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

Inizia elencando gli apparecchi che vuoi alimentare e il loro consumo giornaliero in Wh. È il punto di partenza di tutti i calcoli.

Sii meticoloso quando prepari l’elenco. Non dimenticare gli apparecchi in standby: il router, i caricabatterie, la TV in standby. Sembrano dettagli trascurabili, ma consumano in tutto tra 50 e 100 Wh al giorno e, se li ometti, l’impianto non sarà sufficiente e la batteria si scaricherà prima del previsto.

Poi considera la stagionalità. In estate c’è più sole e i pannelli rendono di più, ma usi anche più apparecchi (ventilatore, frigorifero in funzione più a lungo). In inverno c’è meno sole, ma consumi meno senza la climatizzazione. Dimensiona l’impianto in base a una giornata media, non alla migliore o alla peggiore.

Quando installi i pannelli, inclinazione e orientamento sono importanti. Un tetto rivolto a sud con la giusta inclinazione offre il rendimento massimo; se i pannelli sono a terra o parzialmente ombreggiati, serve più superficie per ottenere la stessa produzione.

Non dimenticare la protezione. Il campo fotovoltaico può generare tensioni elevate in pieno sole, quindi servono fusibili e protezioni contro le sovratensioni sul lato CC, il più vicino possibile ai pannelli e alla batteria.

Quando scegli la sezione dei cavi, lascia margine per il futuro. Se oggi installi cavi da 25 mm² e tra un anno vuoi aggiungere altri pannelli, potresti dover rifare la posa. Per questo consigliamo di scegliere una sezione superiore al minimo necessario al momento.

E se vivi in una zona soggetta a temporali, installa una protezione contro le sovratensioni anche sull'uscita AC e controlla la messa a terra, fondamentale per la sicurezza del sistema.

Prima di toccare qualsiasi cosa, è utile ricordare alcune grandezze. Un pannello da 400 W eroga circa 40 V a circuito aperto e circa 10 A in condizioni standard. Se ne colleghi tre in serie, la tensione si somma (120 V) e la corrente resta invariata; se ne colleghi tre in parallelo, la corrente triplica e la tensione resta invariata. L'MPPT del GSIKE opera tra 60 e 500 V DC, quindi le serie da 2 a 12 pannelli da 400 W rientrano ampiamente nei limiti.

L'errore più comune è confondere la tensione del pannello con quella della batteria. I pannelli generano da decine a centinaia di volt DC; la batteria è da 24 V. Il regolatore MPPT gestisce questa differenza: estrae l'energia dal pannello alla tensione ottimale e la trasferisce alla batteria a 28,8 V. Per questo puoi collegare in serie pannelli ad alta tensione senza rischi per la batteria.

Un altro errore frequente è dimensionare la batteria in base all'energia (Wh) e dimenticare la corrente (A). Il GSIKE a 4200 W, con 24 V, richiede alla batteria una corrente continua dell'ordine di 175–200 A. Se la tua batteria da 100 Ah ammette solo 50 A di scarica continua, si proteggerà e l'inverter si fermerà. Ti serve una LiFePO4 da 24 V in grado di reggere quella corrente, non solo con i Wh che cerchi.

Quanto ai fusibili: sul polo positivo della batteria, il più vicino possibile al morsetto, installa un fusibile DC dimensionato tra 1,25 e 1,5 volte la corrente massima del tratto. In un sistema da 200 A, significa un fusibile da circa 250 A. Sul lato dei pannelli, il fusibile di stringa protegge ciascuna serie. Sono componenti economici che evitano un incendio se un cavo si sbuccia.

Non devono mancare nemmeno il sezionatore AC e l'interruttore differenziale. L'uscita a 230 V dell'inverter deve passare attraverso un interruttore magnetotermico che scatti in caso di sovraccarico e un differenziale che protegga le persone. Sono elementi che un installatore monta per prassi, ma se fai da te non risparmiare su di essi.

Consideriamo l'autoconsumo. Le ore di sole equivalenti al giorno sono ciò che moltiplica la potenza del tuo impianto. Nell'entroterra spagnolo puoi contare su 4–5 ore di picco in estate e 2–3 in inverno. Un impianto da 3000 Wp, con 4 ore di picco e un rendimento complessivo dell'80 %, produce circa 9,6 kWh al giorno in estate. È questo il valore con cui confrontare i tuoi consumi.

E per la batteria, applica la regola dell’80 %. Le LiFePO4 possono essere scaricate abitualmente fino all’80 % della loro capacità utile senza usurarsi. Una batteria da 100 Ah a 25,6 V immagazzina 2560 Wh, di cui circa 2048 Wh utilizzabili. È questa l’energia che puoi consumare di notte senza preoccupazioni. Se dimensioni l’impianto per un giorno di autonomia, raddoppia o triplica questa cifra.

Una nota sull’orientamento: nell’emisfero nord, i pannelli sono rivolti a sud con un’inclinazione vicina alla latitudine del luogo. In Spagna, un’inclinazione compresa tra 30 e 45 gradi è una buona scelta. Se li monti in piano o rivolti a est, la produzione diminuisce e avrai bisogno di più superficie per compensare.

