Sì, è possibile applicare tensioni di stringa diverse alla scatola di combinazione, ma è necessario comprenderne appieno le implicazioni.
Punti chiave
È possibile collegare tensioni di stringa diverse a una singola scatola di combinazione, ma il sistema funziona alla tensione più bassa.
La regola 33% ti aiuta a stabilire se una differenza di tensione è accettabile.
Piccole differenze di tensione causano minime perdite di potenza, mentre grandi differenze comportano uno spreco di energia.
Tensioni non corrispondenti possono causare una corrente inversa, che potrebbe danneggiare i pannelli solari.
Utilizzare ingressi MPPT separati per evitare problemi di adattamento della tensione.
Gli ottimizzatori DC-DC compensano le differenze di tensione e aumentano la produzione di energia.
Assicurarsi sempre di collegare correttamente ogni cavo per proteggersi dalla corrente inversa.
Prima di combinare tensioni diverse in un impianto solare, consultare un professionista.
La risposta in breve sulle diverse tensioni delle corde
Un semplice “sì” con alcune importanti precisazioni
È possibile collegare stringhe di pannelli solari con tensioni diverse a un'unica scatola di combinazione solare. La configurazione è fisicamente valida e l'impianto produrrà energia. Tuttavia, è necessario comprendere cosa accade all'interno di quella scatola di combinazione quando le tensioni non corrispondono. In un collegamento in parallelo, ogni stringa condivide la stessa tensione di bus. La tensione complessiva dell'impianto non può superare la tensione della stringa con il valore più basso.
Se una stringa produce 350 volt e un’altra 300 volt, l’intero impianto funziona a 300 volt. La stringa con tensione più elevata viene di fatto “trascinata” al livello di quella più debole. Questo vincolo non impedisce al sistema di funzionare, ma modifica l’efficienza con cui ciascuna stringa contribuisce alla produzione complessiva.
La regola 33% funge da linea guida pratica per valutare se la configurazione proposta sia adeguata. Questa regola suggerisce che le differenze di tensione tra le stringhe in parallelo debbano rimanere entro un intervallo di 33% l'una dall'altra per evitare gravi cali di prestazioni. Differenze minori, magari comprese tra 5 e 10%, producono in genere perdite trascurabili. Differenze maggiori, che si avvicinano o superano la soglia di 33%, creano condizioni sempre più problematiche.
È opportuno misurare le tensioni delle stringhe in condizioni operative reali, senza limitarsi a fare affidamento sulle specifiche riportate sulla targhetta. La temperatura, il degrado dei pannelli e i modelli di ombreggiamento influiscono tutti sulle tensioni operative effettive. Una stringa che sulla carta sembra ben bilanciata potrebbe comportarsi in modo diverso sul campo.
I due rischi principali: efficienza e danni
Il primo rischio riguarda le perdite di efficienza nell’intero impianto. Quando si forza una stringa con tensione più alta ad adattarsi a una stringa vicina con tensione inferiore, si spreca l’energia potenziale che quella stringa avrebbe potuto produrre. Secondo la documentazione di PVsyst, la discrepanza di tensione tra stringhe collegate in parallelo produce effetti molto minori rispetto alla discrepanza di corrente all’interno di una singola stringa. Le perdite di potenza che ne derivano rimangono generalmente molto basse.
I valori predefiniti di PVsyst per le perdite dovute alla discrepanza di tensione tra le stringhe sono modesti: 0% per una stringa per MPPT, 0,05% per due stringhe, 0,1% per un numero di stringhe compreso tra tre e dieci e 0,15% per più di dieci stringhe. Questi dati indicano che differenze di tensione modeste comportano un impatto minimo sulle prestazioni nella maggior parte delle configurazioni. Le perdite variano in base al numero di stringhe in parallelo che si combinano, ma anche negli impianti di grandi dimensioni le perdite dovute al solo disallineamento di tensione risultano relativamente contenute.
