Un impianto fotovoltaico carica le BATTERIE del camper usando l'energia del sole
È costituito da 2 elementi principali: PANNELLO e REGOLATORE DI CARICA.
In questa guida vediamo come è fatto, come funziona e come si migliora.
Consigli per la scelta di pannello e regolatore e istruzioni per montarli nel modo giusto.
>
PANNELLO SOLARE
Cominciamo dal primo elemento necessario dell'impianto,il più visibile e ingombrante: il pannello solare fotovoltaico.
COS'È & COME È FATTO
Un pannello solare trasforma l'energia termica del sole in elettricità tramite EFFETTO FOTOVOLTAICO.
La sua base è la cella, la cui griglia conduttiva canalizza gli elettroni. È poi cablata ad altre celle con nastri metallici, creando circuiti di serie e paralleli lungo tutto il pannello.
Il tutto è appoggiato su un supporto in materiale isolante a scarsa dilatazione termica rivestito da uno strato di EVA (acetato di vinile), rinforzato da bandelle metalliche.
Il fondo può essere fatto in vetro temperato o Tedlar (un materiale polimerico), mentre la copertura anteriore è necessariamente in vetro temperato trasparente (di solito 4mm).
Tutti gli strati sono uniti permanentemente tra loro da un laminatore con una pressofusione a 145°C per 10 minuti.
Gli strati di EVA fungono da collante e da sigillante per i cablaggi.
Il bordo viene rinforzato con una cornice in alluminio.
Sul retro c'è una morsettiera stagna da cui partono i cavi positivo e negativo, solitamente con SPINE RAPIDE MC4.
TIPI DI PANNELLI SOLARI
MONOCRISTALLINI
Le celle sono quadrate, coi bordi smussati e di colore blu scuro, quasi nero.
La produzione di energia è maggiore con luce perpendicolare.
Negli ultimi anni importanti innovazioni tecnologiche hanno aumentato notevolmente la resa di questi pannelli. 2 in particolare: half-cut e PERC.
Nella configurazione Half Cut, il wafer di silicio viene diviso a metà formando 2 celle singole in serie, aumentandone così il numero totale all'interno di un modulo fotovoltaico.
In questo modo si riducono le perdite di potenza interne e aumenta l’efficienza complessiva.
Celle più piccole subiscono stress meccanici ridotti e di conseguenza c’è una minore possibilità che si spezzino o vadano in cortocircuito.
Un altro vantaggio è la maggior resistenza all'ombreggiamento: quando una parte del pannello viene coperta, solo le celle non più al sole subiscono una diminuzione della produzione, mentre le altre continuano a funzionare normalmente.
Inoltre le Half Cut dissipano il calore meglio delle tradizionali e possono essere posizionate più vicine tra loro, rendendo il modulo più piccolo a parità di potenza complessiva.
La seconda tecnologia che ha migliorato sostanzialmente i pannelli solari è la PERC (Passivated Emitter and Rear Cell), che consiste nell'aggiunta di uno strato di passivazione nella parte posteriore della cella.
Si ha la riflessione interna totale dei fotoni generati nella cella che, anziché andare dispersi nella regione posteriore, vengono deviati verso la parte anteriore aumentando l’efficienza complessiva.
Per tutti questi motivi, i pannelli monocristallini sono i più efficienti sul mercato, in qualsiasi ambito.
POLICRISTALLINI
Le celle dei pannelli POLICRISTALLINI sono fatte da cristalli orientati in modo casuale perché ricavate da wafer di silicio di riciclo.
Di color blu cangiante, rendono meno se colpite perpendicolarmente dai raggi del sole, ma riescono a sfruttare meglio la luce durante l’arco della giornata.
Half-cut e PERC non vengono impiegate nella realizzazione di questi pannelli, che essendo fatti anche da celle con un grado di purezza inferiore rendono meno dei monocristallini in generale.
FLESSIBILI
I PANNELLI FLESSIBILI come suggerisce il nome non hanno un telaio rigido e per questo sono molto leggeri.
Ideali per TETTI A SOFFIETTO o superfici curve, oppure per montaggi "invisibili".
Si dividono in 2 tipi in base alla tecnica produttiva.
