Aiuto alla progettazione di un impianto fotovoltaico

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Aggiornato - 2 giugno 2024

La realizzazione di un impianto fotovoltaico non è una scienza missilistica, ma richiede una certa dose di orientamento, che questo aiuto alla progettazione intende fornire nel contesto di un impianto fotovoltaico esemplare.

Per le norme di legge che regolano l'installazione e la messa in servizio degli impianti fotovoltaici, vedere Qui. Gli impianti fotovoltaici che vengono utilizzati sulla rete pubblica e che generano più di 600 W di potenza devono essere approvati da un'azienda elettrica autorizzata. Di norma, questa società si occupa anche della procedura di registrazione.

Elenco dei desideri

L'impianto deve generare circa 2 kW di potenza, offrire una riserva di espansione fino a 4 kW, essere composto dal minor numero possibile di moduli, fornire elettricità anche in caso di interruzione della rete, ridurre al minimo il consumo di energia elettrica addebitabile nelle giornate di sole ed essere montato su un tetto inclinato esposto a sud.

Una volta definito l'elenco dei desideri, è il momento di selezionare i componenti. Un sistema completo Elenco delle parti è elencato alla fine di questo articolo.

Moduli fotovoltaici

La prima cosa da tenere in considerazione è la normativa ufficiale: in Germania, i moduli sono autorizzati solo per il montaggio sul tetto con una superficie di copertura in vetro di massimo 2 metri quadrati. I moduli più grandi sono autorizzati solo per l'installazione indipendente. E no, non è l'effettiva superficie di copertura del vetro che conta, ma, come potrebbe essere altrimenti, le dimensioni esterne del modulo, cioè compresa la cornice...

Da leggere nel MVV BT, ai punti B 3.2.1.25 e B 3.2.1.27.

Ciò significa che i moduli da 450 W sono generalmente il limite massimo. Se si vuole rispettare all'incirca il limite di potenza di 2 kW, si installeranno 6 moduli da 330 W, ottenendo così 1.980 W. Tenendo conto dell'efficienza di 19,7 %, la scelta ricade su un modulo di Heckert Solar, che NEMO 2.0 60Mcon dimensioni di 1.670 x 1.006 mm per circa 400 euro. Con 6 unità, ciò significa un totale di circa 2.400 euro.

Collegamento in parallelo/serie

Domanda di prova: perché 6 x 330 W = 1.980 W e non 5 x 400 W = esattamente 2.000 W?

Ebbene, dando un'occhiata alle specifiche dell'inverter previsto si scopre che per funzionare in modo affidabile richiede una tensione a vuoto di almeno 64 V CC, con un massimo di 145 V CC.

I moduli da 330 W generano una tensione a circuito aperto di 41,1 V. Tre di questi moduli collegati in serie producono 41,1 + 41,1 + 41,1 = 123,3 V CC a 990 W.

Se si collega in parallelo una seconda serie di tre moduli, il risultato è sempre - 123,3 V, ma ora 2 x 990 W = 1.980 W.

I collegamenti in parallelo devono sempre essere effettuati con la stessa tensione e quindi con lo stesso numero di moduli. Il valore limite in questo caso è la potenza nominale massima (consigliata) dell'inverter, pari a 4.800 W. È quindi possibile collegare in parallelo un massimo di 14 moduli, ma in tal caso non si raggiungerebbe la tensione di partenza, ovvero la tensione minima a vuoto di 64 V.
In alternativa, è possibile realizzare un collegamento in parallelo di 7 moduli e un collegamento in serie di un secondo collegamento in parallelo comprendente 7 moduli. In questo modo si otterrebbero 7 x 330 W = 2.310 W x 2 = 4.620 W a 2 x 41,1 V = 82,2 V, che soddisfa tutte le specifiche dell'inverter.

Il circuito in serie, invece, ha come limite superiore di tensione la tensione massima a circuito aperto dell'inverter, in questo caso 145 V. Poiché non si devono superare i limiti, ma attenersi al valore di tensione consigliato, che in questo caso è specificato come 115 V, con 123,3 V si è a posto.

Materiale di montaggio

Con una larghezza del modulo di 1.006 mm, la lunghezza della guida di montaggio richiesta è di 6 x 1.006 = 6.036 mm, più 5 x 12 mm di distanza tra i moduli (= 60 mm) per i morsetti centrali e 2 x 10 mm (= 20 mm) per i morsetti terminali, per un totale di 6.116 mm.