Il secondo rischio riguarda i potenziali danni causati dal flusso di corrente inversa. Questa condizione si verifica quando la tensione di una stringa scende al di sotto della tensione del bus comune. Tra le cause tipiche figurano moduli mancanti, diodi di bypass in cortocircuito o sottostringhe in aperto. La stringa difettosa opera quindi nel quarto quadrante, dissipando energia anziché generarla. La corrente inversa massima è approssimativamente pari a (N-1) × 1,25 × Isc, dove N rappresenta il numero di stringhe in parallelo.
Questa corrente può superare di gran lunga la resistenza alla corrente inversa di un modulo. Ad esempio, una stringa in guasto potrebbe convogliare 122 ampere in un modulo progettato per soli 25 ampere. Un tale livello di corrente provoca danni termici, il deterioramento dei giunti saldati, danni al materiale di incapsulamento e potenziali rischi di incendio. Un modulo che ha trasportato corrente inversa deve essere sostituito perché il danno si accumula in modo invisibile nel tempo.
Quando le differenze di tensione possono essere accettabili
Le differenze di tensione diventano accettabili quando sono di entità ridotta e la progettazione del sistema ne tiene conto. I sistemi a stringhe multiple con variazioni di tensione inferiori a 5% funzionano in genere senza un degrado apprezzabile delle prestazioni. I dati di PVsyst confermano questa realtà: anche con diverse stringhe per ogni ingresso MPPT, le ipotesi predefinite relative alle perdite rimangono al di sotto di 0,15%.
Questi dati indicano che le normali tolleranze di fabbricazione e le lievi variazioni di temperatura all’interno dell’array raramente costituiscono motivo di preoccupazione. È opportuno concentrare la propria attenzione sulla prevenzione di grandi disparità di tensione piuttosto che sulla ricerca di una corrispondenza perfetta.
La configurazione diventa problematica quando si combinano stringhe con caratteristiche fondamentalmente diverse. La combinazione di stringhe con un numero diverso di pannelli, modelli diversi di pannelli o angoli di inclinazione significativamente diversi crea differenze di tensione che superano i limiti pratici. Una stringa con dieci pannelli collegata in parallelo a una stringa con otto pannelli produce una differenza di tensione di circa 20%, che si avvicina alla soglia di 33%.
Questo tipo di discrepanza richiede un'attenta valutazione prima di procedere. Il tuo scatola di combinazione fotovoltaica I componenti, compresi i fusibili e i sezionatori, devono gestire in modo sicuro le correnti risultanti. Le scatole di combinazione delle stringhe dotate di fusibili con valori nominali adeguati per ciascun ingresso forniscono una protezione essenziale contro i casi di corrente inversa.
È inoltre opportuno valutare come i tracciatori MPPT dell’inverter rispondono alle tensioni miste. Ogni ingresso MPPT funziona in modo indipendente, cercando il proprio punto di massima potenza. Se è possibile indirizzare le stringhe non corrispondenti verso ingressi MPPT separati, anziché combinarle in un unico bus, si elimina completamente il problema dell’adattamento della tensione.
Questo approccio preserva le prestazioni di ciascuna stringa senza richiedere hardware aggiuntivo. Quando non sono disponibili ingressi separati, gli ottimizzatori DC-DC offrono una soluzione alternativa regolando la tensione di ciascuna stringa prima che questa raggiunga il combinatore. Questi dispositivi comportano un aumento dei costi e della complessità, ma prevengono le perdite di efficienza e i rischi per la sicurezza associati a collegamenti in parallelo non corrispondenti.
Nozioni di base sulla tensione delle stringhe e sulla scatola di combinazione solare
Che cos’è la tensione di corda?
La tensione di stringa è definita come il prodotto della tensione nominale del modulo per il numero totale di moduli collegati in serie. Le stringhe dei pannelli solari collegano i moduli fotovoltaici in serie per aumentare il potenziale elettrico e soddisfare i requisiti di ingresso dell’inverter. Il collegamento in serie somma le tensioni mantenendo costante la corrente. Collegando dieci moduli solari, ciascuno con una tensione nominale di 35 volt, si ottiene una tensione di stringa pari a 350 volt.