Il pannello "a film sottile" ha il materiale fotovoltaico stampato direttamente su una superficie isolante, nessuna cella: la flessibilità è uno dei suoi principali vantaggi, possono essere piegati e persino arrotolati.
Purtroppo è una tecnologia nuova e costosa ed ha una resa inferiore al silicio cristallino classico, oltre ad essere realizzata con materiali tossici come tellururo di cadmio, selenuro di gallio e indio rame.
Per questo non è molto usata, ma alcune aziende stanno sperimentando innovativi pannelli da applicare alle finestre per aumentare la superficie a disposizione per la produzione di energia.
La maggior parte dei pannelli flessibili sono quindi realizzati con speciali wafer di silicio tagliati abbastanza sottili da risultare flessibili (fino a 30°) mantenendo le proprietà fotovoltaiche inalterate.
Possono essere sia mono che policristallini, ma dati gli elevati costi di produzione solitamente sono del primo tipo.
Lo svantaggio principale è che questo tipo di pannelli è meno resistente nel lungo periodo: invece di essere protetti da uno strato di vetro e da una rigida cornice in alluminio, sono fatti di supporti flessibili sottoposti a più stress: il cablaggi possono saltare o rompersi.
Inoltre incollati direttamente sul tetto non dissipano il calore correttamente aumentando quello della cellula.
Si può risolvere questo problema frapponendo solette in polionda da 5 o 10mm oppure montando i top di gamma, i SOLBIAN.
Ovviamente i costi sono alti, ma parliamo del meglio in assoluto: siamo rivenditori ufficiali, per info su modelli, disponibilità e costi non esitare a CONTATTARCI!
PIEGHEVOLI
Infine ci sono i PANNELLI PIEGHEVOLI, ovvero una serie di moduli collegati tra loro montati su un un supporto che permette di "chiuderli" uno sull'altro.
Si va dai modelli più piccoli, con uscita USB a 5V per caricare smartphone e tablet, a quelli più grandi che possono caricare senza problemi le batterie del camper o una POWERSTATION.
Portatili, sono pensati per un uso mobile quindi va messo in conto il principale svantaggio che è l'ingombro quando non è in uso.
La mobilità è anche il loro principale pregio: possono essere orientati sempre perpendicolari al sole per avere la resa massima possibile in qualunque stagione.
Specialmente d'INVERNO, un pannello pieghevole può arrivare a rendere anche il 30/40% in più di uno equivalente incollato sul tetto piano.
Forse non il massimo come unico pannello del mezzo, è sicuramente un utile aiuto per potenziare l'autonomia energetica.
CARATTERISTICHE DEL PANNELLO
Le differenze dipendono da vari fattori, tra cui qualità dei materiali usati (a partire dal silicio) e tecnologie implementate.
Cominciando dalle caratteristiche generiche:
- marchio del produttore
- modello del pannello
- numero seriale univoco
- data e luogo di costruzione (possono essere deducibili dal seriale)
come specifiche elettriche:
- potenza nominale (W)
- efficienza di conversione (%)
- tensione a circuito aperto (Voc)
- corrente di corto circuito (Isc)
- tensione massima di sistema (Vmax)
- corrente massima di sistema (Imax)
- tolleranza di potenza (%)
- coefficiente di temperatura di potenza (%)
e infine caratteristiche fisiche:
- dimensioni (lunghezza, larghezza, spessore)
- peso
- area del modulo
- tipo di cella
- materiale del telaio
- vetro
Oltre a questi obbligatori, può includere anche informazioni facoltative:
- garanzia
- certificazioni come IEC 61215 e IEC 61730
- curve I-V e P-V
- diagrammi di efficienza
- informazioni sull'installazione
Il contenuto specifico del datasheet di un pannello solare può variare da un produttore all'altro, e anche negli anni sono cambiate più volte le leggi che li regolamentano, sia a livello italiano che europeo.
In caso di dubbi è sempre consigliabile visitare il sito del produttore per cercare maggiori info, o contattarli direttamente.
Un dato che spesso non viene riportato ma è molto importante infine è il NOCT, che sta per Nominal Operating Cell Temperature (Temperatura Nominale di Funzionamento della Cellula) e fornisce una stima accurata della produzione di energia di un pannello solare in condizioni operative reali.
