IMPIANTO AUTONOMO AD ENERGIA SOLARE FOTOVOLTAICA (CON PANNELLO DA 40 WATT DI POTENZA) PER L'ILLUMINAZIONE A LED DI 2 STANZE E LA RICARICA/FUNZIONAMENTO DI PICCOLE APPARECCHIATURE ELETTRONICHE

http://www.wutel.net/sole40be-cs

Ecco un esempio d'installazione di un piccolo impianto fotovoltaico autonomo e indipendente, realizzato da una nostra simpatizzante della provincia di Monza e Brianza.

L'impianto fotovoltaico descritto in questa pagina, installato "fai-da-te", è del tipo autonomo a batteria (stand alone), cioè non connesso alla rete elettrica nazionale, dotato di un modulo FV al silicio monocristallino da 40 Watt.

Come abbiamo già avuto modo di dire nelle altre descrizioni di piccoli impianti fotovoltaici presenti sul sito wutel.net, i 40 Watt di questa realizzazione possono ovviamente sembrare molto pochi se rapportati ad un'installazione fotovoltaica da 3000 Watt, di solito realizzata per sopperire all'intero fabbisogno d'energia di una normale abitazione.

Però anche questi primi 40 Watt (aumentabili comunque a piacere, aggiungendo altri pannelli) sono già sufficienti per poter avere delle belle soddisfazioni energetiche alternative, rinnovabili, pulite, autonome, occupanti poco spazio ed a costo contenuto.

Perciò, se non si ha disponibilità né di spazio né economica per un impianto di maggiore potenza, non ci si deve scoraggiare poiché ci sono soluzioni intermedie che, comunque, sono in grado di offrire risultati altresì soddisfacenti.

Le potenzialità dell'energia solare può infatti essere alla portata di tutti, sia in termini di spazio (bastano pochi mq. per installare un pannello fotovoltaico), di costi (un modulo fotovoltaico da 40/50 Watt costa attualmente circa 40 euro ed ha una durata garantita di oltre 20 anni), di facilità di montaggio (fai-da-te) ed utilizzo.

Inoltre, non è proprio indispensabile disporre di un tetto per poter posizionare un piccolo pannello fotovoltaico. Basta anche un balcone, un terrazzo, una finestra, un lucernario, una tettoia, un palo, un giardino, un muretto, una ringhiera, ecc. ecc.

L'indispensabile è invece che l'area prescelta per il posizionamento del pannello sia il più possibile esposta al sole e senza ombre dovute ad alberi, fili, antenne, edifici, comignoli, ecc. (in generale tutti i pannelli fotovoltaici per poter funzionare bene e produrre sufficiente energia hanno bisogno di essere esposti al sole diretto e non alla semplice luce ambientale anche se diurna).

Perciò il pannello fotovoltaico andrà sempre posizionato nell’area più esposta al sole disponibile, rivolto il più possibile verso SUD (anche EST e OVEST vanno comunque bene) e con un’inclinazione (in Italia) rispetto al suolo (angolo di tilt), se possibile, di:

60° per sfruttare al meglio il sole ne periodo invernale

20° per sfruttare al meglio il sole nel periodo estivo

35° per una buona via di mezzo valida per tutte le stagioni

Anche se l'abitazione è collegata alla rete elettrica pubblica nazionale, questo piccolo impianto fotovoltaico è stato realizzato per poter comunque disporre di una propria parte di energia elettrica autoprodotta da fonte pulita e rinnovabile, al fine di:

- disporre sempre di elettricità pronta all'uso (anche a 230V);

- risparmiare un po' sulla bolletta elettrica;

- non rimanere al buio e isolati in caso di emergenza (blackout della rete ENEL);

- ridurre la dipendenza dai fornitori di energia a pagamento;

- evitare il consumo di notevoli quantità di combustibili fossili, risparmiando

   così l'immissione nell'ambiente di notevoli quantità di anidride carbonica (CO2)

   e di sostanze tossiche varie;

- partecipare in prima persona ad azioni pratiche di resilienza.

 

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DESCRIZIONE DELL'IMPIANTO

L'impianto fotovoltaico descritto in questa pagina è del tipo autonomo a batteria (stand alone), dotato di un pannello fotovoltaico da 40 Watt, un regolatore di carica da 20Ampere, una batteria da 12Volt - 110Ah e da un inverter a "onda pura" da 400Watt (per utilizzo sporadico e occasionale di utenze elettriche a 230Volt).