Questo valore determina il funzionamento del sistema. Il calcolo corretto della tensione della stringa garantisce il corretto funzionamento del combinatore.
Come funziona la scatola di combinazione solare
Una scatola di combinazione solare funge da punto di giunzione centrale per le stringhe collegate in parallelo. La scatola di combinazione non altera la tensione in sé, ma facilita il collegamento in parallelo, consentendo alle correnti provenienti da ciascuna stringa di sommarsi in uscita. La tensione di ciascuna stringa rimane identica alla tensione del bus comune all’interno della scatola di combinazione.
Due stringhe di uguali dimensioni producono il doppio della corrente, mantenendo la stessa tensione di una singola stringa. Le moderne scatole di combinazione integrate includono funzionalità di monitoraggio a livello di stringa. Queste funzionalità consentono di monitorare le prestazioni di ciascuna stringa da una postazione centrale.
Il ruolo dei fusibili e dei sezionatori
Il combinatore è dotato di componenti di protezione per ciascuna stringa. I fusibili proteggono dalle sovracorrenti quando la corrente inversa fluisce dalle stringhe integre verso una stringa guasta. I diodi di blocco offrono ulteriore protezione. In una configurazione con due coppie di pannelli solari collegati in serie, ciascuna delle quali produce 24 volt e 8 ampere, un pannello solare in ombra può causare un calo della tensione in uscita di una coppia fino a 12 volt.
Senza un diodo di blocco sulla coppia ombreggiata, i 24 volt della coppia funzionante spingono la corrente all’indietro attraverso la stringa ombreggiata. Un diodo di blocco consente alla corrente di fluire in una sola direzione, impedendo questo ritorno di corrente. Per una protezione completa sono necessari sia i fusibili che i diodi.
Limite di tensione in collegamento parallelo
Il collegamento in parallelo all'interno del combinatore impone un limite di tensione rigoroso. Quando si collegano più stringhe in parallelo, l'intero impianto funziona alla tensione della stringa più bassa presente. Questa limitazione deriva dalla natura dei circuiti in parallelo. Il combinatore deve gestire questa condizione in modo sicuro.
Le correnti provenienti da ciascuna stringa si sommano, ma la tensione dell'impianto non può superare il valore della stringa più debole. È necessario tenere conto di questo comportamento durante la progettazione dell'impianto solare. Piccole differenze comportano perdite minime, mentre grandi differenze costringono le stringhe con tensione più elevata a funzionare al di sotto del loro potenziale.
L'ideale: tensioni di stringa allineate
L'adeguamento delle tensioni delle stringhe offre numerosi vantaggi. Si evita una distribuzione irregolare della corrente tra le stringhe in parallelo. Si ottiene un sistema bilanciato in cui tutti i moduli solari presentano caratteristiche nominali simili. Si evitano le perdite dovute al disallineamento mantenendo ogni pannello solare con orientamenti e livelli di ombreggiamento costanti. Anche minime differenze di potenza causano perdite di efficienza.
La scatola di combinazione fotovoltaica funziona in modo più efficiente quando tutte le stringhe presentano tensioni simili. Le scatole di combinazione delle stringhe dotate di componenti con valori nominali adeguati favoriscono questa configurazione bilanciata.
Effetti delle tensioni delle stringhe non allineate
Riduzione dell'efficienza e della potenza erogata
Una discrepanza di tensione riduce direttamente la produzione energetica del vostro impianto. Quando si collegano in parallelo stringhe con tensioni diverse, la stringa con tensione più alta deve funzionare alla tensione più bassa del bus comune. Questo declassamento forzato comporta uno spreco dell’energia potenziale che la stringa più potente avrebbe potuto produrre. Tale potenza va persa definitivamente: nessuna impostazione dell’inverter né regolazione dei comandi può recuperarla.
