Mar 05,2025
Avere una buona conoscenza dei fondamenti elettrici, come la tensione (V), la corrente (I) e la potenza (P), fa davvero la differenza quando si cerca di ottenere il massimo dai pannelli solari. La potenza è sostanzialmente il prodotto tra la tensione, che agisce come una pressione elettrica, e la corrente, ovvero la portata del flusso elettrico; quindi P è uguale a V moltiplicato per I. Questi tre fattori influenzano notevolmente l'efficienza con cui un sistema solare converte la luce del sole in elettricità utilizzabile. Consideriamo ad esempio i problemi di ombreggiamento. Quando alcune parti del pannello sono in ombra o le temperature subiscono variazioni eccessive, la tensione scende al di sotto del livello necessario e improvvisamente l'inverter non funziona più correttamente. Di conseguenza, alla fine della giornata si avrà meno elettricità disponibile. Ricerche effettuate dal NREL mostrano chiaramente l'entità delle perdite che i sistemi subiscono quando tensione e corrente non vengono gestite in modo appropriato. Quindi, conoscere questi fondamenti non è solo teoria: ha un impatto diretto sul fatto che proprietari di case e aziende possano effettivamente beneficiare dei loro investimenti in tecnologia solare.
La scelta tra cavi intrecciati e cavi solidi è molto importante quando si installano sistemi fotovoltaici. Il cavo intrecciato è composto da molti fili sottili intrecciati insieme, conferendogli una flessibilità molto migliore rispetto al cavo solido, realizzato da un unico conduttore continuo. Questo fa tutta la differenza durante l'installazione, specialmente in ambienti dove i cavi sono soggetti a vibrazioni o movimenti frequenti. Gli installatori di pannelli solari preferiscono utilizzare cavi intrecciati all'esterno, poiché resistono molto meglio alle sollecitazioni causate dai cambiamenti climatici e dagli stress fisici. Un'importante azienda solare ha riportato effettivamente molti meno problemi di connessione nei propri sistemi utilizzando cavi intrecciati, anche durante forti tempeste invernali e ondate di calore estive. Per la maggior parte degli impianti fotovoltaici, la combinazione di flessibilità e durabilità rende semplicemente il cavo intrecciato l'opzione più intelligente.
Per quanto riguarda i sistemi fotovoltaici, i conduttori in rame e quelli in alluminio rivestito di rame (CCA) presentano caratteristiche differenti, soprattutto per quanto concerne la conducibilità elettrica e il costo. Il rame è praticamente lo standard aureo per la conducibilità ed è anche più duraturo, il che significa che si ha una minore perdita di corrente e un funzionamento complessivo migliore dell'intero sistema. Ma diciamocelo francamente, il rame costa decisamente di più rispetto ai cavi CCA. D'altro canto, il CCA ha una sua utilità perché è più economico, ma presenta un limite: questi cavi hanno una resistenza maggiore e tendono a perdere più tensione, specialmente quando vengono utilizzati su distanze lunghe. Per chi lavora con budget limitati o deve gestire tratti di cavi più brevi, il CCA può comunque andare bene. Alcuni test hanno dimostrato che il rame batte il CCA a mani basse in termini di risparmio energetico e durata del sistema, nonostante il prezzo più elevato.
Quando i pannelli solari sono collegati in serie, vengono connessi uno di seguito all'altro in una linea retta, il che aumenta la tensione totale prodotta. Questo funziona perché colleghiamo il lato positivo di un pannello al lato negativo del pannello successivo. Il risultato? Una tensione più alta senza modificare il livello di corrente; quindi questa configurazione è sensata quando serve una maggiore tensione per ottenere una buona conversione dell'energia. Però esiste un problema da sottolineare riguardo all'ombreggiatura nelle configurazioni in serie. Se anche un solo pannello è in ombra, l'intera catena subisce una riduzione delle prestazioni. Per affrontare questa situazione, gli installatori spesso aggiungono diodi di bypass che permettono all'elettricità di aggirare i pannelli in ombra invece di rimanere bloccata completamente. Le ricerche indicano che il collegamento in serie aumenta efficacemente la tensione del sistema, portando a risultati migliorati soprattutto in grandi installazioni dove i pannelli sono posizionati prevalentemente lontano dalle ombre. Ad esempio, molte coperture commerciali beneficiano di questa configurazione poiché la loro disposizione tende a evitare problemi di ombreggiatura intensa.
