I 7 errori più comuni nella progettazione ed installazione di un impianto fotovoltaico residenziale

Dalla mia esperienza lavorativa in ambito fotovoltaico, ho notato che esistono alcuni errori piuttosto comuni e ricorrenti, alcuni facilmente riscontrabili altri più nascosti che magari si manifestano solo dopo tanto tempo.

Tra quelli più “visibili”, c’è ad esempio, l’errato collegamento del TA (come spiegherò meglio nell’articolo), che può portare al mancato funzionamento della batteria di accumulo, già da subito, appena l’intero impianto viene attivato, cosa immediatamente visibile all’utente: la batteria è come morta, non carica e non scarica mai.

Ma ci sono errori più subdoli, che inducono a malfunzionamenti che, per essere diagnosticati, necessitano di un’attenta analisi dei grafici del monitoraggio o addirittura dell’intervento del produttore, il quale, ovviamente, ha più dati a disposizione che gli arrivano dall’inverter. In questi casi, il proprietario dell’impianto, potrebbe non notare problemi anche per mesi.

Questo è il caso, ad esempio, se c’è un taglio di produzione che si manifesta su alte potenze, in inverno, potremmo non verificarlo; se si è allacciato l’impianto a novembre, l’anomalia inizierà ad essere insistente ad aprile o maggio.

Impianti fotovoltaici: le definizioni

Introduciamo velocemente i componenti principali di un impianto fotovoltaico, perché ci servirà anche per comprendere gli errori di progettazione ed installazione:

• Pannelli fotovoltaici (o più correttamente moduli fotovoltaici): organizzati in stringhe, ossia più moduli collegati in serie che formano una stringa. In un impianto c’è minimo una stringa, negli impianti residenziali, molto spesso ce ne sono due.
  
• Ottimizzatori di potenza: non sempre presenti, permettono di spostare l’MPPT (per MPPT vedi oltre) a livello di singolo modulo, come se avessimo un MPPT per ogni modulo, svincolando il modulo fotovoltaico stesso dal resto della stringa ed impedendo ad altri moduli meno performanti di abbassare la sua produzione. Solitamente uno per modulo (ma ci sono varie casistiche).
  
• Quadro DC: le stringhe (ossia il positivo ed il negativo risultanti dal collegamento in serie) vengono portate giù dal tetto, tramite le cosiddette calate, cavi solari che arrivano al quadro DC, che contiene un interruttore di manovra, o un magnetotermico, e uno scaricatore di sovratensione (alcuni inverter hanno gli scaricatori interni, per cui si potrebbe evitare di metterlo nel quadro di stringa, se il produttore esplicita di optare per questa scelta); fusibili e diodi, ormai, nei quadri DC, non si vedono più.
  
• Inverter: convertitore di energia da continua ad alternata che si adatta alle specifiche di rete tramite una protezione di interfaccia interna; l’inverter ha all’interno, tra le altre cose, le logiche di funzionamento dei moduli fotovoltaici, tramite gli MPPT, che vedremo dopo cosa sono, la sua elettronica di conversione e la protezione di interfaccia, che serve a rilevare ogni anomalia di rete ed a bloccarsi ogni volta che ne rileva una, compresa, ovviamente, la mancanza tensione, motivo per cui, quando c’è un blackout, non possiamo usare il nostro impianto fotovoltaico, neanche se ha le batterie, come, purtroppo, molti danno per scontato (fatti salvi i casi in cui esiste la funzione EPS sull’inverter, ma non sempre è utilizzabile senza altri interventi di predisposizione dell’impianto elettrico). Appena “va via la luce”, l’impianto smette di funzionare, grazie all’intervento della protezione di interfaccia, nel rispetto, in Italia, della CEI 0-21, la quale dà le soglie di tensione e frequenza che l’inverter deve verificare COSTANTEMENTE durante il suo funzionamento normale.
  
• Quadro AC: contiene gli organi di manovra per sezionare il contatore di produzione, detto M2, del gestore elettrico (ad esempio Enel, A2A, Hera, ecc..); sono un magnetotermico differenziale in classe A (la classe è molto importante per non avere un’alterazione nel comportamento del differenziale dovuto alla componente continua che “sporca” l’alternata quando viene prodotta dall’inverter) ed un magnetotermico.
  
• Contatore M2: misura solo la produzione, verificabile premendo fino alla voce IMMISSIONI
  
• Contatore M1: detto anche di scambio, perché misura sia i prelievi che le immissioni.
  
• L’accumulo: ci sono vari modi per collegarlo, varie tipologie di tensione. Ormai ci sono anche molte soluzioni integrate dove l’accumulo è collegato all’inverter che ne gestisce le logiche.
  
• Il meter ed il TA: nel caso monofase il TA è uno (molto spesso). Parleremo di questo componente nel paragrafo successivo, perché molti errori si concentrano proprio sul montaggio del TA infatti, sfortunatamente, si può sbagliare in molti modi.
  
• Monitoraggio: Ormai da qualche anno, tutte marche di inverter danno la possibilità all’utente, o alle ditte installatrici, di controllare dalla produzione, immissione in rete e flussi di energia in generale fino ad arrivare alla verifica di molti parametri elettrici direttamente da un sito web apposito o dal proprio cellulare tramite un’app dedicata con vari gradi di privilegio che permettono di far vedere i parametri in base alle competenze dell’utente del monitoraggio, ad esempio, per impedire al proprietario dell’impianto (spesso non “del mestiere”) di modificare parametri vitali dell’inverter.

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Quali sono le principali casistiche di errore di un impianto fotovoltaico

Parliamo ora delle casistiche più comuni di errore degli impianti fotovoltaici.