L'entità della perdita dipende dall'ampiezza del divario di tensione. Piccole differenze comprese tra 5 e 10% producono effetti trascurabili. Il sistema potrebbe perdere meno dell'uno per cento della potenza totale. Divari più ampi comportano perdite più consistenti. Una stringa con dieci pannelli collegati in parallelo a una stringa con otto pannelli crea una differenza di tensione di circa 20%.
Tale configurazione costringe la stringa da dieci pannelli a funzionare ben al di sotto del proprio punto di massima potenza, sacrificando una parte significativa del proprio potenziale di generazione.
Anche il numero di stringhe parallele è importante. Ogni stringa aggiuntiva collegata allo stesso bus amplifica l’effetto di disallineamento. Con due stringhe, quella con tensione inferiore trascina verso il basso solo l’altra. Con cinque stringhe, le quattro stringhe funzionanti devono tutte operare al livello di tensione ridotto. Le perdite aumentano di conseguenza, trasformando una singola stringa problematica in un problema di efficienza a livello di sistema.
Come i tracker MPPT gestiscono le tensioni miste
I tracciatori del punto di massima potenza (MPPT) del tuo inverter determinano in che misura lo squilibrio di tensione influisca sul tuo impianto. Gli inverter dotati di più ingressi MPPT contengono diversi moduli convertitori CC-CC indipendenti. Ciascun modulo traccia autonomamente il proprio punto di massima potenza. Questa architettura consente a un singolo inverter di gestire contemporaneamente configurazioni di stringhe completamente diverse senza compromettere le prestazioni.
La differenza fondamentale sta nel modo in cui si raggruppano le stringhe. Le stringhe collegate in parallelo allo stesso ingresso MPPT devono avere tensioni corrispondenti. Devono avere lo stesso numero di pannelli e lo stesso modello di pannello. Stringhe in parallelo non corrispondenti su un unico inseguitore causano uno squilibrio di corrente e una perdita di energia.
Tuttavia, le stringhe collegate a diversi ingressi MPPT possono avere lunghezze e tensioni completamente diverse. È possibile collegare otto pannelli all’ingresso MPPT1 e sei pannelli all’ingresso MPPT2 senza alcun problema.
Questo progetto si rivela ideale per i tetti con orientamento est-ovest. Un lato del tetto riceve il sole del mattino, mentre l’altro quello del pomeriggio. Le loro caratteristiche di tensione variano nel corso della giornata a causa dell’angolo di incidenza del sole e delle variazioni di temperatura. Gli ingressi MPPT separati consentono a ciascun inseguitore di ottimizzare la produzione in modo indipendente. Nessuno dei due gruppi influisce negativamente sull’altro. Se il combinatore alimenta più ingressi MPPT, è possibile raggruppare le stringhe non corrispondenti per inseguitore, anziché costringerle a condividere un unico bus.
Ombreggiatura parziale e disallineamento di tensione
L'ombreggiamento parziale crea condizioni dinamiche di disallineamento di tensione che variano nel corso della giornata. Quando una stringa di un impianto in parallelo subisce un ombreggiamento, la sua corrente in uscita diminuisce. La stringa ombreggiata deve quindi regolare la propria tensione per allinearla a quella delle altre stringhe sul bus comune. Questa regolazione costringe la stringa ombreggiata a funzionare a un punto di potenza inferiore, riducendone la produzione complessiva di energia.
L'effetto dell'ombreggiatura può anche causare la completa disattivazione di una stringa. In condizioni di ombreggiatura estrema, una stringa potrebbe non produrre alcuna energia. La tensione ai capi di quella stringa ombreggiata rimane elevata anche in caso di forte ombreggiatura. Questo comportamento impedisce alla stringa ombreggiata di sottrarre energia alle stringhe adiacenti in buono stato collegate in parallelo. Tuttavia, si perde comunque l'intero contributo di quella stringa alla produzione complessiva dell'impianto.
