Il mio nuovo impianto fotovoltaico off-grid fai da te – Prima parte
Più volte, nei precedenti post, ho accennato al mio nuovo impianto fotovoltaico off-grid fai da te.
Dopo 8 mesi dalla messa in servizio, senza aver riscontrato problemi, sono felice e fiero di presentarti il mio nuovo impianto fotovoltaico off-grid in fai da te.
L’impianto, molto semplice, mi sta dando davvero tanta soddisfazione.
Premetto che, fino a poco più di un anno e mezzo fa, non sapevo assolutamente nulla di fotovoltaico, se non che costava cifre fuori dalla mia portata.
La solita storia e i soliti errori di chi non sa nulla
La mia è una storia comune a tanti altri: spinto dalla curiosità di una tecnologia a me sconosciuta e dalla necessità di abbassare le bollette impazzite, ho incautamente acquistato un kit con 2 pannelli fotovoltaici con inverter grid-tie e sensore amperometrico.
Sogni infranti
Sembrava un piccolo affare, nel senso che era composto dal minimo indispensabile per produrre qualcosa. In più, secondo quanto pubblicizzato, non doveva immetere neanche un Watt in rete.
Purtroppo tale kit non si adattava alla mia situazione a causa della troppa distanza tra il sensore e l’inverter.
La triste realtà ancora più triste
Ho realizzato velocemente che non avrei mai potuto sfruttare appieno la scarsa potenza dell’impianto. Avendo consumi energetici molto bassi, avrei potuto usare solo una piccola frazione dell’energia prodotta quando c’era il sole.
L’impianto era inesistente in assenza di sole o durante la notte. Inoltre, era una regola che quando mi serviva energia, passava la classica nuvoletta sopra ai pannelli.
In caso di black-out, sarei rimasto senza energia anche se fuori splendeva un sole da spaccare i sassi.
Insomma, un investimento di risorse troppo alto in rapporto alla scarsa resa ed utilità. Bocciato!
Di seguito una tabella con la desolante produzione solare dall’inverter grid-tie con sensore (non funzionante):
Ho visto la luce
Guardando qua e là su internet, ho scoperto il canale di Gianni di Energia fai da te.
Nel suo canale ho trovato una meravigliosa miniera di spiegazioni tecniche: peccato non averlo scoperto prima! Avrei sicuramente risparmiato i soldi del primo inverter, sensori e cavi lunghissimi ed un sacco di perdite di tempo.
Senza considerare le attese di mesi per spedizioni di pezzi mancanti, fallimenti, passaggi e strappi di cavi in canalette strettissime.
Imparare davvero cose nuove da Energia Fai da Te
Nel canale Energia fai da te ho scoperto un mondo affascinante, ho imparato un sacco di cose nuove. Ho passato notti a guardare e riguardare certi passaggi cruciali dei suoi filmati per cogliere i concetti e informazioni tecniche.
Dopo aver avuto la consapevolezza che non esistevano facili scorciatoie, ho capito che la strada era diventare off-grid.
Ho acquistato un inverter toroidale da 3 kW e le batterie LiFePO4 della Man Yi e, un po’ alla volta, tutto l’occorrente.
Gli acquisti del materiale sono stati fatti quasi tutti tramite Aliexpress, a parte il regolatore di carica, che ho acquistato su Amazon.
Un nuovo impianto fotovoltaico off-grid fai da te
Il nuovo impianto fotovoltaico è stato ideato e costruito integralmente seguendo le spiegazioni di Gianni. Ho cercato di risparmiare il più possibile, riciclando altro materiale e risolvendo i problemi via via incontrati.
Non ho potuto copiare facilmente qualcosa di già fatto, al contrario, ho “inventato” qualcosa di unico, disegnato su misura per le mie necessità ed adattato ai miei limiti.
Negli impianti in kit, nella scatola trovi “quasi” tutto l’occorrente e devi solo collegare cavi o avvitare viti.
