c. ) dalle utenze a 230V c.a.
- Decidiamo per quante ore al giorno vogliamo utilizzare ogni singola utenza, e moltiplichiamole per le rispettive potenze assorbite da ciascuna utenza (questo dato è la potenza in W che di solito si trova sull’etichetta sul retro di ogni apparecchio).
- Sommiamo quindi le varie potenze in wattora al giorno di luci, TV, ecc…: otterremo la potenza totale assorbita dai nostri apparecchi.
Attenzione: per il frigorifero non va moltiplicata la potenza assorbita x il numero di ore di accensione, in quanto il compressore non funziona continuamente: il dato di potenza assorbita giornaliera (wattora al giorno) è di solito presente nel manuale d’istruzioni o nella scheda tecnica fornita dal produttore
Esempio di utenze a 12V.
Nella mia baita voglio alimentare:
– un tv color 12V da 30W, per 4 ore al giorno
– 3 lampadine a led 12V da 6W, per 2 ore al giorno ciascuna
– un frigo 12V da 360Wh al giorno (questo dato non si ricava dalla potenza indicata sulla targhetta del frigo, ma è riportato sul manuale d’uso del frigo stesso)
Totale Wattora (Wh) al giorno: (30W x 4h) + (3 x 6W x 2h) + 360Wh = 516 Wh / giorno
Esempio di utenze a 230V
Nella mia baita voglio alimentare:
– una ventola da 30W/230V, per 4 ore al giorno
– 4 lampadine led 8W/230V per 5 ore al giorno
– un frigo 230V da 1200Wh al giorno (questo dato non si ricava dalla potenza indicata sulla targhetta del frigo, ma è riportato sul manuale d’uso del frigo stesso)
Totale Wattora (Wh) al giorno: (30W x 4h) + (4 x 8W x 5h) + 1200Wh = 1480 Wh / giorno
Attenzione: le utenze a 230V si alimentano tramite un inverter, apparecchio che ha un suo consumo. Al totale andrà pertanto sommato il consumo dell’inverter, che, nel caso si debba alimentare un frigorifero, dovrà restare acceso 24h. Se l’inverter consuma ad esempio 30W, il consumo giornaliero da aggiungere al valore precedente è di 30W x 24h = 720 Wattora
Ora ci poniamo la domanda: che potenza di pannelli mi occorre per alimentare le mie utenze?
Ovviamente i pannelli dovranno produrre come minimo il mio consumo giornaliero, più qualcosa in più per mantenere le batterie cariche durante i giorni maltempo.
2° PASSO – Il dimensionamento del pannello fotovoltaico
La potenza nominale di un pannello fotovoltaico (quando si dice ad esempio “pannello da 100W”) è quella massima che il pannello eroga in condizioni ottimali, ovvero a mezzogiorno, rivolto verso sud, con irraggiamento solare di 1000W/mq e temperatura delle celle di 25°C. Ma il sole non rimane alto nel cielo per tutto il giorno, e sarebbe quindi sbagliato moltiplicare la potenza del pannello 
per il numero di ore (h) di luce che ci sono in un giorno, per calcolare i Wh prodotti in un giorno dal pannello.
Qui, per semplificare i calcoli, entra in gioco il concetto di “ore equivalenti“, che sono le ore medie (variabili secondo la località e le stagioni) in cui il Sole è come se rimanesse fermo a picco sopra il pannello. Alla nostra latitudine, le “ore equivalenti” in inverno sono circa 2, mentre in estate circa 4. Il calcolo si potrebbe fare più preciso, ma in prima approssimazione consideriamo per semplicità questi valori.
Esempio: in estate, un pannello da 100W non produce 100W x 12h = 1200 Wh/giorno, ma 100W x 4 (ore equivalenti)= 400 Wh/giorno.
Pertanto, per calcolare la potenza che mi occorre, devo partire dall’energia giornaliera che consumo (Wh) e dividerla per 4, se siamo in estate, o dividerla per 2, se siamo in inverno. Se l’utilizzo del nostro impianto è per tutto l’anno, dovremo considerare il dimensionamento per l’inverno.
Nell’esempio di prima, la potenza di pannello che mi occorre per alimentare i mie apparecchi in corrente continua è uguale a: 516Wh / (4 ore equivalenti) = 129W.
Sceglierò quindi, per avere un po’ di magine, un pannello da 150W.
Se utilizzo la baita anche d’inverno, la potenza di pannello che mi occorre è uguale a: 516Wh / (2 ore equivalenti) = 258W, e quindi sceglierò 2 pannelli da 150W, o uno da 300W.
Attenzione! Queste valutazioni tengono conto che ci sia bel tempo: per cautelarci dai giorni nuvolosi, sarà meglio fare una scelta prudenziale, maggiorando la potenza teorica dei pannelli ottenuta con il calcolo precedente, in modo da immagazzinare quando c’è il sole più energia nella batteria, che ci tornerà utile nei giorni di brutto tempo.
