Potresti chiederti: una scatola di combinazione collega i pannelli solari in serie o in parallelo? Sì, è proprio così. Questo dispositivo riunisce più stringhe di pannelli collegate in serie in un’unica uscita in parallelo per il tuo inverter. Questa flessibilità ottimizza tensione e corrente. Senza una scatola di combinazione, ci si trova di fronte a un cablaggio disordinato e poco sicuro. La scatola di combinazione offre protezione, rendendo sicuro il cablaggio in serie e in parallelo. I suoi fusibili proteggono ogni stringa di pannelli. È possibile scegliere di collegare i pannelli solari in serie per ottenere una tensione più elevata, oppure in parallelo per ottenere una corrente più elevata. Il dispositivo gestisce entrambe le configurazioni in modo efficiente.
Punti chiave
Una scatola di combinazione unisce più stringhe di pannelli solari collegate in serie in un'unica uscita in parallelo per l'inverter.
Il collegamento in serie aumenta la tensione, mentre quello in parallelo aumenta la corrente.
La scatola di combinazione garantisce una sicurezza fondamentale, dotando ogni stringa di un fusibile per impedire il flusso di corrente inversa e prevenire incendi.
Per le lunghe distanze, optare per un cablaggio in serie per ridurre le perdite nei cavi e utilizzare cavi più sottili.
Scegliere un cablaggio in parallelo per gli impianti a batteria a bassa tensione, al fine di mantenere una tensione di sicurezza aumentando al contempo la corrente.
Per ottenere prestazioni ottimali, assicurati sempre che l'uscita della scatola di combinazione sia compatibile con l'intervallo di tensione MPPT del tuo inverter.
Utilizzare una scatola di derivazione ogni volta che si collegano più stringhe in serie tra loro in parallelo, per garantire la sicurezza e il rispetto delle norme.
Una scatola di derivazione collega i pannelli solari in serie o in parallelo?
La risposta alla domanda se una scatola di combinazione colleghi i pannelli solari in serie o in parallelo è più articolata di un semplice “o l’uno o l’altro”. Una scatola di combinazione non impone un unico metodo di cablaggio. Funge invece da punto di giunzione centrale in cui più stringhe in serie convergono in un’unica uscita in parallelo. È l’utente stesso a realizzare i collegamenti in serie, pannello per pannello, prima che i cavi raggiungano la scatola. La scatola di combinazione aggrega quindi tali stringhe già predisposte.
Un punto nevralgico per la sicurezza e l'ordine
Considerate la scatola di derivazione come il fulcro dell’impianto elettrico del vostro impianto fotovoltaico. Senza di essa, vi ritrovereste con un groviglio di cavi che partono da ogni pannello e arrivano direttamente all’inverter. Questo approccio crea confusione, aumenta i costi e comporta rischi inutili.
Aggregazione di più stringhe di serie in un unico risultato
Si consideri un impianto solare composto da 100 pannelli, ciascuno dei quali produce 10 A. Collegare ogni pannello singolarmente all’inverter richiederebbe una quantità enorme di cavi, un percorso complesso e una notevole quantità di manodopera. La soluzione consiste nel raggruppare ogni 20 pannelli in un’unica scatola di combinazione, per un totale di cinque scatole. Ciascuna scatola aggrega le stringhe ad essa assegnate in un unico cavo di uscita. Questo raggruppamento riduce drasticamente la lunghezza dei cavi e abbassa sia i costi dei materiali che le perdite di potenza lungo il percorso.
Riduzione del numero di cavi e miglioramento dell'organizzazione del sistema
I vantaggi organizzativi vanno oltre la semplice riduzione del numero di cavi. Una scatola di combinazione centralizza la gestione della corrente in un unico punto accessibile. Si ottiene così una disposizione ottimizzata dei cavi, con un minor numero di conduttori che attraversano la proprietà. L’installazione diventa più semplice perché si devono posare meno cavi di collegamento all’inverter. Anche l’espansione risulta più agevole: è possibile aggiungere pannelli a una stringa esistente o introdurre una nuova stringa senza dover ricablare l’intero impianto. I connettori di derivazione, al contrario, uniscono solo pochi fili tra loro. Non offrono alcuna centralizzazione, nessuna protezione e nessuna riduzione significativa della lunghezza dei cavi.