Quando si configura il cablaggio in parallelo per i pannelli solari, in pratica si collegano tutti i terminali positivi insieme su un filo e tutti i negativi su un altro. Questo aiuta a bilanciare il sistema elettricamente e rende l'intero impianto più resistente ai problemi causati dall'ombra. Rispetto al cablaggio in serie, in cui tutti i valori si sommano, il collegamento in parallelo mantiene lo stesso livello di tensione, ma somma invece le correnti. Il grande vantaggio si nota quando alcuni pannelli sono in ombra mentre altri no. Con il cablaggio in parallelo, i pannelli esposti al sole continuano a funzionare a pieno regime, senza essere influenzati negativamente dai pannelli in ombra. Pensiamo ad esempio alle installazioni in ambito urbano, dove alberi o edifici proiettano ombre durante il giorno. Sono state osservate installazioni reali in ambienti cittadini in cui il passaggio al cablaggio in parallelo ha aumentato in modo evidente la produzione di energia durante questi periodi di ombreggiamento complicati. È chiaro quindi perché molti installatori preferiscono questo approccio in ambienti difficili.
Quando i pannelli solari utilizzano configurazioni ibride di collegamento in serie e in parallelo, tendono a funzionare meglio perché combinano i vantaggi di entrambi i metodi. Questi schemi di collegamento aumentano effettivamente i livelli di tensione mantenendo sotto controllo il flusso di corrente, il che significa che il sistema riesce a raccogliere energia in modo più efficiente complessivamente. Funzionano particolarmente bene in situazioni in cui l'irraggiamento solare non è uniforme su diverse aree o quando i pannelli devono essere disposti in modi complicati attorno agli edifici. Il modo in cui questi sistemi bilanciano tensione e corrente permette di raggiungere quella che chiamiamo la zona ideale dell'inverter per massimizzare la produzione di energia durante l'intera giornata. Test reali dimostrano che questi sistemi misti riescono a produrre una quantità di elettricità sensibilmente maggiore rispetto alle configurazioni tradizionali, risultando particolarmente utili per proprietà che devono affrontare condizioni di luce variabili o occasionali zone d'ombra. Per i proprietari di immobili che tengono in considerazione i costi, questa tipologia di configurazione spesso si ripaga più rapidamente, poiché sfrutta al meglio la luce solare disponibile.
Il modo in cui la temperatura influisce sui cavi e la quantità di elettricità prodotta dai sistemi fotovoltaici è davvero cruciale per ottenere il massimo dalle installazioni solari. Quando la temperatura esterna aumenta, le celle solari in realtà lavorano con minore efficienza, poiché si genera maggiore resistenza nei cavi che collegano tutti i componenti. Quindi, anche se il sole splende intensamente, potremmo comunque osservare una produzione di energia inferiore alle aspettative. Per questo motivo, molti installatori oggi valutano materiali in grado di gestire meglio il calore, come il cavo di alluminio rivestito di rame, che conduce bene l'elettricità mantenendosi più fresco sotto sforzo. Ricerche del Fraunhofer ISE rivelano anche un dato interessante: ogni volta che la temperatura supera i 25 gradi Celsius, i pannelli solari perdono circa mezzo punto percentuale di efficienza per ogni grado aggiuntivo. Mantenere questi pannelli alla loro temperatura operativa ideale non è solo una questione teorica, ma fa davvero la differenza in termini di rendimento che le persone ottengono dal loro investimento in energie rinnovabili.
L'isolamento che resiste ai danni causati dai raggi UV è davvero importante per mantenere i sistemi fotovoltaici in buon funzionamento per un periodo più lungo. Senza un'adeguata protezione, nel tempo i cavi vengono danneggiati dalla luce solare, causando un degrado più rapido dell'intero sistema. La maggior parte delle linee guida del settore richiede che i materiali siano in grado di resistere alle condizioni atmosferiche avverse all'esterno, sopportando sia le giornate molto calde che le notti fredde, oltre all'esposizione continua al sole, senza degradarsi. I ricercatori del NREL hanno effettuato alcuni test su diversi materiali e hanno scoperto che quelli resistenti ai raggi UV durano effettivamente molto più a lungo rispetto ai materiali normali. I sistemi costruiti con questi materiali migliori continuano a funzionare in modo costante per tutto il loro ciclo vitale, invece di ridurre improvvisamente le prestazioni dopo alcuni anni.
Seguire le buone pratiche durante l'installazione di sistemi fotovoltaici è molto importante per garantire la sicurezza e ottenere le massime prestazioni possibili. Tecniche corrette di messa a terra, l'utilizzo del tipo di cavi isolati appropriati e il rispetto degli standard NEC fanno tutti parte di ciò che rende le installazioni efficienti nel lungo termine. Quando vengono eseguite correttamente, queste procedure aiutano a evitare situazioni pericolose e permettono ai pannelli solari di produrre elettricità in modo efficiente per anni, invece che per pochi mesi. La maggior parte dei professionisti del settore dirà a chiunque lo chieda che trascurare i requisiti previsti dal codice spesso porta problemi futuri, tra cui rischi d'incendio e spreco di energia prodotta. Ricerche effettuate da gruppi come SEIA confermano questo aspetto, mostrando che le installazioni solari che seguono le procedure standard tendono a dare prestazioni migliori e creano meno problemi sia per le famiglie che per le aziende.
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