Come sfruttare l’energia solare in casa – Parte 2 (ottimizzazioni)

Nella prima parte del nostro mini-corso abbiamo visto come installare un semplice ma funzionale impianto a energia solare. In questo secondo tutorial vediamo come migliorare le prestazioni e come risolvere alcuni problemi comuni permettendoci di migliorare la produzione di energia gratuita.

Intanto, se non hai letto la prima parte o non hai familiarità con alcuni dei concetti presentati, ti invito a leggerla a questa pagina.

Come evitare che la batteria si scarichi di notte (installazione del diodo)

Uno dei problemi più comuni che riscontro sui pannelli solari economici è la perdita di tensione che avviene di notte. Ciò che tipicamente succede e che se al tramonto la batteria ha una tensione ben sopra ai 12.5 Volt, la mattina successiva la trovi scarica ossia con tensione sotto gli 11 Volt.

Ciò è dovuto al fatto che la corrente scorre sempre da una zona dove il potenziale è più alto a una zona dove il potenziale è più basso. Mentre sotto la luce del sole all’uscita del pannello solare puoi misurare 20 Volt, quando è buio il pannello mostra un potenziale vicino ai zero volt, quindi si ha il fenomeno inverso a quello che abbiamo di giorno: la corrente fluisce dalla batteria attraverso la centralina di carica verso i pannelli, che probabilmente la sprecano producendo calore.

Se riscontri questo problema nel tuo impianto la soluzione è molto semplice: Basta inserire un diodo nel circuito per impedire questi reflussi di energia.

Materiale richiesto

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  Un diodo (consigliato 45 V 10 A), per ciascun pannello

• Saldatore a stagno
• Tubetto di plastica termorestringente o nastro isolante

Montaggio

Un diodo è un semplice dispositivo elettronico che lascia scorrere la corrente solo in un verso. Dopo alcune ricerche ne ho trovati in vendita su Amazon (trovi il link in fondo) in confezione da 20 ma se riesci a trovarlo in un negozio di componenti elettronici spendi ancora meno perché puoi acquistarne uno soltanto. Attenzione ad acquistare un diodo capace di sopportare la tensione con cui abbiamo a che fare: io ho acquistato diodi 45V 10A e funzionano bene sui pannelli di cui ho parlato.

Il diodo va saldato lungo il cavo che connette il pannello all’impianto, considerandone il verso. Se lo monti a rovescio, infatti, la corrente non scorrerà più verso la centralina. Determinare il verso è semplice: ogni diodo ha un lato marcato con una linea (è il +) e se viene montato sul cavo rosso/positivo quel lato deve stare dalla parte della batteria.

Salda dunque il diodo sul cavo e, per evitare che il positivo tocchi pareti scaricando la corrente a terra, ricopri il terminale metallico con un tubicino di plastica termorestringente o, in mancanza di questa, del nastro isolante.

Fatto questo, noterai che di notte (finalmente!) la batteria mantiene la sua carica.

In caso di montaggio di più pannelli in parallelo (vedi sotto) montando un diodo per ogni pannello eviterai fastidiosi cali di prestazioni in caso uno dei pannelli vada in ombra.

Come fissare i pannelli solari fuori da una finestra

Nella installazione di cui abbiamo parlato nella prima parte abbiamo sorvolato su questo aspetto ma è evidente che un pannello solare appoggiato alla bell’e meglio su un davanzale non sia una soluzione definitiva: oltre a bloccare parzialmente la vista e oscurare la finestra potrebbe, in caso di vento, venire strappato via e cadere. Ecco perché è necessario perfezionare l’installazione con una soluzione più sicura.

Per chi abita in condominio, il fissaggio alla finestra o a un balcone consente di evitare fastidiose lungaggini come la richiesta di permessi per l’installazione fissa sul tetto. La soluzione che mostro qui è una idea che consente una installazione comoda e sicura evitando interventi di fissaggi complessi alla muratura.

A fianco vedi lo schema della soluzione proposta.

Si tratta di costruire una barra a cui saranno appesi i pannelli. La barra infine andrà appesa sotto al davanzale o al parapetto del balcone con due fissaggi agganciabili sufficientemente resistenti, nel caso del davanzale, dovendo sporgere, li realizzeremo con due tiranti in filo di ferro zincato.