Combinazione di serie di stringhe in parallelo
Ora arriviamo al nocciolo della questione. La scatola di combinazione funge solo da punto di giunzione in parallelo per più stringhe. Non crea collegamenti in serie. Tali collegamenti vanno effettuati a monte, collegando i poli positivi e negativi dei pannelli all’interno di ciascuna stringa. La scatola si limita a ricevere le stringhe già complete e a collegarle in parallelo.
Come la centralina gestisce la tensione proveniente dalle stringhe in serie
Per comprendere il comportamento elettrico è necessario avere un quadro chiaro di ciò che accade in ciascuna configurazione. In una stringa in serie, la tensione si somma mentre la corrente rimane costante. Quando si uniscono più stringhe nella scatola di combinazione, la corrente si somma mentre la tensione rimane costante. Si consideri una configurazione 2S3P, ovvero 2 pannelli in serie per stringa e 3 stringhe in parallelo. La scatola di combinazione unisce queste 3 stringhe. Il risultato è una tensione pari al doppio di quella di un singolo pannello, derivante dalla parte in serie, e una corrente pari al triplo di quella di un singolo pannello, derivante dalla somma in parallelo all’interno della scatola.
Una scatola di combinazione funge esclusivamente da punto di giunzione in parallelo per più stringhe; non crea collegamenti in serie. I collegamenti in serie vengono realizzati collegando i poli + e – dei pannelli all’interno di ciascuna stringa prima che questa raggiunga la scatola di combinazione.
In una serie di stringhe, la tensione si somma mentre la corrente rimane costante; nelle stringhe in parallelo collegate alla scatola di combinazione, la corrente si somma mentre la tensione rimane costante.
Ad esempio, in una configurazione 2S3P (2 pannelli in serie per stringa, 3 stringhe in parallelo), la scatola di combinazione unisce 3 stringhe, generando una tensione pari al doppio di quella di un singolo pannello (dovuta alla parte in serie) e una corrente pari al triplo di quella di un singolo pannello (dovuta alla parte in parallelo nella scatola di combinazione).
Se si passa a una configurazione 3S3P, la tensione aumenta fino a 3 volte la tensione di un singolo pannello (in serie), mentre la corrente rimane pari a 3 volte la corrente di un singolo pannello (in parallelo tramite la scatola di combinazione), a dimostrazione del fatto che la scatola di combinazione facilita solo la somma delle correnti in parallelo, mentre l'aumento della tensione in serie avviene a monte.
Questa distinzione è importante perché spiega perché è possibile scegliere pannelli solari collegati in serie per ottenere un'alta tensione oppure collegati in parallelo per ottenere un'alta corrente. La scatola di combinazione si adatta a entrambe le configurazioni. Tuttavia, il caso d'uso più comune prevede il collegamento in parallelo di stringhe collegate in serie. Questa strategia di cablaggio in serie-parallelo consente di raggiungere la tensione richiesta dall'inverter, adeguando al contempo la corrente per soddisfare il fabbisogno energetico.
Collegare in serie ciascuna stringa per impedire la corrente inversa
La scatola di combinazione svolge un’altra funzione fondamentale oltre alla semplice aggregazione. Ogni stringa in serie in entrata è dotata di un proprio fusibile o interruttore automatico all’interno della scatola. Questa protezione da sovracorrente impedisce che la corrente inversa rifluisca attraverso una stringa in caso di guasto. Supponiamo che un pannello all’interno di una stringa subisca un cortocircuito. Senza un fusibile, la corrente combinata proveniente dalle altre stringhe in parallelo potrebbe rifluire attraverso quella stringa danneggiata, generando calore e potenzialmente provocando un incendio. Il fusibile isola rapidamente la stringa difettosa, proteggendo sia le apparecchiature che la proprietà.
