Calcolo dell'impianto isolato: pannelli, batteria, regolatore e inverter
Rifugio, tiny house, casotto di caccia o deposito in campagna: un impianto isolato deve funzionare nel mese in cui il sole scarseggia di più. È esattamente da lì che parte questo calcolatore. Prende dai dati mensili PVGIS il mese più debole del tuo periodo d'uso e ne ricava potenza dei pannelli, capacità della batteria, corrente del regolatore e taglia dell'inverter.
In Italia la differenza con il Nord Europa si sente: a Roma dicembre dà ancora circa 3,1 kWh per kWp al giorno, il triplo della Germania centrale. Un impianto per tutto l'anno resta quindi di dimensioni ragionevoli.
Risultato
Potenza solare necessaria
235 W
per 685 Wh al giorno a ottobre
- Capacità della batteria
- 208 Ah
- a 12 V, cioè 2.492 Wh
- Regolatore di carica
- 25 A
- margine del 25 % compreso, meglio MPPT
- Inverter
- non serve
- tutti gli apparecchi funzionano direttamente a 12/24 V
- Consumo giornaliero
- 685 Wh
- 57,1 Ah a 12 V
- Mese di riferimento
- ottobre · 4,36 kWh per kWp al giorno
- Riserva senza sole
- 3 giorni
- è questa a fissare la taglia della batteria
- Dimensionato su ottobre: fuori dal tuo periodo d'uso l'impianto non basterà.
- Protezioni, sezioni dei cavi e scariche atmosferiche non rientrano in questo calcolo. I circuiti in continua con correnti elevate vanno lasciati a un elettricista.
Mostra il calcolo
- 1Frigo portatile: 45 W × 10 h diretto = 450 Wh
- 2Portatile: 65 W × 3 h diretto = 195 Wh
- 3Illuminazione LED: 10 W × 4 h diretto = 40 Wh
- 4Consumo giornaliero: 685 Wh, cioè 57,1 Ah a 12 V
- 5Mese di riferimento: ottobre, con 4,36 kWh per kWp al giorno
- 6Potenza solare: 685 Wh ÷ (4,36 × 80 %) × (1 + 20 %) = 235 W
- 7Batteria: 685 Wh × 3 giorni ÷ 85 % di profondità di scarica ÷ 12 V = 208 Ah
- 8Regolatore: 235 W ÷ 12 V × 1,25 = 25 A
Come viene calcolato
Un impianto isolato si regge su quattro pezzi che devono andare d'accordo: pannelli, batteria, regolatore di carica e inverter. La catena vale quanto il suo anello più debole, e tutto dipende da una domanda sola: in quale mese l'impianto deve ancora funzionare?
È il mese di riferimento a decidere tutto
A dicembre un pannello dà una frazione di quello che produce a giugno. Un rifugio usato solo d'estate ha quindi bisogno di molti meno pannelli di un impianto che deve reggere tutto l'anno. Questo calcolatore prende dai dati mensili PVGIS il mese più debole del tuo periodo d'uso e dimensiona tutto su quello.
| Periodo d'uso | Mese di riferimento | Produzione per kWp al giorno | Pannelli per 600 Wh/giorno |
|---|---|---|---|
| Solo estate (maggio–agosto) | maggio | circa 5,5 kWh | circa 165 W |
| Da primavera ad autunno (marzo–ottobre) | ottobre | circa 4,4 kWh | circa 205 W |
| Tutto l'anno | dicembre | circa 3,1 kWh | circa 290 W |
potenza solare [W] = consumo giornaliero ÷ (produzione del mese di riferimento × rendimento) × (1 + margine)
batteria [Ah] = consumo giornaliero × giorni di riserva ÷ (profondità di scarica × rendimento) ÷ tensione di sistema
regolatore [A] = potenza solare ÷ tensione di sistema × 1,25
fusibile [A] = inverter ÷ (tensione di sistema × rendimento) × 1,25Perché conta la tensione di sistema
A parità di potenza, passare da 12 a 24 V dimezza la corrente. Vuol dire cavi più sottili, fusibili più piccoli e regolatori meno cari. Regola pratica: 12 V fino a circa 1.000 W di inverter, 24 V oltre, 48 V dai 3.000 W. Un inverter da 2.000 W a 12 V tira quasi 190 A, e lì ci vuole cavo davvero generoso.
Esempio con i numeri
Un rifugio con luci LED, un router 4G e un frigorifero piccolo sull'inverter. Uso da primavera ad autunno, pannelli inclinati a sud, zona di Roma, sistema a 12 V con LiFePO4 e tre giorni di riserva.