Infatti la potenza massima dichiarata viene ottenuta in condizioni standard di test (STC - Standard Test Conditions) così definite:
- irraggiamento solare: 1000 W/m²
- temperatura ambiente: 25 °C
- vento: 1 m/s
ma, nella realtà, i pannelli lavorano a temperature spesso più alte che riducono l'efficienza di conversione.
Il NOCT fornisce quindi una stima più realistica legata alle condizioni operative tipiche e non ideali.
Viene misurato usando un insieme di condizioni che si avvicinano maggiormente a quelle reali:
- irraggiamento solare: 800 W/m²
- temperatura ambiente: 20 °C
- vento: 1 m/s
- inclinazione del pannello: 45°
- parte posteriore del pannello ventilata
Conoscendolo, è possibile stimare meglio la produzione di energia di un pannello tenendo conto del clima e dell' irraggiamento solare medio.
Alcuni produttori forniscono anche curve di derating che mostrano la riduzione di potenza al crescere della temperatura.
COME FISSARE IL PANNELLO AL TETTO
Alcuni hanno già la predisposizione per l'incollaggio, come QUESTI, mentre altri hanno bisogno dei SUPPORTI appositi.
L'importante è che i pannelli restino qualche cm staccati dal tetto in modo che l'aria possa scorrerci sotto raffreddandoli mantenendo costante la resa.
Inoltre in questo modo non possono trasmettere calore alla cellula.
Anche lui è incollato su tutti i bordi con lo stesso prodotto usato per il pannello, consigliato anche annegarci i cavi nel foro.
>
REGOLATORE DI CARICA
Il regolatore di carica riceve corrente a voltaggio variabile dal pannello solare e la regola a quello corretto per essere accumulata nelle batterie.
Sui camper se ne usano 2 tipi diversi a seconda del principio di funzionamento: PWM e MPPT.
PWM
Significa PULSE WIDTH MODULATION ed è il tipo di regolatore più semplice, usato ed economico.
Il principio di funzionamento è semplice: fa coincidere il voltaggio del pannello con quello delle batterie dissipando tutto l'eccesso sotto forma di calore.
Prendiamo un normale pannello che eroga 5A a 15V: il regolatore ne fa andare alla batteria sempre 5, ma a 12V.
Per la legge di Ohm, vengono prodotti 75W dal pannello, ma solo 60W giungono effettivamente alla batteria mentre 15 se ne vanno in calore
Con questi regolatori si possono montare solo moduli che hanno un voltaggio massimo di 18V e, in caso di più pannelli, si possono collegare solo in parallelo e non in serie.
QUI puoi vedere la collezione completa.
MPPT
Significa MAXIMUM POWER POINT TRACKER ("inseguimento del punto di massima potenza") ed è un tipo di regolatore più evoluto, sul mercato da meno anni, che ha resa e costo maggiori di un PWM.
In questo caso la differenza di voltaggio tra pannello e batterie viene rimodulato, non dissipato totalmente.
Prendendo l'esempio del caso precedente, 75W vengono prodotti e 75 ne vengono immagazzinati (all'incirca, nella realtà si ha sempre una minima dispersione).
Con questi regolatori si possono montare pannelli con voltaggi maggiori ai 18V, anche usare moduli fotovoltaici "da casa" a 60V.
Ricordiamo che più alto è il voltaggio, minori saranno gli ampere circolanti a parità di potenza.
Per questo, in caso di 2 o più pannelli, è meglio montarli in serie piuttosto che in parallelo. I pannelli in ogni caso devono essere uguali, altrimenti si vanno a creare dei problemi come il pilotaggio di uno rispetto all'altro.
Quanti volt possono accettare in ingresso dipende dal regolatore stesso: ad esempio VICTRON ENERGY fa dei modelli diversi: fino a 75V, fino a 100 e fino a 150!
SCEGLIERE IL REGOLATORE
Tenendo conto che tutto dipende dalla capienza delle BATTERIE alla base (abbiamo scritto QUESTA guida per aiutare a capire quali ti servono), cos'altro bisogna valutare per scegliere il regolatore di carica giusto per ogni IMPIANTO ELETTRICO?
-
TIPO: gli MPPT rendono di più, ma hanno un costo maggiore e sono più grossi a parità di potenza.