 Pannello fotovoltaico:

il pannello fotovoltaico da 40 Watt, è stato posizionato sul tetto dell'abitazione tramite delle barrette metalliche preforate (acquistate in un negozio di bricolage), avvitate ai travetti in legno ubicati sotto le tegole.

  

Nota tecnica: nel caso invece si dovesse posizionare pannelli più grandi e pesanti su tetti in tegole o coppi tradizionali, si possono utilizzare apposite staffe sagomate.

Oppure nel caso di tetti piani o superfici orizzontali/verticali, terreni, ecc., i pannelli si possono posizionare utilizzando, ad esempio, strutture metalliche "a triangolo" come la seguente.

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 Regolatore di carica:

    il regolatore di carica è il dispositivo elettronico (fondamentale in un impianto fotovoltaico a batterie), che si occupa di controllare e regolare correttamente la corrente (Ampere) prodotta dai pannelli fotovoltaici ed inviata alla/alle batterie, provvedendo automaticamente ad interrompere la corrente di carica alle batterie quando queste risultano cariche al 100%. Gestisce inoltre le luci/utenze elettriche a 12Volt, interrompendone automaticamente l'alimentazione quando la/le batterie risultano scariche, in modo da evitare il danneggiamento degli accumulatori per scarica eccessiva.

     In questo impianto è stato installato un regolatore di carica con tecnologia "PWM" da 20Ampere (marca "Steca" modello "PR2020").

     Il modello da 20 Ampere è decisamente sovradimensionato rispetto al pannello da 40 Watt attualmente installato nell'impianto, però risulta già idoneo per futuri ampliamenti di potenza fotovoltaica dell'impianto. Il regolatore è stato acquistato di seconda mano su internet ad un prezzo veramente conveniente.

    Per vedere nel dettaglio le caratteristiche tecniche del regolatore di carica "Steca PR2020" utilizzato in questo impianto, clicca sul pulsante qui sotto:

clicca qui: --->

Per saperne di più sui regolatori di carica che utilizzano invece l'innovativa tecnologia di ricarica "MPPT" (invece che quella "PWM"), clicca sul tasto qui sotto:

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  Batteria AGM 12V - 110Ah:

   le batterie al piombo tipo "AGM" sono consigliate per gli impianti fotovoltaici, poiché sono ermetiche, senza manutenzione, adatte a frequenti cicli di carica e scarica, nonché garantite per un buon numero di anni di funzionamento. La batteria è necessaria per immagazzinare l'energia elettrica prodotta dal pannello, da utilizzare poi per l'alimentazione delle lampade LED, degli apparecchi elettrici e dell'inverter.

     Anche la batteria installata nell'impianto è sovradimensionata rispetto all'attuale  pannello, però è già di capacità tale da poter gestire senza problemi future aggiunte di altri pannelli sul tetto, nonché di garantire parecchi giorni di autonomia all’impianto in caso condizioni meteo senza sole.

     E’ ovviamente possibile negli impianti dotati di pannelli fotovoltaici di piccola potenza, scegliere ed installare batterie di minore capacità e perciò anche di costo minore.

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 Inverter:

     l'inverter installato in questo impianto è del tipo a "onda sinusoidale pura" da 400Watt di potenza (con ingresso a 12Volt in corrente continua), collegato direttamente ai poli (+) e (-) della batteria per ottenere, in uscita, una tensione di 230Volt.

     In questo caso l'inverter viene utilizzato soltanto nei casi di emergenza (es. durante i blackout della rete elettrica ENEL), per poter comunque disporre in casa, se necessario, di una fonte di alimentazione elettrica a 230Volt (max. 400Watt).  

NOTA TECNICA: gli inverter ad "onda sinusoidale pura", rispetto a quelli ad "onda quadra o modificata", garantiscono decisamente una migliore forma d'onda alternata agli apparecchi elettrici collegati.

 

La forma d'onda sinusoidale "pura" (che è praticamente uguale a quella della rete elettrica nazionale), generata da questi specifici modelli d'inverter, è infatti particolarmente indicata e consigliata per il funzionamento di tutti gli apparecchi elettrici/elettronici a 230Volt.

 

 

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 Protezioni dell'impianto:

Per garantire la massima sicurezza possibile e per ottenere un'adeguata protezione da sovraccarichi o cortocircuiti, è stato inserito lungo uno dei cavi in corrente alternata a 230V in uscita dall'inverter, un fusibile di portata adeguata alla potenza elettrica massima fornibile dall'inverter (in questo caso con inverter di potenza 400W, è stato utilizzato un fusibile da 2Ampere di portata).