Questa protezione rappresenta un vantaggio fondamentale rispetto ai connettori di derivazione. Questi semplici dispositivi non sono in grado di gestire in modo sicuro i requisiti relativi ai fusibili o alla protezione contro la corrente inversa che una scatola di combinazione garantisce. Quando si collegano i pannelli solari in parallelo, è necessario disporre di una protezione per ogni stringa. La scatola di combinazione offre tale protezione in un unico involucro ben organizzato. Questo approccio di collegamento in serie-parallelo offre la flessibilità necessaria per progettare un impianto che soddisfi le specifiche di ingresso dell’inverter, nel rispetto degli standard di sicurezza.
Cablaggio in serie dei pannelli solari vs. cablaggio in parallelo
Quando si progetta un impianto fotovoltaico, ci si trova di fronte a due scelte fondamentali relative al cablaggio. Ciascuna configurazione modifica le caratteristiche elettriche dell’impianto. Comprendere perché si dovrebbe preferire una soluzione piuttosto che l’altra aiuta ad adattare l’impianto alle esigenze dell’inverter. La scatola di raccordo supporta entrambi gli approcci, ma la scelta relativa al cablaggio va effettuata prima che i cavi entrino nella scatola. La scelta influisce direttamente sulla tensione, sulla corrente, sulla sezione dei cavi e sulla sicurezza dell'impianto.
I pannelli solari collegati in serie aumentano la tensione
Il collegamento in serie collega il terminale positivo di un pannello al terminale negativo del pannello successivo. Questa configurazione a catena crea un unico percorso per il flusso di corrente. La tensione aumenta con l'aggiunta di ogni pannello. La corrente rimane costante lungo l'intera stringa. Il motivo per cui si sceglie questo metodo è proprio quello di ottenere una tensione più elevata senza aumentare la corrente.
La tensione aumenta, la corrente rimane invariata
Questo principio determina le dimensioni dell'impianto. Si considerino due pannelli con una potenza nominale di 40 volt e 5 ampere. Quando li si collega in serie, l'impianto eroga 80 volt a 5 ampere. La tensione raddoppia, ma la corrente rimane invariata.
Regola generale: Quando i pannelli solari sono collegati in serie, la tensione dei pannelli si somma, ma l'amperaggio (corrente) rimane lo stesso.
Esempio concreto: Due pannelli solari con una potenza nominale di 40 volt e 5 ampere, collegati in serie, producono un totale di 80 volt, mentre la corrente rimane a 5 ampere.
Si ottiene una tensione più elevata senza aumentare la sezione del cavo. Perché questo è importante per l'installazione della scatola di combinazione? Una tensione più elevata riduce le perdite di potenza durante la trasmissione. Una stringa in serie eroga più potenza a una corrente inferiore. Ciò consente di utilizzare cavi di rame più sottili per il tratto lungo fino alla scatola di combinazione. Si evitano così i costi e l'ingombro di cavi sovradimensionati.
Riduzione delle perdite di linea su lunghe distanze
I cavi lunghi sono soggetti a perdite resistive. La potenza si dissipa sotto forma di calore lungo il conduttore. È possibile ridurre al minimo queste perdite aumentando la tensione. Una tensione più alta trasporta la stessa potenza con una corrente inferiore. Una corrente inferiore genera meno calore nel cavo. Questa relazione rende i pannelli solari collegati in serie la scelta preferita per gli impianti situati lontano dall’inverter. È sufficiente far passare un unico paio di cavi dalla stringa in serie alla scatola di combinazione. L’approccio di cablaggio dei pannelli solari in serie riduce significativamente i costi del rame. Il sistema funziona in modo più efficiente quando si mantiene bassa la corrente sulle lunghe distanze.
Il cablaggio in parallelo dei pannelli solari aumenta la corrente
Il cablaggio in parallelo collega tra loro tutti i terminali positivi e tutti i terminali negativi. In questo modo si creano più percorsi per il flusso di corrente. La corrente aumenta con l'aggiunta di ogni pannello. La tensione rimane costante su tutti i rami. Il motivo per cui si sceglie il cablaggio in parallelo è quello di mantenere una tensione fissa aumentando la corrente.
