Come fondere correttamente un sistema solare

I pannelli solari sono recentemente diventati molto più comuni poiché le persone in tutto il mondo iniziano a spostarsi verso uno stile di vita più verde e più sostenibile. Per uscire dalla rete è necessario che alcune persone siano in grado di svolgere le proprie faccende domestiche e, in circostanze come questa, è essenziale sapere come cablare correttamente i pannelli solari. 

Nella maggior parte dei casi, è necessario un fusibile del sistema solare tra un pannello solare e il suo controller di carica perché si fonde e protettori proteggere il cablaggio dal surriscaldamento. In questo modo si evita anche che gli apparecchi prendano fuoco o si danneggino in caso di cortocircuito. Tuttavia, se i pannelli solari sono cablati in serie, raramente è necessario un fusibile.

Che cos'è un fusibile solare?

Il fusibile solare è un tipo di fusibile appositamente pensato per i sistemi di energia solare, funge da linea di difesa critica contro i guasti elettrici nel sistema solare. Sono progettati per proteggere l'apparecchiatura solare da surriscaldamento, sovraccarico o cortocircuiti che potrebbero verificarsi. Quando si verifica un guasto elettrico, il fusibile agisce come un anello debole nel circuito, sciogliendo e interrompendo la connessione per impedire il flusso di corrente eccessiva. Il fusibile solare può essere scelto in base a diversi fattori quali dimensioni e forma fisica, amperaggio, capacità di interruzione e molti altri.

Senza un uso corretto dei fusibili, un cortocircuito o un sovraccarico possono causare il surriscaldamento dei cavi, lo scioglimento dell'isolamento e persino l'insorgere di un incendio. I fusibili aiutano a mitigare questi rischi interrompendo rapidamente il flusso di elettricità prima che si verifichino danni. Proteggono inoltre i pannelli solari dalla corrente inversa, che può verificarsi quando un pannello diventa ombreggiato o difettoso, causando potenzialmente l'assorbimento di corrente da altri pannelli nella stringa.

Quando fondere i pannelli solari

Il NEC fornisce linee guida per la fusione dei pannelli solari in base alla corrente di cortocircuito (Isc) dei pannelli. La norma richiede che il valore nominale del fusibile sia almeno pari al 156% della Isc del pannello. Ad esempio, se un pannello solare ha un Isc di 10 A, la potenza nominale minima del fusibile sarebbe 15.6 A, arrotondata per eccesso alla dimensione standard successiva del fusibile di 20 A.

Cablaggio in serie: situazioni in cui non è necessario creare fusibili

Quando i pannelli solari sono collegati in serie, la corrente che scorre attraverso ciascun pannello è la stessa. In questa configurazione, un solo fusibile all'estremità della stringa è solitamente sufficiente per proteggere l'intero array. Non è necessario che il pannello solare sia dotato di fusibile se la corrente di cortocircuito del pannello solare è inferiore al valore nominale massimo del fusibile in serie del pannello solare. Per i seguenti motivi, la fusione di questo tipo di array non comporta alcuna protezione o vantaggio aggiuntivo:

Tre pannelli da 200W sono collegati in sequenza. Ogni pannello solare ha un valore nominale massimo del fusibile in serie di 15 A e una corrente di cortocircuito in serie massima di 10.2 A, 9.8 A e 9.8 A, rispettivamente.

Dato che il valore nominale massimo del fusibile in serie è 15 A, possiamo presumere che i cavi interni, i diodi, le connessioni e altre parti del pannello solare reale possano sopportare una corrente massima di 15 A.

Poiché la corrente di cortocircuito dell'array è 10.2 A, è ragionevole affermare che se si verificasse un cortocircuito o un altro malfunzionamento all'interno di uno dei pannelli solari, il pannello sarebbe attrezzato per gestire la situazione perché la corrente di cortocircuito non può superare la fusibile massimo del pannello.