La natura “sganciabile” di questa semplice struttura la rende esente da obblighi (salvo casi molto particolari in cui la facciata del palazzo vada lasciata sgombra, ovviamente).

Prima di costruire tutto accertati che il cavo elettrico in uscita dal pannello possa entrare in casa consentendoti di chiudere la finestra. Di solito il cavo è abbastanza sottile per cui rimane premuto nella guarnizione e la finestra si chiude comunque. Se hai finestre con struttura rigida e senza passaggi sconsiglio di forarle: meglio cercare di fissare i pannelli altrove, magari su un parapetto del balcone.

Materiale richiesto

• Una barra di legno sezione 4 x 2 cm. Opzionalmente, meglio comprarne due, con la seconda realizzeremo dei distanziatori
• 2x occhielli a vite autofilettante
• (per ogni pannello solare) 2x appendini robusti per cornice da quadro
• (solo se vuoi appendere fuori da un davanzale) Filo di ferro zincato robusto. Va bene anche quello con cui sono fatte le grucce della tintoria
• Fascette di plastica, per fissare ogni pannello

Quanto sopra si trova facilmente in ferramenta, con la sola eccezione della barra di legno che io trovo allo store bricolage Tecnomat a 1 Euro (barra di 1 metro). La misura che ho dato per la barra è indicativa, se le dimensioni sono diverse non cambia granché.

Costruzione e montaggio

Si comincia dalla barra di legno.

Prima di tutto pianfica dove avvitare gli appendini (in azzurro nello schema) a seconda di quanti pannelli vuoi posizionare. Considerando che i pannelli di cui ho parlato sono 33 x 40 cm in una barra di 1 metro ce ne stanno comodamente 3. Puoi iniziare con un solo pannello montato al centro poi, più avanti, potrai aggiungere altri pannelli sempre sulla stessa barra.

I pannelli di cui parlo arrivano già con fori nella cornice, in questi puoi fare passare comodamente una fascetta. I pannelli non vanno montati subito, meglio montarli per ultimi, ma è bene decidere subito dove saranno posizionati lungo la barra.

 

Essendo la cornice dei pannelli in alluminio sottile, se i fori non dovessero esserci sarà facile realizzarli. Se non hai un trapano o se temi di danneggiare il pannello, pratica ogni foro con un punteruolo e allargalo avvitandoci una grossa vite autofilettante.

 

 

 

Fissati gli appendini alla barra (in azzurro nello schema qui sopra) puoi fissare gli occhielli tramite i quali la barra sarà fissata alla finestra/parapetto.

Avvita i due occhielli nella barra come indicato nello schema, assicurandoti che siano ben fissi.

Se la barra andrà appesa fuori dalla finestra sotto un davanzale, servono ora due tiranti in fil di ferro zincato per poterla agganciare alla finestra. Se appendi la barra a un parapetto puoi farne a meno.

Ogni tirante si può realizzare con un unico pezzo di filo di ferro. Misura quanto è profondo il davanzale prima di tagliare il filo di ferro e taglialo un pò più lungo.

Alle estremità verso la barra consiglio di realizzare un occhiello modellando e attorcigliando il filo con una pinza. In questo modo potrai fissare il tirante alla barra con altre due fascette, una per parte, che permetteranno di correggere l’inclinazione se necessario.

Prima di fissare il pannello o i pannelli alla barra e appendere fuori il tutto, dovrai probabilmente sciogliere un nodo essenziale: come fissare i tiranti alla finestra.

 

 

Qui è impossibile dare una soluzione valida per tutti i casi, la soluzione va pensata e ragionata sul caso specifico. Indico alcuni spunti:

• Guarda se la finestra ha fori o appigli naturali che si possono sfruttare. Su una struttura con piccoli fori pensati per far defluire acqua piovana ho utilizzato dei gancetti con dei piccoli moschettoni agganciati ai tiranti tramite due occhielli supplementari, dalla parte della finestra. Questo mi permette di agganciare/sganciare tutta la struttura con grande semplicità se voglio aggiungere dei pannelli in un secondo tempo.
• Se il tirante è abbastanza lungo, puoi modellarlo con le pinze e realizzare un gancio per la finestra stessa
• In caso in cui non sia un problema, puoi fissare due ganci a occhiello con tassello nel lato della finestra.