Si aggiungono correnti, la tensione rimane invariata
Quando si effettuano collegamenti in parallelo, le correnti si sommano. Due pannelli da 40 volt e 5 ampere collegati in parallelo producono 40 volt a 10 ampere. La tensione rimane costante. L’amperaggio raddoppia. Si ottiene una maggiore capacità di corrente senza modificare la tensione del sistema. Questa configurazione è adatta a sistemi che richiedono una tensione specifica. I banchi di batterie a bassa tensione funzionano a 12 V, 24 V o 48 V. Il cablaggio in parallelo dei pannelli solari consente di aggiungere altri pannelli per aumentare la corrente di carica senza superare la tolleranza di tensione della batteria. Ogni ramo in parallelo fornisce corrente in modo indipendente. Un pannello in ombra non riduce la tensione dell’intero array.
Particolarmente indicato per impianti a batteria a bassa tensione
I sistemi basati su batterie richiedono un accurato bilanciamento della tensione. Un banco di batterie da 12 V richiede una tensione di carica compresa tra 14 e 15 V circa. I pannelli solari collegati in parallelo mantengono questo intervallo di sicurezza. Il collegamento in serie supererebbe rapidamente tale limite. Tre pannelli da 12 V collegati in serie producono 36 V. Tale tensione supera di gran lunga quella che la batteria è in grado di sopportare. Il collegamento in parallelo risolve questo problema. Si mantiene la tensione a un livello sicuro aumentando al contempo la corrente di carica. Ciò riduce i tempi di ricarica senza rischiare di danneggiare la batteria.
Il compromesso comporta una maggiore corrente sui cavi. I collegamenti in parallelo trasportano più corrente. Sono necessari conduttori in rame più spessi e fusibili più grandi. È necessario tenere conto di questi costi in fase di progettazione. La scatola di combinazione gestisce queste connessioni in parallelo in modo sicuro. Ospita i fusibili per ciascun ramo e impedisce pericolose correnti inverse. Questa combinazione di collegamenti in serie per la tensione e in parallelo per la corrente costituisce la strategia di cablaggio in serie-parallelo utilizzata dalla maggior parte dei grandi impianti fotovoltaici. Si ottengono i vantaggi di entrambi i metodi, garantendo al contempo la sicurezza.
Perché la scatola di combinazione è importante per la sicurezza
Quando si collegano in parallelo stringhe in serie, si crea una rete in cui ogni stringa può alimentare un’altra stringa. Questa configurazione richiede una protezione che i semplici connettori di derivazione non sono in grado di garantire. La scatola di combinazione garantisce tale protezione attraverso tre funzioni di sicurezza fondamentali: protezione da sovracorrente per ogni singola stringa, un unico punto di sezionamento e gestione degli squilibri tra le stringhe.
Protezione da sovracorrente per stringa
Ogni stringa in serie che entra nella scatola di combinazione deve essere protetta da un fusibile o da un interruttore automatico dedicato. Questo requisito non è facoltativo. Il National Electrical Code lo prescrive all’articolo 690.9 per gli impianti fotovoltaici. Senza questa protezione, un singolo guasto può provocare una reazione a catena che porta a un guasto catastrofico.
Fusibili o interruttori per ciascuna stringa in serie
Per la protezione delle singole stringhe sono necessari fusibili CC omologati gPV. Questi fusibili specializzati si differenziano dai fusibili standard per alcune caratteristiche fondamentali. Interrompono gli archi elettrici in corrente continua ad alta tensione con valori nominali di 1000 V o 1500 V. Sono in grado di gestire le basse correnti di guasto tipiche degli impianti fotovoltaici. Funzionano in modo affidabile a temperature ambiente superiori a 70 °C. La designazione gPV, certificata secondo le norme IEC 60269-6 e UL 248-19, garantisce un'interruzione a tutto campo. Ciò significa che il fusibile protegge sia dai sovraccarichi che dai cortocircuiti. I fusibili standard aM interrompono solo i cortocircuiti, lasciando il sistema esposto al rischio di danni causati da sovracorrenti lente.