Fotovoltaico off-grid fai da te ovvero Lavoro da officina meccanica
Il mio impianto fotovoltaico off-grid è stato una sorta di “trial and error” ed è stato per un 99% del tempo un lavoro da officina meccanica. Tagli di legno e metallo col seghetto alternativo, fori col trapano a colonna, fresatura, lucidatura, uso massiccio del calibro e piegatura di metallo.
Rifacimenti di pezzi sbagliati o soluzioni diverse e più semplici. Ma prima e durante, c’è stato un notevole e continuo lavoro di pensamento e ripensamento, di modelli e simulazioni fatte anche con il cartone! Vedremo più avanti il perché.
Fotovoltaico off-grid fai da te, una piccola impresa
La costruzione è durata 6 mesi, da agosto 2022 a tutto gennaio 2023. Non ho avuto fretta di fare un cattivo lavoro. Al contrario, ho dedicato molto tempo ed energie per “interpretarlo” al meglio.
Detesto essere costretto a fermare tutto per rifare cose fatte male o per aver creato danni irreparabili.
Il giusto tempo ed il giusto impegno per fare un lavoro che poi deve andare al primo colpo.
Avendo un lavoro e una famiglia, non sono stati mesi dedicati integralmente alla causa. Alla fine, è arrivato il grande giorno, quando ho dato fuoco alle polveri.
Il grande giorno dell’attivazione
L’impianto è stato battezzato il 4 febbraio 2023 alle 17:40: non ci sono state esplosioni, scintille o intoppi.
Da allora l’impianto sta andando perfettamente e non mi ha mai dato un problema. C’è stata solamente una grande esplosione di gioia di tutta la mia famiglia al completo. Saltavamo tutti gridando e ridendo 🙂
E’ la gioia di aver creato, da zero, qualcosa di funzionante, con impegno e dedizione, applicando la giusta dose di teoria imparata dal canale Energia fai da te.
Da ora in poi, descriverò continuamente le varie fasi della costruzione e le congetture che mi hanno portato a decidere di fare in un modo piuttosto che in un altro.
Per le spiegazioni tecniche, invece, ti invito caldamente a trovare le informazioni nel sito di Gianni Energia fai da te. Nel suo canale Gianni spiega i concetti magistralmente e con assoluta chiarezza.
I miei limiti
- vivo in un piccolo condominio di 4 famiglie, al primo piano, circondato da case
- ho un terrazzo lungo poco più di 4 metri, perfettamente rivolto a sud
- il condominio, pur essendo di recente costruzione, non è predisposto per l’impianto solare, niente canalette aggiuntive e/o sovradimensionate
- il tetto della casa del vicino verso sud, d’inverno genera delle ombre dopo le 12:50 mentre d’estate i pannelli vanno in ombra dalle 16:00 in poi
- a seconda della stagione, ho l’ombra di una pianta del condòmino che mi abita sotto fino alle 9:30-10:45
- non volevo spendere decine di migliaia di euro ed appaltare il lavoro ad altri
- non volevo complicarmi la vita installando i pannelli fotovoltaici sul tetto
- volevo sfruttare al massimo quel poco che ho a disposizione creando l’antitesi del “MEGA IMPIANTO” e, forse, uno dei più piccoli impianti del suo genere, “l’impianto fotovoltaico della Barbie” 🙂
Pur essendo un caso disperato, con tutti i limiti elencati, ero determinato ad arrivare fino in fondo. Tanto, ormai, i pannelli fotovoltaici erano già in servizio…
I componenti dell’impianto fotovoltaico off-grid
I pannelli fotovoltaici
Non volendo installare i pannelli sul tetto, ho deciso di appenderli sul mio terrazzo a sud. I 2 pannelli, da 380 Wp l’uno, sono installati uno a fianco all’altro, in posizione orizzontale. Li ho appesi con la possibilità di inclinarli stagionalmente, per sfruttare il più possibile la luce del sole.
Questo è un notevole vantaggio rispetto ad avere i pannelli con inclinazione fissa, come normalmente avviene.