1. Caricare un MPPT di un inverter con potenza arbitraria

Gli inverter fino a 6 kW (ma, in generale, anche quelli di taglia superiore, in base alla specifica scheda tecnica) hanno molto spesso 2 MPPT (anche detti canali) indipendenti.
MPPT significa Maximum Power Point Tracking, o inseguitore del punto di massima Potenza, tramite il quale l’inverter è in grado di massimizzare la potenza prodotta dalla stringa fotovoltaica.

Può capitare, soprattutto con i nuovi moduli fotovoltaici ad alta potenza, di decidere di metterli tutti su una stringa collegata ad un MPPT, perché, si pensa ‘ sommo la tensione di pochi moduli, quindi sono molto al di sotto della tensione massima ammissibile dall’ingresso dell’inverter’: Errore.

Sebbene sia vero che la tensione massima ammissibile possa essere rispettata, non è l’unica verifica che si deve effettuare, è anche importantissimo NON SUPERARE la POTENZA massima accettata dal canale (MPPT), altrimenti l’inverter TAGLIA la potenza in esubero e la dissipa in calore! Ciò è molto pericoloso (rischio incendio), oltre ad usurare eccessivamente l’inverter e limitare fortemente la produzione.

Nello specifico, l’MPPT accetta una serie di parametri che sono: un range di tensione, una corrente massima, una potenza massima (con valori dipendenti dalla marca e modello dell’inverter).
Per decidere quante stringhe fare, è necessario verificare questi tre parametri.

Questi calcoli, devono essere implementati usando configuratori (software gratuiti) prodotti dalla casa produttrice dell’inverter, ciò riduce drasticamente il rischio di errore, oppure esistono vari software a pagamento per gestire tutta la progettazione del fotovoltaico.

Laddove, sebbene sia richiesto nel caso in questione, non fosse proprio possibile fare due stringhe, alcuni inverter, ma va verificato con il produttore dell’inverter, consentono la connessione di una stringa unica sdoppiandola su due canali tramite connettore ad Y: in tal caso, i canali dovranno lavorare in configurazione parallelo (non indipendente, vedi punto 3).

2. Utilizzo del TA in maniera errata: caso 1

Cosa è un TA
Il TA ha l’aspetto di un anello di plastica con una clip che permette di aprirlo e chiuderlo con un cavetto di segnale che esce dal corpo in plastica; è detto trasformatore amperometrico, pinza amperometrica, CT o toroide e serve a misurare i flussi di energia che consentono alla centralina dell’inverter di sapere quando caricare le batterie, quando scaricarle, quando immettere energia in rete ed a dare tutti i dati di flusso energetico al monitoraggio, consultabile via sito web o via app dal proprio cellulare.

Spesso mi capita di vedere dal monitoraggio, che il consumo dell’utenza segua esattamente la produzione: avviene perché si è posizionato il TA nel posto o sul cavo sbagliato.

Come regola generale, il TA va posto sul/sui cavi (in base al caso specifico) dove fluisce TUTTA l’immissione in rete e TUTTO il prelievo della casa. La freccia sul TA, normalmente va verso il carico (ossia la casa, l’utente). Riferirsi, comunque, sempre al manuale dell’inverter, che specifica il comportamento del componente di cui stiamo parlando, il TA appunto e come montarlo.

Ad esempio, il TA di una nota marca che uso ultimamente deve abbracciare sia l’immissione che il prelievo.
Quindi, consideriamo la montante tra contatore di scambio (M1) e quadro generale del cliente e posizionando il parallelo tra impianto fotovoltaico e rete su tale montante, il TA va posizionato tra il parallelo suddetto ed il contatore M1 e dovrà includere un solo cavo, la sola fase.

Esistono altre casistiche in cui il prelievo dell’utenza e l’immissione, si trovano, nel punto di inserzione del TA, su DUE cavi DIVERSI, in questo caso, il TA dovrà includere 2 fasi (o anche di più se i circuiti di prelievo sono più di uno), ossia l’immissione, più tutti i circuiti di prelievo.

3. Utilizzo del TA in maniera errata: caso 2

Ho visto più volte, negli impianti monofase, l’inclusione del neutro insieme alla fase all’interno dell’anello toroidale. Ciò è sbagliato, in quanto nella fase e nel neutro i flussi di corrente sono opposti e generano flussi magnetici uguali e contrari. Il toroide legge il flusso complessivo che, quindi, è nullo.

4. Utilizzo del TA in maniera errata: caso 3

Il TA ha un cavo di segnale che lo collega al meter, che può essere interno o esterno all’inverter.
Ogni casa costruttrice dà le sue specifiche istruzioni, che possono variare anche di molto.

Per alcune marche e modelli il TA può essere modificato in lunghezza (usando il cavo con le specifiche consigliate dal produttore del componente), tante volte accade quando il meter è interno all’inverter, anche perché, altrimenti, non ci sarebbe modo di posizionarlo dove è necessario; in altri casi, il cavo del TA, non può essere modificato in alcun modo, perché il segnale analogico che passa all’interno cambierebbe (a causa della caduta di tensione) ed altererebbe la scala letta dal meter, in questi casi, però, si può modificare il cavo del meter esterno, che può avere anche lunghezze importanti, a patto però, di usare il giusto cavo, (tipologia, sezione , schermatura, ecc..) INDICATO dal produttore del componente o dal produttore dell’inverter. Ciò è fondamentale per evitare interferenze al segnale, normalmente abbastanza debole.

Spesso, il risultato di questo errore è una lettura sballata dei valori, che può apparire anche casuale, nel caso di interferenze.

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