Prevenzione di un incendio causato da un singolo pannello in cortocircuito
Consideriamo cosa succede in assenza di fusibili per stringa. Immaginiamo un pannello con una corrente massima nominale di 6 A. Si collegano in parallelo 10 pannelli di questo tipo. Uno dei pannelli presenta un cortocircuito interno. Gli altri 9 pannelli reimmettono corrente nella stringa difettosa. La corrente di guasto disponibile raggiunge i 54 A, superando di gran lunga la portata nominale dei cavi del pannello. Il calore si accumula rapidamente. Il rischio di incendio diventa una possibilità concreta. Il fusibile nella scatola di combinazione interrompe questo percorso di corrente inversa prima che il pannello o il suo cablaggio possano surriscaldarsi. Il fusibile si apre, isolando la stringa guasta mentre il resto dell’impianto continua a funzionare.
Un unico punto di disconnessione
La scatola di derivazione funge anche da punto di disinserimento designato per il tuo impianto fotovoltaico. Questa funzione garantisce la tua sicurezza durante gli interventi di manutenzione e le emergenze. Inoltre, soddisfa i requisiti normativi che garantiscono la conformità e l'assicurabilità del tuo impianto.
Arresto di emergenza e sicurezza durante la manutenzione
La norma NEC 690.15 richiede che l'uscita in corrente continua dei combinatori installati sul tetto sia dotata di un sezionatore di carico all'interno del combinatore o entro 6 piedi da esso. Tale sezionatore deve essere azionabile manualmente. Questa funzionalità è necessaria durante la manutenzione dell’inverter o quando si interviene sull’impianto fotovoltaico. È possibile isolare l’intero sistema da un’unica postazione accessibile. Senza questo sezionatore, ogni intervento di manutenzione comporterebbe il rischio di entrare in contatto con conduttori sotto tensione. Tale rischio è inaccettabile per qualsiasi proprietario di impianto.
Conformità ai requisiti NEC in materia di spegnimento rapido
Il National Electrical Code tratta inoltre la protezione contro i guasti da arco elettrico nella sezione 690.11. Qualsiasi circuito fotovoltaico in corrente continua che operi a 80 V o più richiede una protezione contro i guasti da arco elettrico. La scatola di combinazione rappresenta il punto di rilevamento ottimale in prossimità del campo fotovoltaico. Questa collocazione restringe l’area di localizzazione del guasto, riduce i tempi di ricerca del guasto e previene gli interventi indesiderati causati da fonti interne all’edificio. Inoltre, la norma NEC 690.13 richiede un unico sezionatore che sia facilmente accessibile e contrassegnato in modo permanente con la tensione, la corrente e la funzione dell’impianto. Il sezionatore deve avere una tensione nominale pari alla tensione massima dell’impianto e una corrente nominale continua pari ad almeno il 125% della corrente massima del circuito. Questi requisiti sono stati stabiliti per proteggere sia voi che eventuali soccorritori che potrebbero dover spegnere rapidamente il vostro impianto.
Gestione dello squilibrio delle corde
I pannelli solari raramente funzionano in modo identico. Ombreggiatura, sporcizia, sbalzi di temperatura e tolleranze di fabbricazione creano squilibri tra le stringhe. Questi squilibri possono causare pericolose correnti inverse che mettono a rischio le vostre apparecchiature.
Come funzionano insieme i diodi di bypass e la scatola di combinazione
I diodi di bypass presenti all’interno di ciascun pannello attenuano gli effetti dell’ombreggiamento parziale. Quando un gruppo di celle viene oscurato, il diodo fornisce un percorso alternativo per la corrente. Ciò impedisce che le celle oscurate diventino un carico resistivo soggetto a surriscaldamento. Tuttavia, i diodi di bypass presentano dei limiti. Non sono in grado di proteggere dalla corrente inversa proveniente dalle stringhe collegate in parallelo. Tale protezione è garantita dai fusibili presenti nella scatola di combinazione. I due sistemi operano in sinergia: i diodi di bypass gestiscono i problemi interni al pannello, mentre i fusibili di stringa gestiscono i rischi esterni legati al ritorno di corrente.