La vostra scatola di combinazione fotovoltaica non è in grado di distinguere tra una stringa in ombra e una stringa guasta. Entrambe le condizioni presentano caratteristiche elettriche simili. Questa ambiguità complica il monitoraggio e la risoluzione dei problemi. Potresti passare ore a indagare su una stringa “guasta” che in realtà necessita semplicemente di una potatura degli alberi. Il monitoraggio a livello di stringa nei moderni combinatori aiuta a identificare quale stringa presenti prestazioni insufficienti, ma devi comunque determinare se il problema sia stato causato dall’ombreggiamento o da un guasto dell’apparecchiatura.
L'interazione tra l'ombreggiamento e la discrepanza di tensione crea un effetto cumulativo. Una stringa in ombra produce già di per sé meno corrente. Quando la si costringe inoltre ad adattarsi a una tensione di bus inferiore, la sua efficienza diminuisce ulteriormente. La perdita complessiva supera quella che ciascuna delle due condizioni causerebbe separatamente. Questa interazione spiega perché gli impianti parzialmente in ombra con stringhe non adeguate abbiano prestazioni così scarse rispetto ai sistemi ben calibrati.
Le variazioni di temperatura producono effetti simili all’ombreggiatura, sebbene meno marcati. Una stringa esposta al pieno sole si riscalda maggiormente rispetto a una stringa all'ombra. Temperature più elevate riducono la tensione in uscita dei pannelli. Questa variazione naturale fa sì che anche stringhe identiche possano presentare tensioni leggermente diverse durante il funzionamento. Queste lievi differenze raramente causano problemi evidenti. È opportuno concentrare la propria attenzione sulla prevenzione di discrepanze significative e persistenti piuttosto che sulla ricerca di una perfetta uniformità di tensione in tempo reale.
La vostra scatola di derivazione solare gestisce queste condizioni dinamiche grazie ai suoi componenti di protezione. Il fusibile di ogni stringa deve essere in grado di sopportare le correnti che si verificano durante gli eventi di ombreggiamento. Fusibili con il calibro corretto prevengono i danni causati dalla corrente inversa quando la tensione di una stringa crolla. Senza una protezione adeguata, una stringa in ombra potrebbe assorbire corrente in eccesso dalle stringhe integre, causando danni termici nel tempo. Questo scenario sottolinea l’importanza di una progettazione professionale quando si prevede di collegare stringhe con caratteristiche diverse a un unico combinatore.
Considerazioni sulla sicurezza in caso di tensioni miste
Rischi di sovratensione per i componenti della scatola di combinazione
Ogni componente della scatola di raccordo presenta una tensione nominale massima che è necessario rispettare. Quando si collegano stringhe con tensioni diverse, si rischia di sottoporre i componenti a sollecitazioni superiori ai loro limiti di progetto. Una scatola di derivazione solare con una tensione nominale di 600 V CC non è in grado di gestire in sicurezza un gruppo di stringhe che opera a circa 1000 V CC. Questa incompatibilità crea sollecitazioni sui fusibili, sui sezionatori e sulle sbarre collettrici all'interno della scatola di derivazione.
Tensione nominale | Applicazione tipica | Lunghezza massima della stringa | Standard |
|---|---|---|---|
600VDC | Sistemi residenziali | 8-10 moduli | UL 1741, UL 1077 |
1000 V CC | Tetto di un edificio commerciale | 18-22 moduli | UL 489, IEC 60947-2 |
1500 V CC | Impianti su larga scala | 28-35 moduli | IEC 60947-2 |
È necessario verificare che ogni componente della scatola di combinazione fotovoltaica sia compatibile con la tensione massima che la configurazione è in grado di produrre. Una stringa con un numero maggiore di pannelli genera una tensione più elevata rispetto a una stringa più corta. Tale tensione più elevata sottopone a sollecitazioni l’isolamento e le distanze di sicurezza all’interno della scatola di combinazione. Nel tempo, queste sollecitazioni causano il degrado dei materiali dei componenti e aumentano il rischio di guasti. La progettazione dell’impianto dovrebbe tenere conto degli scenari di tensione più sfavorevoli, compresi gli aumenti di tensione a basse temperature che incrementano la potenza erogata dai pannelli.
