Solare per il camper: pannello, batteria e regolatore in parole semplici

Un impianto solare per camper ha quattro parti: i pannelli che raccolgono energia, un regolatore di carica che la gestisce, una batteria che la accumula e spesso un inverter che trasforma i 12 V in 230 V. Ogni parte è abbastanza semplice, e i problemi nascono di solito dal dimensionarle senza sapere quanta energia si consuma davvero. Il punto di partenza è sempre il consumo, misurato in wattora (Wh), non il pannello.

Partire dal consumo

Si elencano tutti gli apparecchi, con potenza in watt e ore di funzionamento al giorno, e si moltiplica. Un frigo a compressore può consumare in media circa 300 Wh al giorno col caldo, l’illuminazione LED 60 Wh, telefoni e portatile 150 Wh, pompa dell’acqua e ventilatore insieme 90 Wh. Fanno circa 600 Wh al giorno, un valore plausibile per due persone con consumi modesti. Sono valori indicativi: misurate i vostri con un monitor di batteria o dalle schede tecniche, perché riscaldamento, macchina del caffè o piano a induzione cambiano del tutto il quadro.

Dimensionare il pannello

La potenza nominale di un pannello vale in condizioni di laboratorio, con 1.000 W per metro quadrato. Su un tetto piano e a volte caldo, come regola pratica si conta circa il 70–75 per cento. Con circa cinque ore di sole forte d’estate nell’Europa meridionale, un pannello da 200 W rende quindi circa 200 × 5 × 0,75, cioè 750 Wh al giorno, abbastanza per l’esempio da 600 Wh. Sono stime: la resa reale varia con latitudine, inclinazione e foschia.

L’ombreggiamento merita più attenzione della taglia del pannello. I pannelli collegati in serie perdono gran parte della resa anche se una piccola area è in ombra, per esempio per un lucernario, un’antenna o un albero, perciò una disposizione lontana dagli ostacoli vale più di watt in più. Se il tetto è affollato si può valutare il collegamento in parallelo o pannelli più piccoli, e supporti inclinabili solo se la direzione di sosta lo consente.

Regolatore: MPPT o PWM

Un regolatore PWM collega in sostanza il pannello alla batteria e riduce la corrente quando la batteria si riempie; la tensione del pannello deve quindi corrispondere a quella del sistema batteria. Un regolatore MPPT converte la tensione del pannello in quella richiesta dalla batteria e può inseguire il punto di lavoro migliore del pannello, il che consente pannelli a tensione più alta o stringhe in serie e aiuta con freddo e cielo coperto. Nei piccoli impianti il guadagno di efficienza può non giustificare il prezzo; in quelli più grandi o con più pannelli in serie l’MPPT è la scelta normale.

Per dimensionarlo si divide la potenza del pannello per la tensione della batteria: 200 W a 12 V sono circa 17 A, quindi un regolatore da 20 A lascia poco margine e uno da 30 A è più comodo. Controllate la tensione massima d’ingresso nella scheda tecnica, perché la tensione a vuoto di un pannello è superiore a quella di lavoro e sale ancora con il freddo.

Batteria: LiFePO4 o AGM

La capacità non coincide con la capacità utilizzabile. Le batterie AGM si usano normalmente fino a circa il 50 per cento di profondità di scarica per durare di più, quindi una da 100 Ah rende circa 50 Ah. Le LiFePO4 si possono di solito ciclare dall’80 al 100 per cento. La durata si indica spesso in 300–800 cicli per le AGM e 3.000–5.000 o più per le LiFePO4, e una AGM da 100 Ah pesa circa 27–32 kg contro 10–14 kg del litio; i dati dei produttori vanno letti come indicativi.

Il litio ha una condizione importante: caricare sotto 0 °C provoca il lithium plating, che riduce in modo permanente la capacità, e la finestra di carica consigliata è di solito circa 5–45 °C. Per l’uso invernale serve una batteria con gestione sensibile alla temperatura oppure un modello riscaldato, e la batteria va tenuta possibilmente nell’abitacolo riscaldato. Per l’esempio da 600 Wh, una LiFePO4 da 100 Ah immagazzina circa 1.280 Wh nominali e copre all’incirca uno-due giorni senza sole.

Inverter e sicurezza

Un inverter spreca un po’ di energia anche a vuoto, quindi va spento quando i 230 V non servono, confrontando il consumo a vuoto sulla scheda tecnica. I modelli a onda sinusoidale pura sono adatti all’elettronica sensibile. Ogni cavo positivo dalla batteria richiede un fusibile vicino al polo, dimensionato per il cavo, e le sezioni dei cavi devono corrispondere alla corrente. Sul lato pannelli si usa un interruttore idoneo alla corrente continua, non si lavora mai su cavi in tensione e tutto ciò che va oltre i semplici lavori a 12 V va fatto controllare da un installatore competente.

Cosa aspettarsi in inverno nel Nord Europa

L’inverno è il limite del solare. Un calcolo basato su PVGIS per la Germania centrale indica per novembre–febbraio circa il 14 per cento della resa annua, per il solo dicembre il 2,6 per cento contro il 12,6 per cento di giugno, con meno ad Amburgo che a Monaco. Un pannello da 200 W su un tetto piano può quindi dare solo 50–100 Wh in una buona giornata di dicembre e quasi nulla sotto la neve, a fronte di un fabbisogno di 600 Wh al giorno.

La risposta pratica è una seconda fonte: un caricabatterie DC-DC dall’alternatore durante la marcia, la ricarica da rete nelle aree attrezzate e consumi più parchi, per esempio riscaldamento a gas e un frigo non sovradimensionato. Il solare aiuta comunque d’inverno a ricaricare la batteria e a coprire i consumi in standby, e rende da primavera a autunno. Pianificare sul mese più debole invece che sul migliore evita brutte sorprese.

Fonti

• What is the difference between a PWM and MPPT charge controller? (Silicon Solar)
• AGM vs LiFePO4 Batteries: Lifespan, Weight and Value Compared (Vatrer Power)
• Why you should not charge a lithium battery below 0 °C or 32 °F (REDARC Electronics)
• Photovoltaik im Winter: 14 % Ertrag von November bis Februar (reduco)
• Solaranlage Ertrag (Aroundhome)