Gestione della corrente inversa proveniente da stringhe in ombra o non abbinate
La corrente inversa si verifica quando si verificano guasti che causano l'interruzione della tensione. Moduli mancanti, diodi in cortocircuito, sottostringhe aperte, guasti a terra e polarità invertita sono tutti fattori che determinano questa condizione. La semplice ombreggiatura non causa di per sé corrente inversa. L’entità della corrente di ritorno in una stringa guasta è approssimativamente pari a (numero di stringhe in parallelo − 1) × corrente di cortocircuito × 1,25. Per un combinatore a 8 stringhe con moduli da 13,9 A, tale valore raggiunge circa 122 A a fronte di una resistenza di 25 A per modulo. Il fusibile deve eliminare rapidamente questo guasto. Tuttavia, un fusibile di stringa potrebbe non intervenire se la corrente di ritorno disponibile è solo leggermente superiore al valore nominale del fusibile. In tale scenario, il fusibile entra nella sua regione di non interruzione e si surriscalda indefinitamente senza aprirsi. È necessario dimensionare la protezione tenendo conto del derating termico, spesso compreso tra 0,7 e 0,8 a temperature interne comprese tra 60 e 75 °C. Verificate i vostri calcoli con operazioni aritmetiche, non limitandovi a inserire il simbolo di un fusibile su uno schema. Qualsiasi modulo che abbia subito una vera e propria corrente inversa deve essere sostituito. Il valore nominale massimo del fusibile in serie rappresenta una soglia di sicurezza antincendio, non un limite prestazionale.
La scatola di combinazione trasforma una configurazione parallela pericolosa in un sistema controllato e protetto. Assicura la protezione tramite fusibili, la disconnessione e la gestione degli squilibri necessari al funzionamento sicuro del vostro impianto solare.
Fattori chiave per la scelta del cablaggio
La scelta di collegare i pannelli solari in serie o in parallelo dipende da diversi vincoli pratici. La scatola di derivazione consente entrambe le configurazioni, ma sono l’inverter, le condizioni del sito e i costi dei cavi a determinare, in ultima analisi, la configurazione ottimale. Comprendere questi fattori evita costose riprogettazioni e garantisce che l’impianto funzioni entro parametri di sicurezza.
Limiti di tensione in ingresso dell'inverter
L'intervallo MPPT del tuo inverter definisce la fascia di tensione che il tuo impianto fotovoltaico deve fornire. La tensione in uscita dalla scatola di combinazione deve rientrare in tale intervallo per garantire un recupero ottimale della potenza. Non è sufficiente limitarsi ad allineare la tensione nominale; è necessario tenere conto degli effetti della temperatura che modificano la tensione dei pannelli nel corso della giornata.
Tipo di impianto residenziale | Intervallo tipico della tensione del circuito di collegamento in corrente continua |
|---|---|
Monofase | 300 V – 600 V |
Trifase | 1100 V |
Adattamento dell'uscita del combinatore all'intervallo MPPT
La lunghezza delle stringhe in serie va dimensionata in base alla tensione fotovoltaica massima prevista, non alla tensione di funzionamento normale. Questo calcolo include una correzione per le basse temperature, poiché i pannelli freddi producono tensioni più elevate. Ad esempio, un modulo con un dato Voc e una data lunghezza della stringa, dopo aver applicato un coefficiente di bassa temperatura, produce una tensione che deve rimanere al di sotto dei valori nominali di tensione sia della scatola di combinazione che dell’inverter.
Per garantire prestazioni ottimali, la tensione di uscita della scatola di combinazione deve rientrare nell'intervallo di tensione MPPT dell'inverter.
I cavi assegnati a canali MPPT diversi non devono mai essere combinati in un'unica uscita; verificare l'architettura MPPT prima di finalizzare la configurazione della scatola di combinazione.
La tensione nominale della scatola di derivazione deve essere adeguata alla tensione massima dell'impianto.
Perché il cablaggio in serie viene spesso utilizzato per gli inverter di stringa ad alta tensione
Gli inverter di stringa ad alta tensione favoriscono il collegamento in serie dei pannelli solari perché consentono di ottenere la tensione di ingresso richiesta con un numero inferiore di collegamenti in parallelo. Un inverter monofase che richiede una tensione compresa tra 300 e 600 V necessita di un numero considerevole di collegamenti in serie per raggiungere tale intervallo. I sistemi trifase raggiungono valori ancora più elevati, fino a 1100 V. I collegamenti in serie moltiplicano la tensione in modo efficiente senza moltiplicare la corrente. Questo approccio riduce il numero di collegamenti in parallelo che la scatola di combinazione deve gestire e semplifica l’architettura complessiva dell’impianto.