        

 

Anche lungo i cavi elettrici in corrente continua che collegano l'inverter alla batteria, devono essere presenti protezioni (fusibili di sicurezza), di portata adeguata alla potenza dell'inverter.

             

(Esempio di fusibile da 30A utilizzato per proteggere l'ingresso dell'inverter da 400W, da posizionare lungo il cavo di alimentazione 12V tra l'inverter e le batterie)

 

        

(Fusibili e interruttori di sezionamento per proteggere le linee in ingresso e in uscita dal regolatore di carica, da posizionare lungo i cavi tra pannello fotovoltaico e regolatore di carica e tra quest'ultimo e la batteria. Per maggiori dettagli sul posizionamento dei fusibili, vedi lo schema elettrico riportato verso fondo pagina)

 

NOTA TECNICA:  nelle portate dei fusibili di protezione dell'inverter, c'è una notevole differenza di Ampere a seconda che debbano proteggere l'ingresso a 12Volt o l'uscita a 230V della stessa apparecchiatura da 400Watt di potenza.

 Portata fusibile (A) ingresso 12Vdc inverter:  400W : 12V = 33,3A  (30A)

Portata fusibile (A) uscita 230Vac inverter:  400W : 230V = 1,73A  (2A)

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ATTENZIONE !

E' molto importante ricordare che la tensione elettrica prodotta in uscita dall'inverter è di valore pericoloso (230V) e quindi i collegamenti elettrici vanno fatti eseguire esclusivamente da persone esperte e qualificate.

Attenzione anche alla sezione del cavo elettrico da utilizzare per collegare l'inverter alla batteria a 12Volt. In questo caso, con inverter da 400Watt, occorre utilizzare cavi di sezione almeno 10mmq, i più corti possibile.

Per quanto riguarda invece le sezioni dei cavi da utilizzare in uscita dalla presa dell'inverter da 400W (tensione di 230Volt), utilizzare cavi di sezione 1,5mmq.

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 Barre LED utilizzate nell'impianto :

 

     Le lampade LED utilizzate in questo impianto sono di tipo commerciale, ma di recupero. Per chi volesse, comunque, è anche possibile realizzarle "fai-da-te", utilizzando, ad esempio, le istruzioni reperibili alla pagina "schede" di questo sito web.

    Ecco le barre LED a 12Volt utilizzate in questo impianto per l'illuminazione dei vari ambienti della casa:

 

(barre LED da 50cm di lunghezza, posizionate sotto le mensole portalibri)

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    (dettaglio barra LED da 50cm)

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(barra LED da 100cm di lunghezza, posizionata sulla trave centrale della stanza soggiorno)

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Presa 12V (tipo automobile), con incorporata presa USB 5V, collegata all'uscita del regolatore di carica per la ricarica ed il funzionamento di apparecchiature elettroniche e informatiche a 12Volt:

    Il computer portatile ed il telefono cellulare, quando vengono alimentati/ricaricati tramite i rispettivi adattatori/alimentatori con una tensione di 12Volt, fornita dalla batteria dell'impianto, risultano inoltre essere più protetti rispetto all'energia fornita dalla rete elettrica nazionale, poiché la tensione prodotta dalla batteria, è priva di sbalzi e interruzioni improvvise d'alimentazione, nonché esente da picchi/spurie e disturbi elettromagnetici vari, che possono invece essere presenti lungo le linee elettriche pubbliche.

    Il computer portatile ed il telefono cellulare, quando vengono alimentati/ricaricati tramite i rispettivi adattatori/alimentatori con una tensione di 12Volt, fornita dalla batteria dell'impianto, risultano inoltre essere più protetti rispetto all'energia fornita dalla rete elettrica nazionale, poiché la tensione prodotta dalla batteria, è priva di sbalzi e interruzioni improvvise d'alimentazione, nonché esente da picchi/spurie e disturbi elettromagnetici vari, che possono invece essere presenti lungo le linee elettriche pubbliche.

    Quest'applicazione fotovoltaica si renderà inoltre utile, non soltanto per le normali esigenze quotidiane d'illuminazione domestica e ricarica/funzionamento di piccole apparecchiature elettroniche/informatiche, ma anche come valido sistema d’emergenza in caso di black-out della rete ENEL (anche il modem internet di casa di solito funziona a 12Volt o 5Volt, per cui in caso di necessità può anche essere alimentato dall'impianto fotovoltaico autonomo, senza dover essere collegato al suo alimentatore in dotazione, funzionante a 230V, evitando così inoltre di dover accendere e utilizzare l'inverter).