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3° PASSO – La scelta della batteria
La scelta della batteria è importante almeno quanto, se non anche di più, della scelta del pannello: dovremo scegliere una batteria di capacità sufficiente per far fronte alle nostre necessità di notte e in caso di maltempo, anche in questo caso maggiorandola per avere un certo margine di sicurezza.
Prima di tutto decidiamo di quanti giorni abbiamo bisogno in caso di maltempo: normalmente, ci si aggira intorno ai 4/5 giorni, ma possiamo deciderlo in base alle nostre esigenze, e al nostro ottimismo.
Per esempio, per una baita utilizzata soltanto durante i weekend, mi basteranno 2 giorni di autonomia.
Moltiplichiamo ora i Wh/giorno che abbiamo calcolato al punto 2 per il numero di giorni scelto. Adesso dividiamo per 12 (i Volt di tensione della batteria) e otteniamo gli Ah della batteria che ci serve!
Nell’esempio di prima: 516 Wh (il mio consumo giornaliero) * 5gg / 12V = 215 Ah.
Così facendo troviamo la capacità della batteria che ci servirebbe se potessimo scaricare la batteria al 100% (come per esempio alcune batterie al Litio). Per le batterie AGM è consigliato di non scendere sotto il 50%, o meglio ancora, il 30% di scarica, per fare in modo che la batteria duri più cicli durante gli anni. Quindi il numero trovato andrà moltiplicato minimo per 2:
215 Ah * 2 = 430 Ah
Trovi più informazioni riguardo la scarica delle batterie alla pagina: Batterie Litio o Piombo? Orientiamoci.
N.B. In alcune applicazioni (ad es. camper e barche) la batteria è già presente nel mezzo, per cui non andrà scelta. Il dimensionamento precedente ci servirà però per capire quanta autonomia ci può dare l’attuale batteria, e se è il caso di maggiorarla o affiancarne un’altra.
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4° PASSO – La scelta del regolatore di carica
Il compito del regolatore di carica è quello di proteggere la batteria dalla carica e dalla scarica eccessiva. Oltre a queste funzioni base, se ne possono aggiungere altre, a seconda delle esigenze: ad es. la funzione crepuscolare, o un display che permetta di sapere quant’è carica la batteria, quanto sta caricando il pannello, ecc.
I regolatori di carica si distinguono fra regolatori del tipo PWM e regolatori MPPT. Ci sono alcune situazioni in cui un regolatore MPPT è necessario per far funzionare correttamente l’impianto (ad esempio nel caso della ricarica di una batteria a 12V con un pannello a 24V), mentre in generale i regolatori MPPT sono utili perchè fanno rendere i pannelli in modo più efficiente.
Leggi Regolatori di carica MPPT per saperne di più.
Una volta stabilite le funzioni che ci interessano, dobbiamo solo assicurarci che la corrente nel punto di massima potenza (Imp A) del nostro pannello (o della somma dei nostri pannelli) non superi quella del regolatore.
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5° PASSO – La scelta dell’inverter
Gli inverter si suddividono in due categorie: a onda sinusoidale pura e a onda sinusoidale modificata.
Gli inverter a onda modificata sono più economici e supportano TV e PC, ma possono non supportare alcune categorie di utenze, ad es. lampadine a led, frigoriferi, microonde, lavatrici, ecc.
Gli inverter a onda pura hanno un costo maggiore, ma alimentano invece qualsiasi apparecchio elettrico, entro la potenza dell’inverter stesso.
Per approfondire, leggi “Come Scegliere l’Inverter?”
La potenza dell’inverter si deve scegliere in base alla potenza massima delle utenze a 230V che vorremo alimentare, e non in base alla potenza del pannello o la capacità della batteria.
Esempio: se vogliamo alimentare un phon da 1500W, sceglieremo l’inverter a onda pura da 2000W per avere un po’ di margine di potenza.
Attenzione: l’inverter è un apparecchio elettronico, che non ha capacità infinita e soprattutto ha una certa vulnerabilità verso picchi anomali di tensione e corrente. Si consiglia di scegliere sempre un adeguato margine di sicurezza nella scelta dell’inverter, al fine di non farlo lavorare in condizioni limite.
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6° PASSO – Lanciarsi!
Non abbiate paura di sperimentare! Tenete conto che ogni sistema è sempre espandibile, anche in un secondo momento: se doveste vedere che i componenti che avete scelto non sono sufficienti per soddisfare le vostre esigenze, potrete aggiungere uno o più pannelli, o una o più batterie, collegandoli con quelli già esistenti.
E ricordate, il nostro servizio di assistenza è sempre disponibile per aiutarvi gratuitamente e senza impegno nella scelta dei componenti più adatti al vostro kit solare!
7° PASSO: L’installazione
Adesso che hai tutti i componenti che ti servono, non devi far altro che passare all’azione! Leggi le nostre FAQ per l’installazione degli impianti a Isola.
…E poi continua con altri articoli come questo e diventa un vero esperto di soluzioni ad energia solare!