Per realizzare un impianto di una certa potenza, dai 200W a salire, sono sicuramente la scelta migliore.
Se invece il nostro obiettivo è avere un impianto che tenga cariche le batterie del camper quando è in rimessaggio (o che carica una sola batteria da 100Ah AGM) un regolatore PWM è più che sufficiente.
-
POTENZA: indicata in A, spesso già nel nome del prodotto, indica il valore massimo di corrente a 12V che il regolatore è in grado di gestire.
Un 10A potrà gestire un pannello da 120W (12V x 10A), un 20A uno da 240W e così via (ovviamente sempre a grandi linee, nella realtà bisognerebbe moltiplicare per il valore di piena carica delle batterie, ad esempio 13.3V per le litio).
- FUNZIONI EXTRA: alcuni modelli hanno optional come prese USB integrate, uscita a 12V alimentata direttamente da solare (funziona anche senza batteria), uscita per 2 batterie di servizio o 1 per la batteria motore (funzione parallelatore).
Collegando pannelli con potenza totale maggiore non succede nulla: parte dell'energia non passa dai pannelli al regolatore andando persa.
KIT GIÀ PRONTI
Nel negozio abbiamo dei kit pronti da montare che comprendono tutto il necessario per un'installazione completa.
QUI la collezione completa, e di seguito alcuni riferimenti in base a diversi tipi e amperaggi di batterie di servizio:
- AGM da 100Ah --> la batteria ha un'energia a piena carica tra i 4 e i 500W, un KIT BASE da 120W a 140W con regolatore PWM è più che sufficiente per caricarla in una giornata
- AGM da 200Ah --> in questo caso l'energia effettiva è intorno ad 1kW perciò serve un KIT come questo da 170 o 200W con regolatore MPPT
- LITIO da 100Ah --> il KIT precedente va bene anche con questa batteria
- LITIO da 200Ah --> infine parliamo di un accumulo di circa 2500W effettivi: serve un impianto più potente, da 230 o 300W come QUESTO
>
CALCOLARE LA RESA DI UN IMPIANTO SOLARE
È impossibile calcolare con esattezza quanto produrrà un impianto solare, sono troppe le variabili in gioco.
-
WATT PANNELLO ALL'80% : essendo piano sul tetto, non raggiungerà mai la resa massima che ha quando l'incidenza dei raggi è perpendicolare per questo si riduce il valore in W dichiarato dal pannello del 20%.
-
x4 D'ESTATE, x2 D'INVERNO: il sole durante la giornata si sposta, e quindi il pannello non ha sempre la stessa resa, e le stagioni cambiano le ore di luce. Il discorso è molto complesso, ma per fare una stima di massima si moltiplica il valore del punto precedente per 4 d'estate, e per 2 d'inverno.
- un regolatore MPPT in media aumenta del 10-15% questi valori per i motivi visti prima
Questa stima è ovviamente molto approssimata, non tiene conto di molti fattori e semplifica molto alcuni punti.
Può differire molto dalla vostra realtà: tipo e qualità di pannello e regolatore influiscono sicuramente, così come:
-
BATTERIE se sono poco capienti, i pannelli non renderanno al 100% delle loro possibilità. Anche il tipo conta: una LITIO prende tutto quello che può dal pannello fin quasi al 100% della carica, mentre un accumulatore al piombo già dall'80% comincia ad immagazzinare meno per effetto tampone, e in generale non accetta più del 15-20% del suo valore nominale in A come ricarica
-
LATITUDINE la resa di un pannello a Caponord è differente da quella all'Equatore perchè il sole ha un'altra inclinazione. Senza paragoni troppo estremi, già restando in Italia si hanno grosse differenze tra nord e sud.
-
RESE STRAORDINARIE in estate un pannello di buona qualità con un ottimo regolatore può produrre molto più della sua resa teorica (oltre il wattaggio massimo indicato nel datasheet), se si trova a lavorare nelle giuste condizioni
- CIELO COPERTO basta una nuvola che copre il sole, e la resa del pannello cala drasticamente. Anche in condizioni in cui la visibilità è buona e non sta piovendo. Questo perchè per avvenire l'effetto fotovoltaico ha bisogno di luce diretta.