E se hai ombra parziale causata da alberi o camini, un pannello in ombra penalizza tutta la serie. In tal caso, meglio dividere il campo in serie più corte o investire in ottimizzatori per pannello. Per un piccolo impianto, a volte basta riposizionare i pannelli in modo che ricevano il sole pieno nelle ore centrali della giornata.

Di quanti pannelli solari ho bisogno

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

Nel GSIKE 4200 W la potenza massima solare è di circa 6200 W. Questo significa che puoi arrivare a 15–16 pannelli da 400 W, anche se in pratica conviene iniziare con un impianto più modesto.

Di quale batteria ho bisogno

La dimensione della batteria dipende da quanta energia vuoi avere di notte. Come regola 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 24 V / 20–25 Ah litio 500 Wh 1000–1500 Wh 24 V / 40–60 Ah litio 1000 Wh 2000–3000 Wh 24 V / 80–120 Ah litio

Sezione dei cavi

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

Esempio pratico — dimensionare una casetta

Immagina una casetta con un consumo giornaliero di 220 Wh. La nostra raccomandazione:

È un esempio conservativo: produce più che a sufficienza per luci, frigorifero, caricabatterie e qualche piccolo elettrodomestico, e lascia margine per aggiungere un quinto pannello l’anno prossimo. Se usi la casetta solo nei fine settimana, puoi anche fare a meno della batteria e funzionare in pieno sole; se la usi ogni giorno, la batteria da 50 Ah ti garantirà una notte di autonomia.

Per un'abitazione più grande, con un consumo di 1000 Wh al giorno, la raccomandazione sale a 6–9 pannelli da 400 W (2500–3500 Wp) e una batteria da 80–120 Ah a 24 V. A questo punto conviene già cablare con cavi da 35–50 mm² e valutare due circuiti CA separati, proprio ciò che il GSIKE offre di serie.

Se invece hai un capannone o un'officina con un consumo di 2000 Wh al giorno, il campo sale a 4000–5000 Wp e la batteria a 200 Ah o più. È ancora entro il limite di 6200 W del GSIKE, ma è già un progetto che vale la pena far supervisionare da un installatore prima dell'acquisto.

Facciamo un esempio concreto con un caso molto tipico: una casetta di campagna che usa luci LED (20 Wh/giorno), un piccolo frigorifero (150 Wh/giorno), un router (50 Wh/giorno), caricabatterie per cellulare e portatile (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 solare, un campo da 1200 Wp produce circa 3,8 kWh al giorno, più che sufficienti; una batteria da 50–60 Ah a 24 V copre la notte.

È nel cablaggio in CC tra batteria e inverter che si perde più energia se si sbaglia. A 24 V la corrente è elevata: 4200 W divisi per 24 V equivalgono a circa 175 A. Se usi un cavo troppo sottile, si surriscalda e si perde tensione, e l'inverter attiva l'allarme di bassa tensione. Per questo la tabella delle sezioni passa da 25 mm² (corto) a 50 mm² (lungo). Non risparmiare su questo: il rame costa poco rispetto a un fermo impianto.

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

E il fusibile della batteria, lo ripetiamo: va sul positivo, a meno di 20 cm dal morsetto, dimensionato a 1,25–1,5 volte la corrente massima. Se un cavo va a massa con la carrozzeria del veicolo o del quadro, il fusibile scatta ed evita un cortocircuito. È il componente più economico e più importante di tutto l'impianto.

Pensiamo ora all'inverno. Nella Penisola, a dicembre, le ore di picco scendono a 2–3. Un campo che in estate produce 10 kWh al giorno, in inverno ne produce 4–5. Perciò dimensiona il campo pensando al trimestre peggiore, non a quello migliore. Se dimensioni per luglio, a febbraio sarai al limite; se dimensioni per novembre, a luglio avrai produzione in eccesso che potrai usare per caricare di più.

E l'autonomia: quante notti vuoi resistere senza sole? Se dimensioni l'impianto per una notte, basta una batteria da 100 Ah; se lo dimensioni per tre giorni consecutivi di cielo nuvoloso, te ne servono 200–300 Ah. In una casetta per il fine settimana, di solito basta una notte; in un'abitazione permanente, triplica il consumo giornaliero per stare tranquillo.

Per concludere, un consiglio da installatore: parti dalla planimetria. Disegna dove andranno i pannelli, l’inverter e la batteria, e il percorso dei cavi. Una planimetria evita di dover poi far passare i cavi dove non volevi e di ritrovarti con 6 m di distanza tra batteria e inverter quando avevi previsto 2 m. Misura due volte, taglia una.

Vediamo un secondo esempio, questa volta per un laboratorio di giardinaggio con consumi un po’ maggiori. Supponiamo che il laboratorio usi una luce 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 caricabatterie per gli attrezzi (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 gestisce senza problemi entrambe le uscite AC.