Per l'installazione dei moduli lunghi 1.670 mm, è stato necessario utilizzare tre binari, ciascuno lungo 4.400 mm, uno dei quali tagliato a una lunghezza di circa 2.000 mm.

Sono necessari 10 morsetti centrali e 4 morsetti terminali. Viti di fissaggio 14 pezzi. Connettore per profili 2 pezzi.

Una selezione dei diversi prodotti di Schletteruno dei principali fornitori di sistemi di montaggio fotovoltaici.

Materiale per il montaggio sul tetto

I binari di montaggio vengono fissati ai listelli (quelli a cui sono attaccati i listelli del tetto, cioè quelli che corrono perpendicolari alla gronda) mediante ganci per tetti.

Anche se i ganci per il tetto non sono necessariamente la parte più piccola del costo, è necessario prestare loro particolare attenzione: l'intero investimento dipende letteralmente da loro!

I ganci per tetti sono disponibili per un'ampia varietà di forme di tegole. È quindi importante determinare prima la tegola utilizzata e poi scegliere i ganci per tetto. Per ogni listello deve essere previsto un gancio per tetto per ogni guida di montaggio. In caso di tre guide di montaggio, è necessario calcolare un numero di ganci per tetto tre volte superiore.

Per fissare ogni gancio da tetto nei listelli si devono usare almeno due viti. In questo modo il numero di viti è doppio rispetto al numero di ganci per tetto.

Ogni padella deve essere accuratamente dotata di un incavo per il gancio di supporto utilizzando una smerigliatrice. Inoltre, il gancio non deve poggiare direttamente sul tegame inferiore, per evitare che il tegame (più vecchio) si rompa sotto la pressione del vento o il carico della neve, quindi deve esserci un po' di gioco sopra il gancio sul lato inferiore del tegame.

Si deve evitare una rientranza troppo ampia per evitare che vespe, altri parassiti o raffiche di vento possano accedervi.

L'installazione dei ganci per tetto è Qui descritto in dettaglio.

Invertitore

È necessario un inverter ibrido, ad es. Steca Solarix PLI 5000-48 a 899,- euro. Steca è un altro marchio della società KATEC, che possiede anche il marchio Costale ed è sinonimo di longevità e affidabilità.

Ha una potenza nominale di 4.800 W, con un fusibile di 40 A, una tensione nominale della batteria di 48 V, con una corrente di carica massima tramite FV e tensione CA di 140 A, nominalmente 80 A. Il collegamento CA è di 6 ... 12 mm²Lato DC almeno 35 mm² (meglio 50 mm²) è prescritto.

Il montaggio a parete si effettua con tre viti da 5 mm, che sono non sono inclusi nella fornitura.

Nella scelta del luogo di installazione, è necessario garantire l'accessibilità permanente e il percorso più breve possibile dei cavi per il collegamento alla corrente alternata e, in particolare(!), per il collegamento alle batterie, al fine di evitare perdite inutili.

Per la configurazione e la diagnostica, è opportuno considerare anche una connessione via cavo LAN al router o allo switch.

L'instradamento dei tre percorsi dei cavi (AC, DC, LAN) in percorsi separati Tubi di installazione Si raccomanda un diametro adeguato. I cavi non devono mai passare in una canalina.

Batterie

La scelta del tipo di batteria dipende principalmente dalla volontà di investire: Le batterie LiFePo4 costano da due a tre volte di più delle tradizionali batterie solari AGM, ma pesano solo un terzo, il che è insignificante per le installazioni fisse. In un camper, invece, ogni chilo risparmiato conta.

La differenza principale tra le LiFePo4 e le AGM, oltre alla fonte di energia e al peso utilizzato, è che le batterie LiFePo4 mantengono la tensione quasi invariata per tutto il periodo di scarica, mentre le batterie AGM hanno un calo di tensione più rapido.

Le differenze di qualità si riflettono in particolare nel numero di cicli di scarica garantiti e nella capacità garantita ancora disponibile una volta raggiunti.

La qualità delle batterie AGM è simile, ma le differenze sono marginali se si privilegiano i produttori più noti. L'esperienza e la qualità dipendono l'una dall'altra e quindi anche dal prezzo.

A proposito: di solito si calcola in kW quando si parla di potenza. La potenza della batteria in kWh si calcola in base alla capacità della batteria in Ah moltiplicata per la tensione in V. Una batteria da 250 Ah con 13,6 V fornisce quindi 250 x 13,6 = 3.600 Wh, ovvero 3,6 kWh.

