Guida GSIKE per dimensionare un impianto autonomo da 4 kW 24 V

Iniziate elencando gli apparecchi che alimenterete e il loro consumo quotidiano in Wh. È il punto di partenza di ogni calcolo.

Siate meticolosi nel compilare l'elenco. Non dimenticate gli apparecchi in standby: il router internet, i caricabatterie, il televisore in attesa. Sembrano piccolissimi, ma consumano in totale tra 50 e 100 Wh al giorno e, se li trascurate, il sistema diventa insufficiente e la batteria si esaurisce prima del previsto.

Poi tenete conto della stagionalità. In estate c'è più sole e i pannelli producono di più, ma usate più apparecchi (ventilatore, frigorifero che lavora di più). In inverno c'è meno sole, ma consumate meno senza aria condizionata. Dimensionate per una giornata media, né la migliore né la peggiore.

Per posizionare i pannelli, contano l'inclinazione e l'orientamento. Un tetto esposto a sud con l'inclinazione giusta offre il massimo; se i pannelli sono a terra o parzialmente in ombra, serve più superficie per ottenere la stessa produzione.

Non dimenticate le protezioni. In pieno sole, il campo solare può generare una tensione elevata; servono fusibili e uno scaricatore di sovratensioni sul lato CC, il più vicino possibile ai pannelli e alla batteria.

Quando scegliete la sezione dei cavi, lasciate un margine per il futuro. Se oggi installate cavi da 25 mm² e tra un anno vorrete aggiungere pannelli, potrebbe essere necessario rifare la posa. Per questo consigliamo una sezione superiore al minimo necessario al momento.

E se abitate in una zona soggetta a temporali, installate una protezione contro le sovratensioni anche sull'uscita CA e controllate la messa a terra, fondamentale per la sicurezza del sistema.

Prima di toccare qualsiasi cosa, ricordiamo le grandezze. Un pannello da 400 W eroga circa 40 V a circuito aperto e circa 10 A in condizioni standard. Se collegate tre pannelli in serie, la tensione si somma (120 V) e la corrente resta invariata; se ne collegate tre in parallelo, la corrente triplica e la tensione resta invariata. L'MPPT del GSIKE funziona tra 60 e 500 V CC, quindi stringhe da 2 a 12 pannelli da 400 W rientrano ampiamente nell'intervallo.

L'errore più frequente è confondere la tensione del pannello con quella della batteria. I pannelli producono da alcune decine a diverse centinaia di volt CC; la batteria è da 24 V. Il regolatore MPPT gestisce questa differenza: preleva l'energia dal pannello alla tensione ottimale e la fornisce alla batteria a 28,8 V. Per questo potete collegare in serie pannelli ad alta tensione senza rischi per il banco.

Un altro errore comune è dimensionare la batteria in base all'energia (Wh) e dimenticare la corrente (A). Il GSIKE da 4200 W, a 24 V, richiede al banco una corrente continua di circa 175–200 A. Se la batteria da 100 Ah accetta solo 50 A di scarica continua, si proteggerà e l'inverter si spegnerà. Serve una batteria LiFePO4 da 24 V in grado di sostenere questa corrente, non soltanto i Wh che cercate.

Per i fusibili: sul polo positivo della batteria, il più vicino possibile al terminale, installate un fusibile CC dimensionato da 1,25 a 1,5 volte la corrente massima del tratto. In un sistema da 200 A, serve quindi un fusibile di circa 250 A. Sul lato dei pannelli, il fusibile di stringa protegge ogni serie. Sono componenti economici che evitano un incendio se un cavo si sfilaccia.

L'interruttore CC e l'interruttore differenziale non devono mancare. L'uscita a 230 V dell'inverter deve passare attraverso un interruttore automatico che interviene in caso di sovraccarico e un differenziale che protegge le persone. Sono componenti che un installatore monta per mestiere, ma se installate tutto da soli, non risparmiate su di essi per risparmiare denaro.

Pensiamo all'autoconsumo. Le ore di sole equivalenti al giorno sono il fattore per cui si moltiplica la potenza del vostro campo fotovoltaico. Nella Francia metropolitana potete considerare 4–5 ore di picco in estate e 2–3 in inverno. Un campo da 3000 Wp, con 4 ore di picco e un rendimento complessivo dell'80%, produce circa 9,6 kWh al giorno in estate. È questa la cifra da confrontare con i vostri consumi.