Un combinatore progettato per uso residenziale non è in grado di proteggere un impianto commerciale. È necessario utilizzare un combinatore della classe adeguata alle dimensioni specifiche della propria installazione.
Riflusso di corrente e polarizzazione inversa
Si verifica un riflusso di corrente quando la tensione di una stringa scende al di sotto della tensione del bus comune. Le stringhe con tensione più elevata spingono quindi la corrente all’indietro attraverso la stringa più debole. Questa corrente inversa può superare il livello che i pannelli solari sono in grado di sopportare in sicurezza.
Gli impianti solari moderni raramente subiscono gravi fenomeni di riflusso, poiché i pannelli generano una tensione quasi completa anche in condizioni di scarsa illuminazione. Tuttavia, una stringa completamente guasta — ovvero una stringa con diodi di bypass difettosi o collegamenti interrotti — presenta una situazione diversa. Tale stringa può assorbire una corrente eccessiva dalle stringhe parallele funzionanti. I fusibili del combinatore devono interrompere questa corrente di guasto prima che si verifichino danni.
Il valore nominale del fusibile di ciascuna stringa deve corrispondere alle specifiche caratteristiche di corrente di cortocircuito di quella stringa. Un combinatore dotato di fusibili correttamente dimensionati protegge l’intero impianto solare da guasti a cascata.
Rischi di incendio e conformità alle norme
Una discrepanza di tensione crea rischi termici che possono sfociare in incendi. Quando una corrente inversa attraversa una stringa difettosa, si genera calore all’interno dei moduli solari e del cablaggio. Questo calore deteriora i giunti saldati e l’isolamento. Nel corso del tempo, il danno si accumula in modo impercettibile fino a quando non si verifica un guasto catastrofico. Il National Electrical Code richiede un’adeguata protezione da sovracorrente per ogni impianto solare.
Il combinatore deve essere conforme a questi standard per superare l'ispezione e mantenere la copertura assicurativa. La conformità alle norme implica che ogni stringa sia dotata di un fusibile con valore nominale adeguato e che il combinatore stesso abbia la tensione nominale corretta per il proprio impianto. Prima di mettere in tensione l'impianto, è necessario che un elettricista autorizzato verifichi che la configurazione soddisfi tutti i requisiti applicabili. Tale verifica tutela la proprietà e l'investimento nella tecnologia solare.
Migliori pratiche per una scatola di raccordo fotovoltaica
È possibile evitare la maggior parte dei problemi legati alla discrepanza di tensione grazie a una progettazione accurata dell'impianto. Le pratiche descritte di seguito proteggono gli impianti solari, garantiscono la massima produzione di energia e semplificano la manutenzione. Ciascun approccio affronta una specifica modalità di guasto che potresti riscontrare quando ti chiedi: “Posso avere tensioni di stringa diverse nella mia scatola di combinazione?”. La risposta dipende dall'efficacia con cui metti in pratica queste strategie.
Utilizzare ingressi MPPT separati
I molteplici ingressi MPPT del tuo inverter offrono la soluzione più pulita per stringhe non allineate. Ogni inseguitore opera in modo indipendente, cercando il proprio punto di massima potenza senza interferenze da parte di altri canali. Questa architettura elimina completamente il problema dell’allineamento della tensione. Il tuo combinatore si limita a trasmettere ciascun gruppo di stringhe al proprio inseguitore dedicato.
