Messa in opera dell’Impianto Fotovoltaico
Installazione del Modulo Fotovoltaico, cablaggio dei cavi e installazione dei Regolatore di Carica MPPT, Inverter e Smart Shunt della Victron Enenrgy
Dopo aver analizzato i diversi componenti necessari alla realizzazione di un impianto fotovoltaico è giunto il momento dell’installazione e cablaggio. In un precedente articolo avevo fatto la scelta dei dispositivi e così sono passato all’acquisto dei seguenti componenti:
- Modulo Fotovoltaico: ho optato per l’acquisto di un pannello della DMEGC da 410 W a 31.09 V e 13.20 A. Il costo del pannello è di circa 130,00 Euro ma io l’ho ricevuto in omaggio dopo aver aggiornato l’impianto di casa.
- Regolatore di Carica: ho acquistato un regolatore di carica MPPT 100/30 della Victron Enenrgy, prodotto molto valido. Al momento dell’acquisto su Amazon mi è costato 199,84 Euro. Qui lascio il link al prodotto su Amazon
- Inverter: ho acquistato un Victron Enenrgy Phoenix 12-1200. Non ho necessità di avere una grande quantità di Watt ed il prodotto scelto è capace di offrire uno spunto di 2000 W. Con esso posso utilizzare gli accessori utili come l’aspirapolvere (650w), carica batterie vari (GoPro, Fotocamera, Cellulari ed altro) , Notebook, Carica Batteria per le bici elettriche. Al momento dell’acquisto su Amazon mi è costato 350,82 Euro. Qui lascio il link al prodotto su Amazon
- Smart Shunt: anche in questo caso ho acquistato un prodotto Victron Enenrgy, capace di offrire un buon monitoraggio dello stato della batteria e con possibilità di effettuare regolazioni ed allarmi. Al momento dell’acquisto su Amazon mi è costato 125,49 Euro. Qui lascio il link al prodotto su Amazon
- Batteria: ero combattuto se lasciare la Batteria dei Servizi, una AGM da 95 Ampere e aggiungere una nuova batteria LifePO4 da 100 A separando l’impianto, ma alla fine ho scelto di sostituire la batteria servizi con la litio. Il modello scelto è una LI Time da 100 A acquistata su eBay a 291,00 Euro.
Installazione del Modulo Fotovoltaico
Avendo acquistato il Camper nuovo, ho pensato di rivolgermi al concessionario per evitare che qualche problematica futura potesse avere ripercussioni sulla garanzia. Mi sono quindi accordato con Zaccari Caravan e Camper a Roma in Via Pontina, 339 ed ho fatto installare soltanto il modulo sul tetto del Camper portando il positivo e negativo nel vano sopra il frigorifero, dove ho potuto mettere una scatola portafusibili per proteggere il resto dell’impianto. Il modulo è stato montato senza bucare il tetto, usando delle specifiche colle epossidiche ad altissima tenuta. Sui lati del modulo sono stati usati due binari solitamente usati nell’impiantistica dei tetti delle abitazioni civili, sui quali sono stati applicati 4 morsetti di fissaggio. Nella parte anteriore è stato fissato un profilo ad “L” per raccordare il modulo sulla superficie del tetto e ridurre l’effetto vela causato dal passaggio di aria sotto il modulo. L’areazione è comunque garantita sui lati.
Per il cablaggio è stato usato cavo solare da 6 mm e attraverso una scatola passa cavo da tetto sono stati portati sino ad un vano posto sopra il frigorifero. All’interno è stata inserita una scatola per ospitare 2 portafusibili da 15 A, che oltre alla funzione di protezione da sovratensioni mi permette di interrompere il passaggio di corrente verso il regolatore di carica, un pò come un interruttore.