Alla fine non permetterà mai alla miccia di saltare. Fai in modo che il fusibile resista costantemente a fastidiosi colpi quando funziona normalmente. Per questo motivo, in questa situazione non è necessario un fusibile, secondo il codice.

Cablaggio in parallelo: quando è necessario il fusibile

Tuttavia, quando i pannelli solari sono collegati in parallelo, ciascuna stringa trasporta la propria corrente. In questo caso sono necessari dei fusibili per ogni stringa parallela per evitare che un cortocircuito in una stringa possa influenzare le altre. Il NEC richiede che ciascuna stringa collegata in parallelo sia dotata di fusibili individualmente, con la potenza nominale del fusibile che non superi la potenza massima del fusibile in serie dei pannelli.

DOVE FUSARE?

Esistono tre diverse posizioni in cui è possibile installare il fusibile nei pannelli solari. Il primo è tra il banco batterie e il regolatore di carica. In secondo luogo, può essere posizionato tra il regolatore di carica e i pannelli solari. Infine, il fusibile può essere presente anche tra l'inverter e il banco batterie.

Un fusibile o un interruttore installato tra il regolatore di carica e il banco batterie può proteggere da cortocircuiti e sovraccarichi. Questo fusibile deve essere dimensionato per gestire la massima corrente in uscita dal regolatore di carica.

Il fusibile tra il regolatore di carica e il pannello solare funziona in modo efficiente per proteggere dal surriscaldamento dei cavi e allo stesso tempo protegge l'apparecchio da eventuali danni.

Un fusibile o un interruttore installato tra il banco batterie e l'inverter può anche proteggere da cortocircuiti e sovraccarichi. Il fusibile deve essere dimensionato per gestire il massimo assorbimento di corrente dell'inverter.

Di quale tipo/dimensione di fusibile abbiamo bisogno?

Per impianti fotovoltaici (FV). per funzionare in modo sicuro, affidabile ea lungo termine, i fusibili devono essere adeguatamente dimensionati. Contrariamente alle consuete applicazioni di distribuzione e controllo dell'energia elettrica, i fusibili del sistema solare sono soggetti a circostanze speciali. L'esposizione a lungo termine a fattori ambientali può portare a temperature ambiente aberranti, che a loro volta influiscono sulla scelta dei conduttori, sul dimensionamento e sulle prestazioni dei fusibili. 

Inoltre, PV i moduli producono correnti continue, a differenza dei circuiti tradizionali, che sono tipicamente dimensionati in base a carichi continui, richiedendo ulteriori considerazioni per il dimensionamento dei fusibili. Date queste circostanze, una tecnica speciale per il dimensionamento del solare si fonde PV sistemi è richiesto.

Fusione dei pannelli solari 

I pannelli solari commerciali con oltre 50 watt utilizzano cavi di calibro 10 in grado di sopportare flussi di corrente fino a 30 amp. In questi casi, il fusibile non è necessario se i pannelli sono collegati in serie. Tuttavia, la situazione cambia notevolmente quando i pannelli sono interconnessi in parallelo. Ad esempio, se sono presenti quattro pannelli, ciascuno valutato per 15 A, un cortocircuito in uno di essi potrebbe far sì che tutti i 60 A siano diretti al pannello in cortocircuito. Ciò farà sì che i cavi che conducono a quel pannello ricevano una corrente significativamente maggiore di 30 A, causando potenzialmente l'incendio della coppia di cavi. Pertanto, nei collegamenti in parallelo, è fondamentale installare fusibili su ciascun pannello per evitare un flusso di corrente eccessivo che può portare a surriscaldamento e pericolo di incendio.

Fusibile per una scatola parallela/combinatrice

A scatola combinatore viene utilizzato in un sistema parallelo per contenere i fusibili e gli interruttori per ciascun pannello nonché uno o più fusibili “combinati” che si collegano al regolatore di carica o all'inverter di connessione alla rete. Dobbiamo innanzitutto calcolare la corrente nel caso peggiore che fluirà in base ai nostri pannelli esclusivi prima di dimensionare questo fusibile/interruttore “combinato”. È importante notare che l'amperaggio totale di tutti i fusibili nella scatola combinatrice non deve superare il valore nominale di ingresso massimo del regolatore di carica o la portata dei cavi che partono dalla scatola combinatrice.