Si considerino due stringhe orientate verso est e verso ovest. Quando entrambe vengono collegate a un unico ingresso MPPT, la stringa con tensione inferiore abbassa il punto di funzionamento della controparte. L’inseguitore non è in grado di ottimizzare entrambe contemporaneamente. Una delle due stringhe subisce sempre una perdita di potenza. La tabella seguente illustra la differenza:
Configurazione | Impatto |
|---|---|
7S E in parallelo con 7S W su MPPT1 | Piccole perdite dovute a ulteriori cicli di ricerca del punto di massima potenza (MPPT) causati dall'ombra |
7S E su MPPT1 e 7S W su MPPT2 | Nessuna influenza reciproca tra le corde |
Gli ingressi MPPT separati garantiscono inoltre l’isolamento dei guasti. Se una stringa subisce un danno o è soggetta a forte sporcizia, l’altro canale continua a erogare la piena potenza. Si evita così un compromesso forzato tra i pannelli in buone condizioni e quelli danneggiati. Questo design consente un’installazione solare più rapida, poiché un unico inverter gestisce superfici del tetto con azimut diversi senza richiedere più unità. Il vostro impianto solare beneficia di una minore complessità hardware.
I due canali MPPT indipendenti consentono il monitoraggio a livello di canale. In questo modo si ottiene una maggiore granularità nei dati relativi allo stato dell’impianto, alla produzione energetica e alla risoluzione dei problemi. Questa visibilità consente di identificare rapidamente le stringhe con prestazioni insufficienti. Le funzionalità di monitoraggio del combinatore completano questi dati.
Installare ottimizzatori CC-CC o microinverter
Quando non sono disponibili ingressi MPPT separati, gli ottimizzatori DC-DC rappresentano una valida alternativa. Questi dispositivi regolano la tensione e la corrente di ciascun pannello prima che il segnale raggiunga il combinatore. In questo modo, disaccoppiano efficacemente i singoli moduli dai vincoli a livello di stringa. Questo approccio funziona bene per gli impianti solari con schemi di ombreggiamento complessi.
Si consideri un pannello in ombra all’interno di una stringa composta da 20 pannelli. Normalmente ogni pannello produce 50 V a 8,4 A. Quando l’ombra riduce la corrente di un pannello a 3,2 A, l’intera stringa, in assenza di ottimizzatori, si limita a 3,2 A. Si perde una potenza potenziale di 62%: 3.200 W invece di 8.400 W. Un ottimizzatore cambia questo risultato. Il circuito CC-CC riporta la corrente del pannello in ombra a 8,4 A, riducendone al contempo la tensione a 15 V.
L'ottimizzatore eroga 126 W da quel pannello. Gli altri 19 pannelli continuano a funzionare a piena potenza, producendo 7.980 W. La potenza totale raggiunge gli 8.106 W, riducendo la perdita a soli 3,51 TP3T.
Questo esempio illustra perché gli ottimizzatori sono importanti. Consentono infatti a ciascun pannello di fornire la massima potenza nonostante l’ombreggiamento o le differenze di tensione. La scatola di combinazione fotovoltaica riceve input più uniformi, riducendo così il carico sui componenti di protezione. La scatola di combinazione funziona entro i propri parametri di progetto.
Etichettare e collegare correttamente ogni filo
Un corretto sistema di fusibili protegge l'impianto dai danni causati dalla corrente inversa. Ogni stringa richiede un valore nominale del fusibile calcolato in modo indipendente. Non è possibile fare affidamento su un unico valore nominale per tutti gli ingressi quando le tensioni differiscono. La sicurezza del combinatore dipende da questa precisione.
Secondo la norma NEC 690.9, ogni fusibile di stringa deve essere dimensionato in base a 156% della corrente di cortocircuito (Isc) di quella stringa. Per una stringa con Isc pari a 10 A, si calcola 15,6 A. Si arrotonda quindi per eccesso al valore standard più vicino, in genere 16 A o 20 A. Una stringa diversa con Isc pari a 13 A richiede un calcolo diverso: 1,56 × 13 A = 20,28 A. Si seleziona la taglia standard immediatamente superiore a questo valore, ovvero 25 A (fusibile gPV), a condizione che la portata massima del fusibile in serie del modulo lo consenta.