Installazione del regolatore di carica ed inverter
Ho trovato il vano che ospita la batteria dei servizi molto stretto e l’insieme dei dispositivi presenti non consente di aggiungere il regolatore di carica e sopratutto l’inverter, le cui dimensioni sono importanti. Dopo aver fatto diverse ipotesi è stato scelto uno spazio disponibile nella zona dinette, subito sotto il sedile, immediatamente dietro il vano bombole. L’accesso è possibile solo rimuovendo il grande cuscino ed un coperchio in legno che chiude l’area vuoto. Dal vano con la scatola dei fusibili del modulo fotovoltaico, ho derivato i cavi e fatti entrare nello spazio destinato al regolatore di carica, attraverso un foro del diametro di 25 mm, le stesse misure del corrugato entro cui passano i cavi. La coppia positivo e negativo quindi sono stati connessi al regolatore di carica e da questo sono ripartiti per giungere alla batteria di servizio. Anche per il collegamento dell’inverter è stato fatto un foro passante sul fondo del vano, dove un corrugato da 32 permette il passaggio sia dei cavi del regolatore di carica da 6mm che quelli da 25 mm dell’inverter. Il Phoenix 12|1200 opera con due modalità di funzionamento: Acceso ed Eco. La seconda modalità lo mette in standby e si attiva appena viene fatta richiesta di corrente ed è quella che ho impostato. Per l’accensione dell’inverter senza dover ogni volta togliere il cuscino ed aprire il pannello, ho utilizzato un cavetto con un interruttore bi-polare con cui attivare il contatto esistente sul lato esterno del dispositivo. Nella parte posteriore è presente una presa Schuko a cui ho inserito la spina di una ciabatta elettrica con 3 forniture, immediatamente disponibile sul tavolo della dinette, dove è spesso utile per i caricabatterie, Notebook ed altro. La massa dei due dispositivi è stata collegata allo scheletro in ferro presente nel vano, visto che è fissato alla struttura del telaio.
Installazione dello Smart Shunt
Il prodotto della Victron Enenrgy fornisce un valido sistema di monitoraggio attraverso l’app Victron Connect. All’accensione dell’App una discovery dei dispositivi carica un elenco dove, nel mio caso, sono presenti il regolatore di carica e lo smart shunt.
Il montaggio è abbastanza semplice, in quanto è necessario far partire un cavo di sezione grossa, 25 mm, di pochi cm a cui collegare un capo del dispositivo al negativo della batteria. All’altro capo partono tutte le utenze collegate, Inverter, Luci e servizi vari presenti nella cellula.
Batteria
Il camper viene fornito di una batteria per i servizi del tipo AGM da 95 Ah con la quale erogare la corrente necessaria al funzionamento dei dispositivi della cellula, il tutto comandato da una apposita centralina prodotta dalla ArSilicii. Nel vano batteria vi sono altri due dispositivi importanti e per fortuna predisposti all’utilizzo anche di batterie LifePO4. Così dopo aver scartato l’idea di effettuare un impianto separato, ho optato per la sostituzione della batteria nativa AGM con la Li Time LifePO4 da 100 Ah. Naturalmente ho dovuto cambiare le modalità di funzionamento dei due dispositivi, il DCC850 con cui caricare la batteria a partire dalla corrente prodotta dall’alternatore con motore acceso e il BC-520 con cui caricare la batteria quando la cellula è connessa ad una fornitura della rete elettrica 230v. Entrambi sono stati settati per funzionare con la batteria LifePO4 e ciò ha permesso un cambio di tecnologia senza ripercussioni sull’impianto esistente.
VictronConnect
L’App è disponibile per le piattaforme Android e per Apple ed offre un valido supporto per il monitoraggio e per la personalizzazione dei dispositivi. Al momento dell’attivazione trovo subito disponibili il Regolatore di Carica e lo Smart Shunt. Nelle foto sotto sono visualizzabili lo SmartSolar per il monitoraggio del regolatore di carica e lo SmartShunt per il monitoraggio della batteria, al momento della prima connessione. Il meteo era pessimo e quindi la disponibilità di Watt dal fotovoltaico è molto basso. Utile osservare le due sessioni, Solare e Batteria con i quali capire cosa arriva dal fotovoltaico e cosa invia alla batteria. I dispositivi possono essere personalizzati per ciò che riguarda i parametri di tensione, amperaggio e per impostare delle soglie di allarme utili ad avere un controllo completo.