Da prove che ho fatto, può esserci una differenza di produzione energetica tra il 15 ed il 20% nell’avere i pannelli orientabili che seguono l’inclinazione stagionale del sole invece che fissi.
Posso scegliere di inclinare i pannelli da 63° a 25° con 4 combinazioni di lunghezza delle staffe di supporto.
Altro vantaggio di avere i pannelli fotovoltaici a portata, è che si possono pulire molto facilmente e velocemente.
Pannelli in serie vs pannelli in parallelo
Con il precedente inverter grid-tie, la configurazione dei pannelli era obbligatoriamente in serie. Bastava che cadesse una piccola ombra su una piccola porzione di uno dei due pannelli, per azzerare la produzione.
Nella nuova configurazione, i pannelli sono stati collegati in parallelo. Se solo uno dei due pannelli va in ombra, l’altro continua a produrre indisturbato.
Inoltre, la tensione di lavoro dei pannelli è quella del pannello stesso, ovvero 29-35 Volt. In questo modo, ho un’ulteriore sicurezza dovuta alla tensione dimezzata rispetto a prima.
Ora i miei gatti vicentini possono anche calpestare i 30 volt senza il pericolo di finire arrostiti!
E siccome siamo in un sito che tratta di efficienza energetica, non posso omettere che in un regolatore di carica MPPT, le curve di efficienza di conversione sono leggermente superiori per la tensione di lavoro di 34 Volt rispetto alla tensione di 68 Volt!
Inverter da 24 Volt
La scelta di usare la configurazione dei pannelli fotovoltaici in parallelo, ha come conseguenza l’uso di un inverter e una batteria da 24 Volt.
Il 48 Volt non sarebbe stato applicabile con i pannelli da 35 Volt in parallelo. Con un inverter da 12 Volt sarebbe stato molto critico gestire correnti di 260 Ampere a 3 kW.
Inoltre, avrei dovuto usare una configurazione 2P4S, con tutti i rischi di un parallelo di 2 elementi, in caso di guasto di 1 dei 2.
L’impianto sezionabile
Ogni pannello fotovoltaico ha una linea indipendente fino alla scatola fusibili esterna.
I connettori delle corte prolunghe che partono dai pannelli alla scatola fusibili, li ho dapprima crimpati e poi “saldati” a stagno.
Internamente ai contatti, il cavo scorre fino alle estremità del pin maschio ed in quello femmina fino all’altezza dell’innesto del pin maschio.
In questo modo evito il collo di bottiglia per la corrente su quel piccolo pezzetto di metallo che deve sostenere, per molte ore al giorno, una corrente di 10-13 Ampere.
Ovviamente, il connettore alla massima potenza non è nemmeno tiepido.
Il cavo positivo e negativo di ogni pannello entra nella scatola portafusibili, dove ogni pannello ha il suo fusibile indipendente.
Questa configurazione permette di isolare completamente il singolo pannello.
I diodi di blocco montati su dissipatore
Dalla scatola portafusibili entrambi i cavi negativi convergono sulla barra di alluminio del negativo.
I 2 cavi positivi entrano nei diodi di blocco, 2 diodi Schottky con bullone da 60 Ampere recuperati da una scheda di una stampante IBM.
I diodi sono montati su un profilo di alluminio quadrato che funge da dissipatore. L’uscita dei diodi converge finalmente anche qui in un’unica barra di alluminio.
Non ho ritenuto sicuro usare i diodi plastici premontati nei connettori dei pannelli, come avviene comunemente.
Su ogni diodo deve scorrere una corrente di 11-13 Ampere che il connettore di plastica non può assolutamente dissipare. In questo modo evito rischi di guasto per surriscaldamento e di incendio.
Busbar di alluminio lunghi 2,2 metri
Non ho voluto usare cavi di rame, sia per il costo esagerato, sia per le perdite di potenza. Ho preferito usare 2 barre di alluminio prese per pochi soldi al recupero industriale vicino a casa.
Le barre, sagomate in base alla larghezza del terrazzo entrano nel foro del ricambio d’aria del salotto.