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     Questo impianto è veramente un ottimo esempio di come poter ottenere una concreta ed efficace piccola autoproduzione di energia elettrica per la vita di tutti i giorni. Nel tempo si potrà comunque anche aumentare sia il numero dei pannelli che quello delle batterie, in modo da poter disporre di maggiore energia per il fabbisogno elettrico, nonché per ottenere una maggiore autonomia in inverno, oppure in caso di giornate nuvolose o con poco sole.

     Anche uno stile di vita attento a minimizzare il più possibile i consumi elettrici ed a evitare gli sprechi, contribuisce a rendere sufficiente l'attuale disponibilità complessiva di potenza di produzione e di accumulo dell'impianto.

     Tutti quanti e in qualsiasi contesto, volendo, abbiamo ormai la possibilità di autoprodurci energia elettrica da fonti pulite e rinnovabili (sole, vento, acqua), in qualsiasi parte del mondo, anche iniziando con piccoli impianti fotovoltaici .

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I vari componenti dell'impianto fotovoltaico descritto in questa pagina, vanno collegati tra loro secondo il seguente schema:

(clicca sullo schema per ingrandirlo)

 

NOTA IMPORTANTE SULLA SICUREZZA.

I collegamenti elettrici di tutto l'impianto devono essere eseguiti con la massima attenzione, rispettando le polarità (+) e (-) e previa verifica della loro corretta esecuzione da parte di persone esperte e qualificate, prima della messa in tensione dell'impianto. Le sezioni dei cavi e le portate dei fusibili, vanno inoltre correttamente calcolate e dimensionate in base alle caratteristiche di potenza/assorbimento/portata massima dei componenti utilizzati e delle apparecchiature elettriche/elettroniche collegate all'impianto. Utilizzare cavi elettrici di sezione sottodimensionata rispetto a quanto occorre realmente, può infatti provocare cadute di tensione e, soprattutto, surriscaldamenti che possono innescare incendi !

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  PRECISAZIONI DI CARATTERE GENERALE SUGLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI AUTONOMI A BATTERIA:

Gli impianti autonomi ad energia solare fotovoltaica con batterie hanno a volte delle limitazioni di disponibilità energetica che vanno sicuramente tenute presente durante l'utilizzo. Queste limitazioni sono principalmente dovute alla potenza totale dei pannelli fotovoltaici impiegati ed alla capacità (Ah) delle batterie installate.

In generale, produrre ed immagazzinare energia da fonte solare non è così immediato come può sembrare. Anche la ricarica delle batterie dell'impianto fotovoltaico ha bisogno dei suoi tempi.

A volte siamo troppo abituati a dare per scontato di poter sempre disporre di energia elettrica in potenza e disponibilità illimitata. Azioniamo un interruttore e tutto deve sempre illuminarsi/funzionare.

Gli impianti fotovoltaici autonomi a batteria, soprattutto se di limitata potenza e disponibilità energetica, sono infatti un'ottima esperienza personale di confronto sul rapporto tra i nostri consumi e la nostra capacità di produrci ed utilizzare razionalmente l'energia accumulata.

Queste precisazioni sugli impianti fotovoltaici a batteria non devono ovviamente essere viste come una demoralizzante premessa. Anzi, sono proprio l'opposto. Uno sprone costante e continuo a migliorare le nostre "performance" energetiche e di risparmio. 

Infatti, quanto descritto in questa pagina è soltanto uno degli esempi di come poter iniziare a realizzare la propria indipendenza di autoproduzione energetica ad energia solare.

Ovviamente nel tempo, se c'è la possibilità, potete anche potenziare o installare impianti fotovoltaici di maggiori dimensioni e potenza, utilizzando un maggior numero di pannelli solari fotovoltaici e di batterie, in modo da poter far funzionare le vostre luci e le vostre apparecchiature elettriche, elettroniche e informatiche per più ore e per più giorni, anche in caso di giornate consecutive senza o con poco sole.

Qualsiasi sia la spesa sostenuta per la realizzazione di un impianto fotovoltaico (sia con batterie che senza), l'investimento energetico si ripagherà comunque nel tempo, fornendovi energia elettrica gratuita e pulita per moltissimi anni (il funzionamento dei pannelli fotovoltaici è garantito per oltre 20 anni ! ). Inoltre, l'acquisto dei vari componenti può essere scaglionato nel tempo. E' infatti possibile acquistare poco per volta ciò che occorre, in base alle risorse economiche disponibili al momento, ed assemblare/ampliare nel tempo l'intero impianto.

     Per vedere altri esempi di impianti fotovoltaici autonomi per l'autoproduzione di energia elettrica, clicca sul pulsante qui sotto:

 

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