Un errore che vediamo spesso è dimensionare la batteria in base alla potenza di picco invece che all’energia. La potenza di picco è fornita dall’inverter e dal banco batterie al momento dell’avvio; l’energia determina quanto durerà la carica durante la notte. Servono entrambe le cose: un banco che regga una corrente di 175 A e, in più, una capacità in Ah sufficiente per l’autonomia desiderata. Una batteria da 100 Ah che supporta 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 nei cavi dei pannelli. Anche se lavori ad alta tensione, un cavo lungo e sottile perde un po’ di tensione. Per le stringhe lunghe, usa un cavo solare da 4 mm² e non superare i 15–20 m per stringa senza aver prima verificato la sezione necessaria. Se l’impianto è molto grande, misura la caduta e adegua la sezione.

E l’interruttore CC. Tra i pannelli e l’inverter è consigliabile installare un sezionatore DC, che permetta di scollegare il campo fotovoltaico 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 magnetotermico e un differenziale completano la protezione.

Per concludere, la domanda che ci viene posta più spesso: e se installo troppa potenza fotovoltaica? Il GSIKE supporta fino a circa 6200 W. Se installi 7000 W, il regolatore MPPT semplicemente non potrà acquisire più di quanto supporta; non si rompe, ma paghi pannelli che non sfrutti. Per questo consigliamo di non superare il limite.

Un ultimo calcolo pratico. Supponiamo di dimensionare l’impianto per un consumo di 500 Wh al giorno. Con 4 ore di sole di punta e un rendimento dell’80 %, serve un campo fotovoltaico da 500 / (4 × 0,8) ≈ 156 Wp... Sembra poco, ma ricorda che questo calcolo vale per una giornata di sole. Se dimensioni l’impianto per l’inverno, con 2,5 ore di sole di punta, lo stesso consumo richiede 500 / (2,5 × 0,8) ≈ 250 Wp. E se vuoi un margine, raddoppia. Ecco perché una piccola casetta finisce per usare 1500–2000 Wp, non 300 Wp.

Un ultimo consiglio sulla batteria: non scegliere la capacità in base a quanto pensi di consumare, ma a quanto misuri. Se puoi, installa prima il sistema usando la modalità senza batteria del GSIKE, consulta l’app per due settimane e poi ordina la batteria sulla base dei consumi reali. È molto meglio che ordinarla alla cieca e ritrovarti con una capacità insufficiente o eccessiva.

E se a un certo punto hai dubbi sui calcoli, chiedi una verifica. Un installatore qualificato chiede poco per dare un’occhiata al tuo schema e alle sezioni dei cavi. Un’ora di verifica ti evita un errore di dimensionamento che potrebbe costare centinaia di euro. Con l’elettricità a 24 V e 500 V DC non ci si può affidare a calcoli fatti a occhio.

Per concludere la guida, ecco un consiglio sull’ordine di acquisto. Primo, l’inverter GSIKE 4200 W. Secondo, 3–6 pannelli da 400 W in base al tuo consumo giornaliero. Terzo, una batteria LiFePO4 da 24 V con funzione di comunicazione, della capacità che hai calcolato. Quarto, fusibili, sezionatori e cavi. Seguendo quest’ordine, non compri né troppo né troppo poco e, se nel frattempo cambi idea, hai margine per modificare il progetto. Ecco come dimensionare un impianto isolato da 4 kW 24 V senza fretta e senza errori.

E 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 ottieni un valore intermedio, arrotonda per eccesso il numero dei pannelli e la capacità della batteria: è meglio avere un po’ di margine che non averne abbastanza. Con il GSIKE, il limite di 6200 W per i pannelli ti lascia ampio margine per crescere senza cambiare inverter.

Una volta ottenuti i numeri, la scheda tecnica del GSIKE 4200 W ti servirà come riferimento per verificare che il banco da 24 V e il campo di pannelli che hai calcolato rientrino nei limiti dell’apparecchio. E se ti viene qualche dubbio durante il montaggio, il nostro supporto in spagnolo 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 dell’insieme. Con questi tre dati e la tabella di questo articolo, hai già tutto il necessario per ordinare il GSIKE 4200 W e i componenti abbinati senza acquistare più del necessario né ritrovarti con una capacità insufficiente.

Se vuoi consultare i parametri esatti dell’inverter prima di confermare l’ordine, la scheda tecnica completa del GSIKE 4,2 kW riporta tutti i limiti elettrici, le protezioni e le raccomandazioni per la batteria utili al dimensionamento.

Verdetto finale

Verdetto finale: Per un impianto isolato 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. Puoi iniziare senza batteria e completare il banco quando ne avrai bisogno.

Verdetto finale

Domande frequenti

Fonti e dati di riferimento

1. Scheda prodotto GSIKE G4200EU24V 4,2kW 24V (189,99 EUR, spedizione gratuita in Spagna) — https://gesike.com/es-es/products/gsike-4-2kw-24v-inversor-hibrido-mppt-120a-wifi-off-grid-spain
2. EASUN 4kW 24V, negozio UE di riferimento — https://eu.easunpower.com/
3. Guida MPPT 120A e intervallo 60–500 VCC — 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