Le barre hanno una sezione rispettivamente di 147 mm² e 99 mm², abbondantemente sufficienti per portare i 22 Ampere massimi dei 2 pannelli.
Per il loro basso profilo e la rigidità, essendo aderenti al pavimento del terrazzo, non creano problemi al passaggio. Essendo colorate di bianco, sono perfettamente visibili contro il colore del pavimento del terrazzo.
Monitoraggio della temperatura dei pannelli
Nel lato inferiore di uno dei due pannelli ho appoggiato la sonda di un termometro wireless, che trasmette la temperatura del pannello.
Per permettere la ricezione del segnale radio (in 433 MHz) attraversando parecchi muri in diagonale, ho modificato la sonda trasmittente ed il ricevitore, sostituendo entrambe le antenne elicoidali con 2 antenne in 1/4 d’onda.
Il valore di alcune resistenze:
- catodo diodo Schottky-barra positivo alluminio: 0.02 mOhm
- barra alluminio positivo 2.2 m * 3 mm * 33 mm (99 mm²) equiv. barra rame da 61 mm²: 0.646 mOhm
- barra alluminio negativo 2.2 m * 3 mm * 49 mm (147 mm²) equiv. barra rame da 91 mm²: 0.435 mOhm
Calo di tensione alla massima potenza dalla scatola fusibili fino alla fine delle busbar di alluminio: 0.118 Volt
Continua con la seconda parte…
Ciao Carlo,
Sono Giuseppe Afflisio e ci siamo incontrati sul canale youtube di Marco Ruga. Come promesso sono corso a vedere il tuo sito eeee……😃😃😃 quanta roba ho trovato. Ma veramente non sapevi nulla prima????? 😁😁
Bhe!!!!!
Complimenti veramente, avrei tanto da imparare, poi Gianni non ne parliamo neanche, un gran signore e tecnico.
Spero che tu legga questa mia mail e che possiamo rimanere in contatto.
Un abbraccio tra appassionati
Giuseppe
Prov. AscoliPiceno
Ciao Giuseppe! Sono contento che ti sia piaciuto il materiale che ho messo. Ogni tanto, quando ho un po’ di tempo, aggiungo qualcosa di nuovo, sempre esperimenti che faccio e che poi metto in pratica a tempo indeterminato ma che mi permettono di risparmiare sempre qualcosa ogni volta.
Davvero prima non sapevo nulla ed infatti ho commesso tutti gli errori che potevo, ma proprio tutti, proprio perché non conoscevo nulla dell’argomento fotovoltaico.
Dopo aver toccato con mano tutti gli svantaggi del sistema che avevo, ho cominciato a guardare in giro ed è stato allora che ho scoperto il sito del mitico Gianni e la rivincita è iniziata proprio lì.
Se segui già il suo canale, allora parti avvantaggiato e saprai che le batterie al Pb rispetto alle LiFePO4 apparentemente sono più facili da collegare ma hanno tanti svantaggi: la solfatazione, l’aggiunta periodica di acqua, un locale ventilato, la necessità di non avere scariche profonde e di equalizzazioni periodiche, oltre al peso e all’ingombro. Senza considerare il più basso rendimento di conversione elettrica/chimica per l’energia fornita per caricarle.
Con le LiFePO4 hai praticamente un rendimento del 100%, per cui tutta l’energia che ci butti dentro, è energia che poi puoi usare completamente e spunti di corrente elevatissimi.
Anche io, come te, ho solamente 760 Wp di pannelli ma con le batterie e l’inverter da 3 kW, ci alimento tutta la casa e il condominio, sole permettendo. Purtroppo ho anche parecchie ombre durante il giorno che mi limitano la produzione energetica ma comunque sono riuscito a produrre anche 4290 Wh in un solo giorno, non c’è proprio da lamentarsi.
Pensa, in 2 anni sei il primo che scrive un messaggio nel mio blog/sito, meriteresti un premio! 🙂
A presto e fatti vivo, mi farà molto piacere leggerti!
Carlo