La protezione da sovracorrente diventa necessaria solo quando la corrente disponibile complessiva delle stringhe in parallelo supera il valore nominale di una singola stringa. Questa condizione si verifica in genere con tre o più stringhe. In base alla normativa, tutti i conduttori non collegati a terra di un circuito fotovoltaico devono essere scollegati contemporaneamente. Un interruttore bipolare installato nel combinatore funge sia da protezione da sovracorrente che da dispositivo di sezionamento conforme alla normativa.
Un'etichettatura chiara evita confusione durante la manutenzione. Ogni fusibile dovrebbe riportare la stringa a cui appartiene e il proprio valore nominale. La scatola di raccordo del tuo impianto solare dovrebbe includere funzionalità di monitoraggio a livello di stringa per tenere traccia delle prestazioni individuali. Questo monitoraggio ti aiuta a individuare i problemi prima che si aggravino.
Sono ammesse piccole differenze di tensione all'interno del 5-10%. Differenze significative che si avvicinano alla soglia prevista dalla norma 33% richiedono una correzione. Le prestazioni del combinatore dipendono da questi dettagli. Una scatola di combinazione solare ben progettata massimizza l'affidabilità a lungo termine del sistema.
Conclusione
Non si devono collegare stringhe con tensioni diverse alla stessa scatola di combinazione fotovoltaica senza aver prima verificato che le stringhe siano elettricamente compatibili e che la scatola di combinazione abbia i parametri adeguati per l’impianto. Differenze di tensione, corrente, configurazione dei moduli e requisiti MPPT possono influire sulle prestazioni e sulla sicurezza dell’impianto. Nella maggior parte degli impianti fotovoltaici, le stringhe collegate allo stesso MPPT dovrebbero avere caratteristiche elettriche simili per garantire un funzionamento stabile ed efficiente.
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Domande frequenti
Qual è la differenza di tensione massima che posso sopportare?
Piccole differenze entro il 5-10% comportano perdite trascurabili. La regola del 33% rappresenta il limite massimo pratico. Oltre tale soglia, le perdite di efficienza diventano significative. I dati di PVsyst mostrano che anche più stringhe in parallelo perdono meno di 0,15% solo a causa della discrepanza di tensione. Concentrati sulla prevenzione di grandi discrepanze piuttosto che sulla ricerca della perfetta uguaglianza.
Perché la stringa con la tensione più bassa limita l'intero impianto?
I circuiti in parallelo condividono una tensione di bus comune. Secondo i principi della fisica, la tensione si uniforma su tutti i rami in parallelo. Le stringhe con tensione più elevata devono abbassarsi per adeguarsi all’ingresso più debole. Questo vincolo deriva dalla legge di Kirchhoff sulla tensione. Nessuna impostazione dell’inverter né regolazione del combinatore può sovrascrivere questo comportamento fondamentale.
Le impostazioni dell'inverter possono risolvere i problemi di disallineamento di tensione?
No. Il tracker MPPT del tuo inverter ricerca il punto di massima potenza combinato dell'impianto. Non è in grado di ottimizzare singole stringhe che condividono un unico ingresso. Ingressi MPPT separati risolvono completamente questo problema. Indirizza le stringhe non corrispondenti verso tracker diversi. Ciascun canale ottimizzerà quindi in modo indipendente senza dover scendere a compromessi.
Come posso individuare una discrepanza di tensione nel mio array?
Misurate la tensione di funzionamento di ciascuna stringa in condizioni di luce solare reale. La temperatura, il degrado dei pannelli e l’ombreggiamento influenzano i valori effettivi. Le funzionalità di monitoraggio a livello di stringa presenti nei moderni combinatori consentono di monitorare continuamente i singoli ingressi. Confrontate regolarmente le letture delle vostre stringhe. Uno scostamento persistente superiore a 10% richiede un’analisi e una correzione.
