Quanto deve essere grande un cavo per il fotovoltaico?

Se un cavo solare fotovoltaico è sottodimensionato (numero di diametro non adeguato), presenterà rischi per la sicurezza in quanto potrebbe surriscaldarsi e provocare un incendio. Inoltre, un cavo sottodimensionato avrebbe una caduta di tensione considerevolmente elevata, il che significa che perderebbe molta potenza. Di conseguenza, la batteria potrebbe non ricevere mai una carica sufficiente e il sistema offrirà prestazioni inferiori. Più lungo è un filo, maggiore è la resistenza che offre. Quando un filo produce molta resistenza, scorre meno corrente attraverso di esso. Di conseguenza, meno energia raggiungerà il banco batterie e il sistema solare non funzionerà in modo ottimale.

Perché la dimensione del cavo nel fotovoltaico è importante

I cavi fotovoltaici hanno un isolamento più spesso, che offre una migliore resistenza alle sollecitazioni meccaniche. Inoltre, i cavi fotovoltaici sono più flessibili a temperature più basse e offrono una maggiore resistenza ai raggi UV e persino un certo grado di resistenza alla fiamma. Se hai bisogno di cavi per un sistema FV con una tensione massima di oltre 600 volt, un cavo FV andrà bene. Sono di solito disponibili in 3 tensioni nominali, 600 V, 1 kV e 2 kV.

La scelta delle giuste dimensioni dei cavi nel tuo impianto fotovoltaico è importante sia per le prestazioni che per motivi di sicurezza. Se i fili sono sottodimensionati, ci sarà una significativa caduta di tensione nei fili con conseguente perdita di potenza eccessiva. Inoltre, se i cavi sono sottodimensionati, c’è il rischio che i cavi possano surriscaldarsi al punto da provocare un incendio.

Un filo elettrico trasporta la corrente proprio come un tubo dell’acqua trasporta l’acqua. Maggiore è il diametro del tubo dell’acqua, minore è la resistenza al flusso d’acqua. Inoltre, anche con un tubo di grande diametro, i tubi più corti hanno un flusso migliore rispetto ai tubi più lunghi.

I tubi più lunghi hanno una maggiore resistenza rispetto a quelli più corti dello stesso diametro. I cavi elettrici si comportano allo stesso modo. Se i tuoi cavi elettrici (il calibro di rame) non sono abbastanza grandi o se il cavo è più lungo del necessario, la resistenza è più alta con conseguente meno watt che vanno al tuo banco di batterie o alla rete.

I fili di rame sono dimensionati utilizzando la scala del calibro: American Wire Gauge (AWG). Più basso è il numero del calibro, minore è la resistenza del filo e quindi maggiore è la corrente che può gestire in sicurezza.

I cavi da usare per un impianto fotovoltaico stand-alone a batteria

I pannelli solari fotovoltaici commerciali superiori a 50 watt o giù di lì utilizzano cavi di calibro 10 (AWG). Ciò consente fino a 30 ampere di corrente di fluire da un singolo pannello. Se più pannelli sono combinati in parallelo, è generalmente necessario un set di cavi “combinatore” da tre a otto AWG per trasferire in sicurezza l’alimentazione a un controller di carica.

I cavi dal controller di carica al banco batterie possono generalmente essere dello stesso calibro o più grandi del set principale dell’array fotovoltaico. L’eccezione è quando il regolatore di carica è del tipo in grado di far funzionare un banco di batterie da 12 o 24 volt anche quando l’array fotovoltaico funziona a tensioni più elevate, come 48 V DC e superiori.

Questi regolatori di carica hanno grandi trasformatori che abbassano la tensione ma nel processo aumentano la corrente che va al banco batterie. Occorre fare riferimento al materiale di installazione per il controller di carica scelto quando si seleziona la dimensione del cavo corretta da utilizzare.