Perdite di ombreggiatura e di disallineamento
L'ombreggiamento rappresenta una sfida diversa che a volte ribalta le tue preferenze di cablaggio. Quando un pannello in una stringa in serie viene ombreggiato, la corrente dell'intera stringa ne risente. Il cablaggio in parallelo dei pannelli solari isola il contributo di ciascun pannello, impedendo che un singolo modulo ombreggiato comprometta l'efficienza dell'intero impianto.
Il vantaggio del cablaggio parallelo in caso di ombreggiamento parziale
Le connessioni in parallelo garantiscono una maggiore resilienza in condizioni di ombreggiamento parziale. Ogni pannello funziona in modo indipendente, quindi un pannello in ombra riduce solo la propria produzione. I restanti pannelli continuano a produrre a piena capacità. Questo vantaggio è importante per i tetti residenziali su cui camini, alberi o strutture vicine proiettano ombre intermittenti. Tuttavia, è necessario valutare questo vantaggio rispetto alla maggiore corrente e al cavo più spesso richiesti dal cablaggio in parallelo dei pannelli solari.
Come i microinverter o gli ottimizzatori interagiscono con il combinatore
I componenti elettronici a livello di modulo, come i microinverter e gli ottimizzatori di potenza, presentano requisiti di cablaggio specifici che influiscono sulla necessità di utilizzare una scatola di combinazione.
Calibro dei cavi e vincoli di distanza
La distanza tra il proprio array e l'inverter influisce sulla strategia di cablaggio in base a considerazioni di economicità del rame. I tratti più lunghi favoriscono tensioni più elevate, poiché consentono di utilizzare conduttori più sottili.
Riduzione della portata di corrente con stringhe in serie a tensione più elevata
I collegamenti in serie riducono la corrente a parità di potenza. Una corrente inferiore comporta requisiti di portata di corrente inferiori. È possibile utilizzare cavi di sezione inferiore dalla stringa in serie alla scatola di combinazione senza una caduta di tensione eccessiva. Questo risparmio si moltiplica sulle lunghe distanze. Un impianto che eroga 5 kW a 400 V trasporta circa 12,5 A. La stessa potenza a 100 V richiede 50 A, il che comporta l’uso di cavi di rame notevolmente più spessi. I costi dei materiali aumentano di conseguenza.
Quando il cablaggio parallelo è ancora la soluzione migliore per tratte brevi
Le brevi distanze cambiano i calcoli. Quando la scatola di combinazione si trova vicino all’inverter, la caduta di tensione diventa trascurabile anche in presenza di correnti elevate. Il cablaggio in parallelo dei pannelli solari diventa quindi fattibile senza costi significativi per i cavi. I sistemi a batteria a bassa tensione traggono spesso vantaggio da questa configurazione. È possibile mantenere la tensione entro i limiti di tolleranza della batteria, aggiungendo al contempo corrente di carica tramite ulteriori collegamenti in parallelo. La scatola di combinazione gestisce questi collegamenti in parallelo in modo sicuro, fornendo protezioni fusibili per ogni stringa e un unico punto di disconnessione, indipendentemente dalla scelta di cablaggio.
Esempio pratico: collegamento in parallelo di serie di stringhe
Si consideri una configurazione 2S3P, in cui ogni stringa è composta da due pannelli collegati in serie e tre di queste stringhe sono collegate in parallelo alla scatola di combinazione. Si ipotizzi che ogni pannello abbia una tensione nominale di 40 volt e una corrente nominale di 5 ampere. In una stringa in serie, le tensioni si sommano: due pannelli forniscono 80 volt a 5 ampere. La scatola di combinazione collega in parallelo tre stringhe, quindi le correnti si sommano: la potenza in uscita combinata è di 80 volt a 15 ampere. Questa configurazione realizza la combinazione serie-parallelo.