E per quanto riguarda la batteria, applicate la regola dell'80%. Le batterie LiFePO4 possono scaricarsi abitualmente fino all'80% della loro capacità utile senza usurarsi. Una batteria da 100 Ah a 25,6 V immagazzina 2560 Wh; la capacità utile è di circa 2048 Wh. È quanto potete consumare di notte senza rimorsi. Se dimensionate l'impianto per un giorno di autonomia, raddoppiate o triplicate questa cifra.

Una nota sull'orientamento: nell'emisfero nord, i pannelli vanno rivolti a sud con un'inclinazione vicina alla latitudine del luogo. In Francia, un'inclinazione tra 30 e 45 gradi è una buona scelta. Se li installate in piano o rivolti a est, la produzione diminuisce e vi servirà più superficie per compensare.

E se avete ombre parziali causate da alberi o camini, un pannello in ombra riduce la resa dell'intera serie. In questo caso, è meglio dividere il campo in serie più corte oppure puntare su ottimizzatori per pannello. Per un piccolo impianto, spesso basta spostare i pannelli affinché il sole li colpisca direttamente nelle ore centrali della giornata.

Facciamo i conti su un caso molto comune: una casa di campagna che usa luci LED (20 Wh/giorno), un piccolo frigorifero (150 Wh/giorno), un router (50 Wh/giorno), caricabatterie per cellulare e computer (80 Wh/giorno) e una pompa di pressione che funziona 10 minuti al giorno (30 Wh/giorno). Totale: circa 330 Wh al giorno. Con 4 ore di picco, un campo fotovoltaico da 1200 Wp produce circa 3,8 kWh al giorno, più del necessario; una batteria da 50–60 Ah a 24 V copre la notte.

Il cablaggio CC tra batteria e inverter è il punto in cui si perde più energia se si commette un errore. Con 24 V la corrente è elevata: 4200 W a 24 V corrispondono a circa 175 A. Se scegliete un cavo troppo sottile, si surriscalda e si verifica una caduta di tensione, e l'inverter segnala una sottotensione. Ecco perché la tabella delle sezioni passa da 25 mm² (corto) a 50 mm² (lungo). Non risparmiate su questo: il rame costa poco rispetto a un fermo.

Il cablaggio dei pannelli, invece, lavora ad alta tensione e bassa corrente, quindi i cavi solari da 4 mm² sono sufficienti per stringhe di una certa lunghezza. In questo caso, la sezione non è così critica; l’importante è usare cavi solari MC4 adatti all’esterno e non fare giunzioni con normali cavi da impianto.

E il fusibile della batteria: lo ribadiamo, va sul positivo, a meno di 20 cm dal terminale, dimensionato a 1,25–1,5 volte la corrente massima. Se un cavo tocca la lamiera del veicolo o del quadro elettrico, il fusibile salta ed evita un cortocircuito. È il componente meno costoso e più importante di tutto l’impianto.

Pensiamo ora all’inverno. In Francia, a dicembre, le ore di picco scendono a 2–3. Un campo che produce 10 kWh al giorno in estate ne produce 4–5 in inverno. Per questo dimensioni il campo pensando al trimestre peggiore, non al migliore. Se dimensioni l’impianto per luglio, a febbraio sarai al limite; se lo dimensioni per novembre, in estate avrai produzione in eccesso che potrai usare per ricaricare di più.

E l’autonomia: per quante notti vuoi resistere senza sole? Se dimensioni l’impianto per una notte, basta una batteria da 100 Ah; se vuoi affrontare tre giorni consecutivi di nuvolosità, te ne servono 200–300 Ah. In un capanno usato nei fine settimana, spesso basta una notte; in un’abitazione permanente, triplica i consumi giornalieri per stare tranquillo.

Per concludere, un consiglio da installatore: comincia dal progetto. Disegna dove andranno i pannelli, l’inverter e la batteria, e da dove passeranno i cavi. Un progetto evita di dover far passare i cavi dove non volevi e che la distanza tra batteria e inverter sia di 6 m invece dei 2 m previsti. Misura due volte, taglia una volta.