Il cavetto che esce dai pannelli è di solito talmente sottile che è possibile chiudere la finestra facendolo passare all’interno.

Prima di legare i pannelli alla barra, può essere una buona idea applicare un piccolo distanziatore che li tenga inclinati verso il sole per aumentare l’efficienza. Se hai seguito il mio consiglio e hai comprato una barra di legno in più, taglia un pezzo di legno lungo 13-14 cm e fissalo in fondo al pannello solare con una vite autofilettante. Anche qui come sopra, se non c’è il foro puoi praticarlo tu nella cornice di alluminio.

Una volta che sei pronto/a per agganciare la barra fuori dalla finestra o parapetto, puoi legare i pannelli alla barra facendo passare una fascetta negli appendini, e sei a posto. Le fascette conviene stringerle dopo aver appeso il tutto, in modo da regolare l’inclinazione tirando le fascette.

Come collegare più pannelli incrementando l’energia elettrica accumulata

Un altro problema comune all’inizio è che non riesci ad accumulare abbastanza energia elettrica per gli utilizzi che vorresti. Inizi a sfruttare il tuo impianto quando la centralina segna 13.5 Volt e poco dopo di ritrovi sotto gli 11 Volt.

E’ il segnale che il pannello non riesce a caricare la batteria a una velocità almeno pari a quella con cu la scarichi. E’ opportuno allora, avendone la possibilità, collegare altri pannelli che renderanno la ricarica più rapida. Il sistema mostrato qui è modulare, per cui è possibile (sempre entro certi limiti) aumentarne la potenza in modo graduale controllando sia la spesa che la resa pratica.

In serie e in parallelo

Come altri dispositivi (batterie, per esempio), anche i pannelli che hanno un uscita + e una uscita -, si possono collegare o in serie o in parallelo. Cerchiamo di capire l differenze.

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  In serie: collega il negativo del pannello n.1 al positivo del pannello n. 2. Alla centralina va il positivo di 1 e il negativo di 2. In questo modo le tensioni si sommano, mentre l’intensità di corrente sarà un valore intermedio tra quelle dei due pannelli. Attenzione, la centralina gestisce la tensione fino a un certo valore, superandolo si danneggia.

 

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  In parallelo: Collega positivo con positivo, negativo con negativo: In questo modo la tensione sarà una media delle due in unscita dai pannelli, mentre l’intensità di corrente sarà la somma delle due.

 

 

 

Il collegamento in parallelo è quello che consiglio per aumentare la resa dell’impianto aggiungendo pannelli senza rischiare di uscire dai limiti di tensione/volt della centralina.

In accordo con quanto visto sopra, è opportuno montare su ciascun cavo positivo il diodo, perché permette di “scollegare” automaticamente un pannello dall’impianto quando questo non produce, evitando che vada a influenzare la tensione media abbassando le prestazioni dell’insieme.

Il collegamento in parallelo conviene farlo montando a ogni cavo di collegamento un jack connettore e usare dei raccordi fatti a “Y” appunto per consentire il collegamento in parallelo.

Nella mia installazione conomica ho usato normali jack 5.5 / 2.1 mm anche perché alcuni pannelli arrivano con questi già montati. E facile costruire un raccordo a “Y” usando due raccordi femmina un raccordo maschio. Su Temu si trovano confezioni da 5 maschi e 5 femmine a prezzo irrisorio.

I connettori appositi per impianto solare sono un pò più costosi ma si trovano in commercio già i connettori a “Y” pronti da utilizzare.

Sicurezza

• Anche per quanto riguarda l’intensità di corrente la centralina ha un limite (il modello meno potente ha 60 A) quindi raccomando di mantenersi sempre al di sotto. Verifica quale limite ha la centralina che stai usando, le specifiche di max Volt e Ampere sono solitamente indicate.
• Cavi: Aumentando l’intensità di corrente i cavi si riscaldano. Durante il funzionamento a pieno regime verifica che il cavo non inizi a scaldare troppo.

Guida agli acquisti

• Diodi 45V 10A, su Amazon
• Connettori jack 5.5 / 2.1 mm femmina e maschio, su Temu

La seconda parte del tutorial sull’energia solare si conclude qui.

Nella prossima parte vedremo come sfruttare meglio l’energia accumulata, e faremo qualche considerazione sul risparmio che si può ottenere.

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