Sezione dei cavi
Voglio dedicare un paragrafo importante alla scelta delle dimensioni dei cavi a 12 volt, un tema importante per poter effettuare i collegamenti a garanzia della sicurezza e delle performance. Cercherò di utilizzare le principali formule per esprimere meglio i calcoli aggiungendo la dovuta spiegazione e rendere l’operazione fruibile a tutti.
Il principale problema della corrente che passa attraverso i cavi elettrici è la cosiddetta “Caduta di Tensione”, essa è causata dalla natura del conduttore e dalle sue dimensioni, che provoca una resistenza al passaggio di corrente. La sua misurazione è regolata dalla legge di Ohm, in quanto misura la resistenza secondo la relazione tra Tensione (V), Corrente (I) e Resistenza (K). La resistenza (K) di un conduttore in media dello 0,025 per ogni metro. In questo modo possiamo calcolare la resistenza del conduttore secondo la formula:
Dove R è la resistenza del conduttore, K è la costante, L è la lunghezza del cavo misurata come somma del positivo e del negativo, S è il diametro del cavo utilizzato.
Altra formula utile per affrontare il tema è la formula che ci permette di usare le grandezze Tensione ed Intensità con cui possiamo ottenere la potenza della corrente.
dove W sono i Watt, V i Volt e I gli Ampere. Ad esempio, il modulo fotovoltaico montato ha una potenza di 410 W a 31,9 V, pertanto dalla formula precedente per ottenere gli Ampere divideremo W per V ed otteniamo circa 12.8 A. Tuttavia il regolatore di carica riduce la tensione da 31.9 a 13.8 circa, quindi la produzione sarà di circa 29 A.
Nel mio caso la lunghezza dei cavi che collegano il regolatore di carica e l’inverter è di circa 1,5 mt. Vediamo allora di calcolare il diametro più adatto.
Regolatore di carica
Avendo un pannello che può inviare sino ad un massimo di 29 A circa e la lunghezza dei cavi è di 1,5 possiamo procedere con il seguente calcolo
Dove S è la sezione, K è la costante di resistenza 0,025, I sono gli Ampere 29, L è la lunghezza complessiva dei cavi positivo e negativo 3 mt, V è una costante 0,5 che indica la caduta di tensione, otteniamo quindi un valore di 4,46 circa. Il cavo utilizzato è quello da 6 mm, ampiamente superiore a quanto calcolato.
Inverter
Per il dimensionamento dell’inverter possiamo procedere come sopra, sapendo che l’erogazione costante è di 1200 W ma può avere uno spunto di 2000 W. Pertanto dalla formula sopra, otteniamo una misura di poco sotto i 25 mm.
La resistenza di un cavo aumenta con la lunghezza ma diminuisce aumentando il diametro
Conclusioni
Nel procedere alla realizzazione dell’impianto fotovoltaico è opportuno fare una stima dei consumi per poterlo dimensionare, attraverso l’analisi dei dispositivi impiegati e ralativi assorbimenti. Si è passato poi allo studio dei componenti, diverse tipologie di pannelli fotovoltaici, regolatori di carica, inverter ed altro ancora. Una attenta analisi degli spazi per l’installazione del modulo fotovoltaico ed installazione dei dispositivi, questi ultimi possibilmente vicini alla batteria per ridurre la lunghezza dei cavi. Infine è importante individuare le giuste misure dei cavi e le relative protezioni dell’impianto attraverso l’uso di fusibili adeguati ed interruttori dedicati.
L’esercizio effettuato ha prodotto soddisfazioni perchè mi ha permesso di approfondire un settore teconologico nuovo ed interessante, facendomi rispolverare un pò di elettrotecnica. Il risultato finale è lodevole e le prestazioni, ancora sotto osservazione promettono molto bene, per l’ottenimento dell’autonomica energetica a cui aspiro.