Ogni stringa in ingresso deve essere protetta da un fusibile CC classificato gPV all’interno della scatola di combinazione, come previsto dalla norma NEC 690.9. Se una stringa presenta un guasto, le altre due stringhe reimmettono corrente nella stringa guasta. Ad esempio, con pannelli da 5 ampere, la corrente di guasto disponibile proveniente da due stringhe è di 10 ampere. Il fusibile deve interrompere questa corrente inversa per prevenire il surriscaldamento e il rischio di incendio.
La scatola di combinazione fornisce inoltre un unico punto di sezionamento per il campo fotovoltaico, come previsto dalla norma NEC 690.15. L'uscita in corrente continua deve essere dotata di un sezionatore sotto carico visibile dalla scatola. Ciò garantisce la sicurezza durante gli interventi di manutenzione.
Questo esempio illustra il principio: la scatola di combinazione somma in parallelo la corrente mantenendo la tensione della stringa in serie. I fusibili per ogni stringa e l'unico sezionatore rendono la configurazione sicura.
Una scatola di combinazione collega i pannelli solari in serie o in parallelo per unire in modo sicuro più stringhe in serie in un’unica uscita in parallelo. Questa flessibilità consente di soddisfare con precisione i requisiti di tensione e corrente del proprio impianto. La scatola non è solo comoda, ma è fondamentale per la sicurezza. Fornisce fusibili per ogni singola stringa, protezione contro la corrente inversa e un unico punto di disconnessione per l’intero impianto solare.
Prima di scegliere il metodo di cablaggio, controlla le specifiche di ingresso del tuo inverter. Utilizza sempre una scatola di combinazione quando colleghi in parallelo stringhe in serie. I tuoi pannelli dipendono da questa protezione.
Conclusione
A Scatola di combinazione fotovoltaica Normalmente non è questo a determinare se i pannelli solari siano collegati in serie o in parallelo. Infatti, i pannelli solari vengono solitamente collegati in serie per formare stringhe fotovoltaiche, aumentando così la tensione della stringa, mentre la scatola di combinazione fotovoltaica riunisce più stringhe in parallelo per aumentare la corrente disponibile e semplificare il collegamento all’inverter.
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Domande frequenti
Perché ogni stringa in serie richiede un fusibile dedicato all'interno della scatola di combinazione?
In assenza di fusibili per singola stringa, una stringa difettosa diventa un percorso di corrente inversa. Le altre stringhe collegate in parallelo convogliano la corrente all’indietro attraverso quel circuito danneggiato. Il calore si accumula rapidamente. Il fusibile interrompe questo flusso, isolando il problema prima che si sviluppi un incendio. Questa protezione soddisfa i requisiti dell’articolo 690.9 del NEC per gli impianti fotovoltaici.
Perché scegliere il cablaggio in serie per i cavi di lunghezza elevata che arrivano alla scatola di combinazione?
I collegamenti in serie aumentano la tensione mantenendo costante la corrente. Una tensione più elevata consente di trasmettere la stessa potenza con una corrente inferiore. Una corrente inferiore genera meno calore nei conduttori. È possibile utilizzare fili di rame più sottili senza una caduta di tensione eccessiva. Questo approccio riduce significativamente i costi dei materiali quando l’impianto fotovoltaico è situato lontano dall’inverter.
Perché utilizzare collegamenti in parallelo nella scatola di combinazione per gli impianti a batteria?
I gruppi di batterie a bassa tensione richiedono un allineamento preciso della tensione. Il collegamento in parallelo mantiene costante la tensione aumentando al contempo la corrente. Un sistema a bassa tensione accetta più stringhe alla stessa tensione nominale. Ogni stringa aggiuntiva aumenta la corrente di carica senza superare la tolleranza della batteria. La scatola di combinazione gestisce questi rami paralleli in modo sicuro grazie a fusibili individuali.
Perché le condizioni di ombreggiamento influenzano la scelta tra collegamento in serie e in parallelo?
L'ombra su un pannello in una stringa in serie limita la corrente dell'intera stringa. Il collegamento in parallelo isola il contributo di ciascun pannello. Un pannello in ombra riduce solo la propria produzione. Gli altri pannelli continuano a produrre la piena potenza. Questa resilienza è importante per i tetti con camini o alberi che proiettano ombre intermittenti sull'impianto solare.