Caricabatterie per fusibile o interruttore della batteria

Perché gli amplificatori del caso peggiore che fluiscono da e verso a Ampiezza di impulso modulata (PWN) il regolatore di carica è lo stesso, le dimensioni del fusibile e del filo possono corrispondere. Al contrario, i regolatori di carica MPPT hanno la capacità sia di ridurre la tensione che di aumentare la corrente che scorre tra il regolatore e il banco batterie, rendendo necessario un ricalcolo della dimensione esatta del filo e del fusibile o consultando il manuale del regolatore di carica. Per il loro regolatore di carica Solar Boost 50 (amp), ad esempio, Blue Sky consiglia di installare un fusibile/interruttore da 60 amp tra il dispositivo e la batteria. Ancora una volta, scegli un filo con la valutazione corretta.

Fusibile tra il banco batterie e l'inverter

L'ultimo fusibile o interruttore tra il banco batterie e l'inverter deve essere dimensionato in base alla potenza nominale continua dell'inverter e alla massima sovracorrente che può gestire. Consultare le specifiche del produttore dell'inverter per determinare la dimensione appropriata del fusibile o dell'interruttore. Come regola generale, il fusibile dovrebbe avere una potenza nominale compresa tra 1.25 e 1.5 volte la corrente nominale continua dell'inverter. Ad esempio, se il tuo inverter ha una potenza nominale continua di 2000 W a 24 volt, la corrente continua sarà 2000 W ÷ 24 V = 83.3 A. In questo caso, sceglieresti un fusibile o un interruttore con una potenza compresa tra 105 A e 125 A.

Strumenti necessari 

• Cercatore angolare
• Livello siluro
• Nastro di pesce
• linea di gesso
• Trapano avvitatore a batteria (14.4 V o superiore), più batterie
• Punte Unibit e multiple (legno, metallo, muratura)
• Hole saw
• Perforatore
• Chiave dinamometrica con bussole profonde
• Giradadi 
• Spellafili
• Crimpatrici
• Pinze ago
• Pinze da guardalinee
• Pinza a snodo
• Tagliacavi piccoli
• Tagliacavi di grandi dimensioni
• Multimetro AC/DC
• Seghetto a mano
• Misura di nastro
• Coperta, cartone o plastica nera 
• Prolunghe per impieghi gravosi
• Pistola per silicone
• Estrattori di fusibili

Differenze tra fusibili e interruttori

Fusibili e interruttori servono entrambi a proteggere il tuo sistema solare da guasti elettrici, ma funzionano in modi leggermente diversi. I fusibili sono dispositivi monouso che fondono e interrompono il circuito quando incontrano una situazione di sovracorrente. Una volta che un fusibile si brucia, deve essere sostituito.

Gli interruttori automatici, invece, possono essere ripristinati dopo lo sgancio. Usano un interruttore meccanico per interrompere il circuito quando viene rilevata una sovracorrente. Una volta risolto il guasto, è possibile ripristinare l'interruttore, ripristinando l'alimentazione al circuito.

Nei sistemi solari, i fusibili sono più comunemente utilizzati per correnti più piccole, come nelle stringhe di pannelli solari o tra il regolatore di carica e la batteria. Gli interruttori vengono spesso utilizzati per applicazioni a corrente più elevata, ad esempio tra il banco batterie e l'inverter.