Una buona panoramica sulle batterie LiFePo4 è disponibile qui sito webuna batteria AGM consigliata è, ad esempio, la seguente. Questo.

Quando si collegano le batterie, tenere sempre conto delle correnti eventualmente molto elevate (140 A e più non sono rare) in relazione alle sezioni dei cavi da utilizzare (50 mm² e altro ancora)! Le correnti CA e CC sono elencate nella tabella collegata, poiché il carico del cavo è diverso per CA e CC.

Calcolo della sezione del cavo

Qui è possibile calcolare la sezione trasversale necessaria dei cavi in rame per le applicazioni DC e la caduta di tensione. I campi gialli sono modificabili:

Elenco delle parti

Installazione elettrica

• Inverter ibrido Steca Solarix PLI 5000-48
• ? x Batterie 12 V 260 ... 280 Ah (AGM / LiFePo4)

• Cavo CA da 3 x 6 mm²
• 3 x capocorda tubolare 6 mm²
• Cavo DC (rosso/nero) 35 mm²
• 2 x capocorda ad anello 35 mm² M6
• Interruttore automatico 40A (es. ABB S201B40 S201-B40)
• Opzionale: RCD 40A (ABB F202A-40/0.03 a 2 poli tipo A)
• 3x tubi di installazione (più il numero di pezzi in base alla lunghezza totale richiesta)
• Supporto per tubi di installazione
• ? x Viti Torx 4 x 40 mm / tasselli per l'installazione dei portatubi
• 3 x viti Torx 5 x 60 mm / tasselli per inverter
• Cavo DC da 35 mm² o più grande
• ? x Capicorda ad anello / connettori per i poli della batteria
• ? x Portafusibili per fusibili ANL ad alta corrente
• Identico numero di fusibili ANL per alte correnti
• Opzionale: sezionatore di batteria (notare la capacità di commutazione massima)

Moduli e cavi fotovoltaici

• 6 x 330 W NEMO 2.0 60M
• 2 x connettori a Y per il collegamento in parallelo dei 3 moduli collegati in serie
• 1 x lunghezza del cavo richiesto dal collegamento positivo del primo modulo al connettore a Y (ad es. rosso +)
• 1 x lunghezza del cavo necessaria dal collegamento del terzo modulo al connettore Y (ad es. nero -) - il collegamento seriale tra i moduli 1, 2 e 3 viene stabilito tramite i connettori del cavo situati sui moduli
• 1 x lunghezza del cavo necessaria dal collegamento positivo del sesto modulo al connettore a Y (ad es. rosso +)
• 1 x lunghezza del cavo necessaria dal collegamento meno del quarto modulo al connettore Y (ad es. nero -) - le connessioni seriali tra più e meno dei moduli 4, 5 e 6 sono stabilite tramite i connettori del cavo situati sui moduli
• 1 x lunghezza del cavo richiesto dall'uscita centrale del connettore a Y all'inverter (ad es. rosso +)
• 1 x lunghezza del cavo richiesto dall'uscita centrale del connettore a Y all'inverter (ad es. nero -)

Materiale di montaggio sul tetto

• 3 x guida di montaggio Schletter Eco05 4.400 mm
• ? x Ganci per il tetto - in base alla listellatura esistente e al design delle tegole
• 2 x numero di ganci per tetto - Viti per il fissaggio nel listello di regolazione

Strumento

• Pinze di crimpatura per capicorda tubolari fino a 10 mm²
• Pinze per crimpare (con leva lunga o idraulica) per terminali ad anello fino a 50 mm²
• Cacciavite a croce
• Trapano / avvitatore a batteria
• Punte da trapano (muratura) / punte da cacciavite
• Set di cricchetti / chiavi dinamometriche 1 ... 3 Nm
• Smerigliatrice / disco da taglio per calcestruzzo
• Avvolgicavo con cavo di lunghezza adeguata

Note

L'elenco dei componenti non ha alcuna pretesa di completezza ed è solo una guida ai materiali e agli strumenti necessari. A seconda dei requisiti effettivi, è possibile che tutti i componenti debbano essere adattati o integrati con altri elementi.

Tutti i lavori di installazione elettrica devono essere eseguiti da personale qualificato nel rispetto delle normative vigenti. Quando si lavora su impianti elettrici, questi devono essere sempre tenuti senza tensione!
Per avvisare i terzi non coinvolti, durante la durata dei lavori, dovranno essere affissi sui dispositivi di arresto appositi cartelli informativi.

ps Se hai bisogno di supporto personale nell'implementazione a pagamento, sei il benvenuto biglietteria Fare!