Vediamo un secondo esempio, questa volta per un laboratorio di giardinaggio con consumi un po’ più elevati. Supponiamo che il laboratorio utilizzi una lampada fluorescente (40 Wh), una piccola saldatrice che lavora 20 minuti al giorno (200 Wh), un compressore che si avvia di tanto in tanto (150 Wh) e dei caricabatterie per utensili (100 Wh). Totale: circa 490 Wh al giorno. In questo caso, consigliamo un campo fotovoltaico da 2000–2500 Wp (5–6 pannelli da 400 W) e una batteria da 60–80 Ah a 24 V. Il GSIKE alimenta entrambe le uscite AC senza problemi.

Un errore comune è dimensionare la batteria in base al picco di potenza invece che all’energia. Il picco di potenza viene fornito dall’inverter e dal banco batterie al momento dell’avviamento; l’energia è ciò che ti serve per tutta la notte. Ti servono entrambi: un banco che regga una corrente di 175 A e, in più, gli Ah che ti garantiscano l’autonomia desiderata. Una batteria da 100 Ah che accetta una corrente di scarica massima di soli 50 A non è adatta a un inverter da 4200 W.

Un altro dettaglio spesso trascurato è la caduta di tensione nel cablaggio dei pannelli. Anche lavorando ad alta tensione, un cavo lungo e sottile perde un po' di tensione. Per le stringhe lunghe, usate un cavo solare da 4 mm² e non superate i 15–20 m per stringa senza verificare la sezione. Se l'impianto è molto grande, misurate la caduta e adeguate la sezione.

E l'interruttore DC. Tra i pannelli e l'inverter è opportuno installare un sezionatore DC che permetta di scollegare il campo senza dover salire sul tetto per coprire i pannelli. È un componente economico che rende la manutenzione molto più sicura. Sul lato AC, un interruttore automatico e un differenziale completano la protezione.

Infine, la domanda che ricorre più spesso: e se supero la potenza dei pannelli? Il GSIKE ammette fino a circa 6200 W di potenza massima. Se installi 7000 W, l’MPPT semplicemente non potrà captare più di quanto ammette; non si rompe, ma paghi pannelli che non sfrutti. Per questo consigliamo di restare sotto il limite, non di superarlo.

Un ultimo calcolo pratico. Supponiamo di dimensionare l'impianto per un consumo di 500 Wh al giorno. Con 4 ore di picco e un rendimento dell'80%, servono 500 / (4 × 0,8) ≈ 156 Wp... Può sembrare poco, ma ricordate che questo calcolo vale per una giornata di sole. Se dimensionate l'impianto per l'inverno, con 2,5 ore di picco, lo stesso consumo richiede 500 / (2,5 × 0,8) ≈ 250 Wp. E se volete un margine, raddoppiate. Ecco perché una piccola rimessa finisce per usare 1500–2000 Wp, non 300 Wp.

Per quanto riguarda la batteria, un ultimo consiglio: non scegliete la capacità in base a quanto pensate di consumare, ma in base a quanto misurate. Se potete, installate prima il sistema senza batteria del GSIKE, controllate l'app per due settimane e ordinate la batteria sulla base di questo dato reale. È molto meglio che ordinarla alla cieca e ritrovarsi con una capacità insufficiente o eccessiva.

E se a un certo punto hai dei dubbi sui calcoli, chiedi un controllo. Un installatore qualificato chiede poco per dare un’occhiata al tuo progetto e alle sezioni dei cavi. Quest’ora di controllo ti evita un errore di dimensionamento che potrebbe costare diverse centinaia di euro. L’elettricità a 24 V e 500 V DC non perdona i calcoli a occhio.

Per concludere la guida, ecco un consiglio sull'ordine di acquisto. Per prima cosa, l'inverter GSIKE 4200 W. Poi, 3–6 pannelli da 400 W, in base al consumo giornaliero. Terzo, una batteria LiFePO4 a 24 V con funzionalità di comunicazione, della capacità che avrai calcolato. Quarto, fusibili, sezionatori e cavi. Seguendo quest'ordine, non comprerai né troppo né troppo poco e, se nel frattempo cambi idea, avrai margine per adeguare l'impianto.