I cavi tra le batterie in un banco batterie tendono ad essere i più grandi del sistema poiché vengono utilizzati insieme a un inverter di potenza che a volte può richiedere più corrente di quella che il sistema fotovoltaico può fornire da solo. Questi stessi fili dovranno anche portare la corrente utilizzata contemporaneamente per la ricarica e per l’inversione di potenza.

È molto importante abbinare il calibro e le lunghezze dei cavi quando si combinano le batterie in un banco di batterie. In caso contrario, la durata del banco batterie può essere ridotta e possono verificarsi alcuni problemi di sicurezza.

Scegliere un cavo solare per il tuo pannello solare

Quando si sceglie un cavo solare per il pannello solare, è necessario considerare la potenza nominale del sistema, la tensione di uscita e la distanza tra i pannelli solari e il regolatore di carica.

La potenza e la tensione di uscita determineranno la corrente di uscita del sistema. La corrente di uscita, a sua volta, determinerà la dimensione/spessore/AWG ottimale del filo. Quindi la distanza tra i pannelli solari o i combinatori e il regolatore di carica determinerà la lunghezza del cavo che dovresti scegliere.

La dimensione/spessore/AWG del cavo e la lunghezza del cavo determinano la sicurezza e le prestazioni del tuo sistema di energia solare.

Ecco come funziona il dimensionamento

potenza nominale e la tensione di uscita di un sistema a energia solare determinano la quantità di corrente prodotta dal sistema. Questa corrente di uscita, a sua volta, suggerirà la dimensione minima del filo o AWG del filo che dovresti ottenere.

Maggiore è la corrente prodotta dal sistema, più spesso dovrebbe essere il filo. Più spesso è un cavo solare, minore è il suo rating AWG.

Una volta che conosci la corrente di uscita del tuo sistema di energia solare, controlla una dimensione del cavo con una capacità di corrente massima che superi o corrisponda a quel valore. Dovresti essere in grado di determinarlo da una guida del calibro del cavo FV come quella qui sotto:

Quindi, ad esempio, se hai un sistema da 350 watt, 12 volt, la corrente di uscita sarebbe 350/12 = 29,2 ampere. Seguendo le tabelle sulle correnti supportati da cavi con diverso AWG, scoprirai che avrai bisogno di un filo con un AWG di 10 o meno.

Una volta che conosci lo spessore minimo del filo (massimo AWG) di cui hai bisogno, determina la distanza tra i pannelli solari e il regolatore di carica. Questa distanza determinerà la lunghezza del filo di cui hai bisogno. La lunghezza del cavo, a sua volta, determinerà l’AWG più appropriato per il tuo impianto fotovoltaico.

Lunghezze dei cavi e loro influenza

Di solito il percorso del cavo più lungo va dall’array FV alla posizione in cui si trova il regolatore di carica. Poiché tutta la potenza FV combinata scorre attraverso questo set di cavi, dobbiamo davvero sceglierlo correttamente per massimizzare le prestazioni e garantire la sicurezza.

La regola generale è di rimanere al di sotto del 2% di caduta di tensione in questa corsa. Utilizzando la resistenza nota dei vari diametri di filo, è possibile calcolare la lunghezza massima di un doppino per ogni dimensione di filo. Puoi raddoppiare la lunghezza per un sistema a 24 V o quadruplicarla per un sistema a 48 V.

Dobbiamo apprezzare molto il problema della lunghezza del cavo e il suo effetto sulle perdite. Molte persone hanno cavi lunghi e non si rendono conto dell’impatto che questo ha sulle prestazioni. A volte dobbiamo tollerare forse una perdita del 4% anziché del 2%. Un’altra opzione è quella di operare a una tensione più alta, come 24V. Questo riduce gli ampere che riduce le perdite di filo.

Il punto è progettare il sistema utilizzando una dimensione del cavo sicura, ma anche essere consapevoli del compromesso tra tensione di sistema, lunghezza del cavo, perdite di linea e costi. Questo è il motivo per cui la pianificazione dovrebbe essere eseguita in dettaglio prima di precipitarsi a comprare cose come i cavi.

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