Selezione del tipo di fusibile appropriato

Quando si selezionano i fusibili per il proprio sistema solare, è importante scegliere il tipo e la dimensione corretti. I tipi più comuni di fusibili utilizzati nelle applicazioni solari sono:

• Fusibili ANL (a lama): questi fusibili sono comunemente utilizzati nei circuiti di batterie e inverter e sono disponibili nelle dimensioni da 20 A a 750 A.
• Fusibili Midget (ATC): questi piccoli fusibili a lama sono spesso utilizzati nelle stringhe di pannelli solari e nelle scatole di combinazione, con dimensioni che vanno da 1 A a 30 A.
• Fusibili a cartuccia: questi fusibili cilindrici sono disponibili in un'ampia gamma di dimensioni e vengono spesso utilizzati in applicazioni ad alta tensione.

Quando si seleziona la dimensione del fusibile, fare sempre riferimento alle linee guida NEC e alle specifiche dei componenti solari. I fusibili devono essere dimensionati per gestire almeno il 156% della corrente prevista, arrotondata per eccesso alla dimensione del fusibile standard successivo.

Errori comuni da evitare durante la fusione di un sistema solare

• Fusibili sottodimensionati o sovradimensionati: l'utilizzo di un fusibile troppo piccolo può provocarne la bruciatura prematura, mentre l'utilizzo di un fusibile troppo grande potrebbe non fornire una protezione adeguata. Dimensionare sempre i fusibili secondo le linee guida NEC e le specifiche dei componenti.
• Trascuratezza del fusibile dei pannelli collegati in parallelo: ciascuna stringa collegata in parallelo deve essere dotata di fusibili individualmente per evitare che un cortocircuito in una stringa influisca sulle altre. La mancata fusione delle stringhe parallele può causare danni e rischi di incendio.
• Posizionamento o installazione non corretta dei fusibili: i fusibili devono essere installati il ​​più vicino possibile alla fonte di alimentazione e sempre sul filo positivo. Un posizionamento o un'installazione non corretti possono ridurre l'efficacia del fusibile e potenzialmente causare danni al sistema.

Tecniche corrette per l'installazione dei fusibili

Quando installi i fusibili nel tuo sistema solare, segui queste migliori pratiche:

• Usa il corretto portafusibili o il quadro elettrico per il tipo e la dimensione del fusibile. Per approfondire gli alloggiamenti dei componenti, leggere Portafusibili: tutto quello che devi sapere.
• Installare i fusibili sul filo positivo, il più vicino possibile alla fonte di alimentazione.
• Utilizzare cavi e connettori di dimensioni adeguate, garantendo una connessione salda e sicura.
• Etichettare chiaramente ciascun fusibile o interruttore, indicandone lo scopo e la potenza nominale.
• Mantenere i fusibili e gli interruttori puliti e privi di corrosione, sostituendoli se necessario.

Manutenzione e risoluzione dei problemi

La manutenzione e l'ispezione regolari dei fusibili e degli interruttori solari possono aiutare a prevenire problemi e garantire la longevità del sistema. Periodicamente:

• Ispezionare visivamente fusibili e interruttori per segni di corrosione, danni o surriscaldamento.
• Controllare la tenuta e la pulizia dei collegamenti.
• Testare la continuità dei fusibili utilizzando un multimetro per assicurarsi che siano ancora funzionanti.
• Sostituire eventuali fusibili bruciati o interruttori scattati, indagando sulla causa del guasto prima di ripristinare l'alimentazione.

Se si verificano ripetuti guasti ai fusibili o scatti dell'interruttore, ciò potrebbe indicare un problema più serio con il tuo sistema solare. Consultare un installatore solare o un elettricista professionista per diagnosticare e risolvere il problema.

Conclusione

Qualsiasi sistema di pannelli solari che includa un fusibile tra i pannelli e il controller di carica è altamente consigliato poiché proteggerà gli apparecchi elettrici e i gadget da sovratensioni e impedirà ai cavi di surriscaldarsi o prendere fuoco a causa di una sovracorrente. Anche se un più piccolo PV sistema con pannelli collegati in serie potrebbe non richiedere un fusibile, è sempre consigliabile prevenire che curare. Un fusibile rapido è l'opzione più sicura per il sistema. Fare riferimento a Beny per soluzioni migliori per i sistemi di energia solare.