Ricorda che questa guida è un punto di partenza, non una ricetta rigida. Ogni tetto, ogni consumo e ogni budget sono diversi. Se dai calcoli risulta un valore intermedio, arrotonda per eccesso per i pannelli e la batteria: meglio averne un po' troppi che non abbastanza. Con il GSIKE, il limite di 6200 W di pannelli ti lascia un ampio margine per espandere l'impianto senza cambiare inverter.

Una volta ottenuti i dati, la scheda tecnica completa del GSIKE 4200 W ti servirà da riferimento per verificare che il banco a 24 V e il campo di pannelli che hai calcolato rientrino nei limiti dell'apparecchio. E se durante il montaggio ti viene una domanda, il nostro supporto in francese ti darà una mano.

In definitiva, dimensionare un impianto non è altro che fare tre calcoli: consumo giornaliero, ore di sole di punta e rendimento complessivo. Con questi tre dati e la tabella di questo articolo, hai tutto ciò che serve per ordinare il GSIKE 4200 W e i componenti compatibili, senza acquistare più del necessario né ritrovarti con troppo poco.

Se hai dubbi sulla sezione del cavo o sulle dimensioni del campo fotovoltaico, fa fede la scheda tecnica del GSIKE 4,2 kW. Inoltre, il nostro supporto in francese risponderà alle tue domande sul dimensionamento, prima e dopo l'acquisto, senza costi aggiuntivi.

Quanti pannelli solari servono

Consumo giornaliero Potenza consigliata dei pannelli N. di pannelli da 400 W Produzione prevista 200 Wh 800–1200 W 2–3 2,4–3,6 kWh/giorno 500 Wh 1500–2000 W 4–5 4,5–6 kWh/giorno 1000 Wh 2500–3500 W 6–9 7,5–10,5 kWh/giorno 2000 Wh 4000–5000 W 10–12 12–15 kWh/giorno

Sul GSIKE 4200 W, il limite di potenza solare è di circa 6200 W. Ciò significa che potete arrivare fino a 15–16 pannelli da 400 W, anche se in pratica è meglio iniziare con un campo più contenuto.

Quale batteria serve

La capacità della batteria dipende da quanta energia volete avere di notte. In linea generale, la capacità utile dovrebbe essere da due a tre volte il consumo giornaliero.

Consumo giornaliero Capacità consigliata Esempio a 24 V Tipo 200 Wh 400–600 Wh litio 24 V / 20–25 Ah 500 Wh 1000–1500 Wh litio 24 V / 40–60 Ah 1000 Wh 2000–3000 Wh litio 24 V / 80–120 Ah

Sezione dei cavi

Distanza batteria-inverter Sezione consigliata Perdite max. fino a 2 m 25 mm² <1 % 2–4 m 35 mm² <2 % 4–6 m 50 mm² <2 %

Esempio pratico — dimensionamento di un capanno

Immaginiamo un capanno con un consumo giornaliero di 220 Wh. Ecco la nostra raccomandazione:

È un esempio prudente: produce energia in abbondanza per luci, frigorifero, caricabatterie e un piccolo elettrodomestico, lasciando margine per aggiungere un quinto pannello l'anno prossimo. Se usate il capanno solo nei fine settimana, potete anche fare a meno della batteria e lavorare in pieno sole; se lo usate tutti i giorni, la batteria da 50 Ah vi dà un'autonomia di una notte.

Verdetto finale

Verdetto finale: Per un impianto autonomo con il GSIKE 4200 W 24 V, consigliamo di iniziare con 4–8 pannelli da 400 W e una batteria da 24 V / 50–100 Ah. Potete iniziare senza batteria e ampliare il banco quando ne avete bisogno.

Verdetto finale

Domande frequenti

Fonti e dati di riferimento

1. Scheda prodotto GSIKE G4200EU24V 4,2kW 24V (189,99 EUR, spedizione gratuita in Francia) — https://gesike.com/fr-fr/products/gsike-4-2kw-24v-onduleur-hybride-mppt-120a-wifi-off-grid-france
2. EASUN 4kW 24V, negozio UE di riferimento — https://eu.easunpower.com/
3. Guida MPPT 120A e intervallo 60–500 VDC — riferimento tecnico — https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_charge_controller
4. Batteria LiFePO4 24V e bus DC — riferimento per il cablaggio — https://en.wikipedia.org/wiki/Deep-cycle_battery

Guide e confronti