>
POSSIBILI AGGIUNTE
Si può personalizzare e migliorare un impianto solare aggiungendo numerosi accessori.
PARALLELATORE
Esistono regolatori che lo montano già al loro interno come QUESTO.
Funzionano però solo con accumulatori al piombo (AGM, gel e acido libero) mentre per IMPIANTI AL LITIO ci vuole il modello SPECIFICO perché i voltaggi di attivazione e disattivazione sono differenti.
È un ottimo accessorio per il RIMESSAGGIO o per il CAMPEGGIO prolungato: tutte le batterie rimangono cariche senza dover tenere il camper COLLEGATO alla 220V esterna con il CARICABATTERIE acceso.
USCITA DIRETTA
I modelli SMART di VICTRON sono anche programmabili: ideali per accessori come LUCI, OBLÒ CON VENTOLA...
A quasi tutti i regolatori è abbinato un display con cavo.
Installato in un punto strategico è utile per controllare il voltaggio delle batterie e poter gestire meglio i consumi.
I modelli più evoluti danno numerose altre informazioni, dall'energia prodotta alla potenza istantanea.
Ovviamente per monitorare tutti i valori di carica e scarica di una batteria con precisione e affidabilità dobbiamo usare PRODOTTI DEDICATI.
>
COME SI MONTA L'IMPIANTO
Abbiamo già visto come fissare il pannello solare, proseguiamo ora con il resto del montaggio dell'impianto nel camper.
Per il giusto ordine di collegamento elettrico dei vari cavi al regolatore fare sempre riferimento al manuale di istruzioni originale del produttore.
I CAVI devono essere della sezione adeguata in base a carico e lunghezza e si mette infine un fusibile sul positivo in uscita di protezione.
Montandone uno RIARMABILE permette di usarlo anche come interruttore per escludere l'impianto solare dal resto in caso di problemi.
>
Farla ha richiesto molto tempo: raccolta delle informazioni, scrittura e impaginazione passando per la parte grafica (foto e schemi).
È un lavoro di più persone, che condividiamo gratuitamente perchè pensiamo possa essere utile a molti.
Per questo apprezziamo molto ogni commento o condivisione di questa guida con altri camperisti: ci fa sentire utili e ci aiuta a crescere in visibilità e posizionamento sui motori di ricerca ("autorità").
6 commenti
Complimenti, guide chiare e ben fatte
RISPOSTA PER GIAMPIETRO
Allora, con ordine:
1- più è alto il voltaggio tra il regolatore e il pannello e meno dispersione hai perchè circola meno corrente: sale V e scende A a parità di wattaggio (W=VxI)
2- avendo meno ampere circolanti tra pannello al regolatore dovresti mettere un fusibile di portata minore, corrispondente al valore di cortocircuito del pannello stesso (dichiarato nel datasheet): per semplificare si mette della portata nominale del regolatore di carica, tra lo stesso e la batteria. Così lavora a voltaggio costante oltretutto.
3- credo tu intenda l’uscita del regolatore di carica: può andare ad una scatola di distribuzione come questa della cbe https://destinazionecamper.com/collections/centraline-utenze-12v-camper/products/cbe-ds300-quadro-distribuzione-elettrica che ha la predisposizione, in questo modo vedi tutto dalla centralina di controllo delle utenze. altrimenti va diretto in batteria, senza problemi
Spero di aver risposto a tutti i tuoi dubbi
-Luca
Grazie per la guida semplice e chiara. Avrei bisogno di un paio di approfondimenti:
Mi pare di capire, in termini di resa, che sono preferibili i pannelli con voltaggio più alto.
In fase di collegamento il fusibile va messo prima o dopo il regolatore di carica? Ultimo quesito avendo una centralina che prevede il collegamento dei pannelli è opportuno collegare l’impianto alla centralina o è meglio andare direttamente alla BS? Grazie
Chiaro, limpido veramente fatta bene questa guida, a prova di camperistifacciotuttoio.🤣🥂
Veramente BRAVO.. sono nuovo camperista e avevo molta confusione… Ora non ho perfettamente in mano la situazione ma la sua spiegazione mi lascia libero di decidere cosa desidero….. Forse mi serve…. Qualche soldino in più per ottenere ciò che desidero ahahahah grazie