Dati inseriti
- Apparecchi:
- LED-Licht: 10 W × 4 h/giorno × 0 1/0
- Mobiler Router: 10 W × 8 h/giorno × 0 1/0
- Kühlschrank 230 V: 60 W × 8 h/giorno × 1 1/0
- Periodo d'uso: Da primavera ad autunno (marzo–ottobre)
- Zona: Italia – centro (Roma)
- Orientamento dei pannelli: Sud
- Inclinazione: Inclinati (30–35°)
- Tensione di sistema: 12 V
- Tipo di batteria: LiFePO4 (litio)
- Giorni di riserva senza sole: 3 giorni
- Margine sulla potenza dei pannelli: 20 %
- Rendimento dell'impianto solare: 80 %
- Rendimento dell'inverter: 88 %
Risultato
229 W
Potenza solare necessaria
- Capacità della batteria
- 202 Ah
- Regolatore di carica
- 24 A
- Inverter
- 60 W
- Consumo giornaliero
- 665 Wh
- Mese di riferimento
- ottobre · 4,36 kWh per kWp al giorno
- Riserva senza sole
- 3 giorni
Calcolo
- Kühlschrank 230 V: 60 W × 8 h sul 230 V = 545 Wh
- Mobiler Router: 10 W × 8 h diretto = 80 Wh
- LED-Licht: 10 W × 4 h diretto = 40 Wh
- Consumo giornaliero: 665 Wh, cioè 55,5 Ah a 12 V
- Mese di riferimento: ottobre, con 4,36 kWh per kWp al giorno
- Potenza solare: 665 Wh ÷ (4,36 × 80 %) × (1 + 20 %) = 229 W
- Batteria: 665 Wh × 3 giorni ÷ 85 % di profondità di scarica ÷ 12 V = 202 Ah
- Regolatore: 229 W ÷ 12 V × 1,25 = 24 A
- Inverter: 60 W per l'apparecchio 230 V più grande, fusibile di batteria 7 A
I valori spiegati
- Apparecchi: potenza, ore, uscita
- La potenza indicata sull'apparecchio, le ore reali d'uso al giorno e se passa dall'inverter (230 V) o funziona direttamente a 12/24 V.
- Periodo d'uso
- È quello che fissa il mese di riferimento, ed è la leva più potente del calcolo: un impianto annuale costa parecchi watt in più di uno estivo.
- Orientamento e inclinazione
- Per un impianto annuale un'inclinazione più marcata ripaga: sposta la produzione verso l'inverno, dove serve.
- Tensione di sistema
- 12 V per gli impianti piccoli, 24 V da circa 1.000 W, 48 V oltre i 3.000 W. Più sale la tensione, più scendono corrente e sezione dei cavi.
- Tipo di batteria
- Una LiFePO4 si scarica fino all'85 %, una al piombo solo al 50 %: a parità di energia utile il piombo chiede quasi il doppio di capacità.
- Giorni di riserva
- I giorni senza sole che la batteria deve coprire. Tre giorni sono la base più diffusa.
Errori frequenti
- Dimensionare per l'estate e usare l'impianto d'inverno. Dicembre dà una frazione di giugno: un impianto estivo resta fermo nella stagione fredda.
- Prendere una batteria troppo piccola. Tre giornate coperte di fila sono normali; senza giorni di riserva l'impianto si svuota regolarmente.
- Contare una batteria al piombo al 100 %. Se ne usa solo la metà, altrimenti la vita utile crolla.
- Scegliere il regolatore al pelo. Col freddo i pannelli superano per un attimo la potenza nominale: il 25 % di margine fa parte del conto.
- Far passare tutto dall'inverter. Luci, pompe e apparecchi USB direttamente a 12 V risparmiano le perdite di conversione.
- Dimenticare il fusibile della batteria. Una protezione della taglia giusta tra batteria e inverter non è un accessorio.
Ipotesi e limiti
- I dati di produzione vengono da PVGIS (media 2005–2023) per un sito di riferimento per regione; l'ombra di alberi ed edifici non è compresa.
- Il consumo è considerato costante durante l'anno. In realtà d'inverno si aggiungono luci e centralina del riscaldamento, d'estate il raffrescamento.
- La potenza dell'inverter si basa sull'apparecchio singolo più grande; se più carichi a 230 V girano insieme, vanno sommati.
- Rendimento di carica e profondità di scarica riprendono i valori tipici dei costruttori per ciascuna tecnologia.
- Sezioni dei cavi, distanze tra le file e dimensionamento preciso delle protezioni non rientrano in questo calcolo: serve una progettazione vera.
- L'effetto della temperatura non è modellato: sotto 0 °C la capacità disponibile cala e una LiFePO4 non va caricata sotto zero.
Domande frequenti
Quanto solare serve per un rifugio?
Dipende quasi solo dal periodo d'uso. Per 600 Wh al giorno nella zona di Roma servono circa 165 W se lo usi solo d'estate, 205 W da primavera ad autunno e 290 W per tutto l'anno. Al Nord i valori salgono, in Sicilia scendono ancora.
Quanto deve essere grande la batteria di un impianto isolato?
Consumo giornaliero × giorni di riserva ÷ profondità di scarica utile. Con 600 Wh al giorno, tre giorni di riserva e una LiFePO4 all'85 %, fanno circa 2.100 Wh, cioè all'incirca 175 Ah a 12 V. Col piombo servirebbe quasi il doppio.
12 V, 24 V o 48 V: quale scegliere?
Fino a circa 1.000 W di inverter il 12 V resta comodo. Oltre, la corrente diventa ingombrante: 2.000 W a 12 V fanno quasi 190 A. Si passa quindi al 24 V dai 1.000 W e al 48 V verso i 3.000. Più sale la tensione, meno costano cavi, fusibili e regolatori.
Che regolatore di carica serve?
Corrente di carica = potenza dei pannelli ÷ tensione di sistema, più un 25 % di margine. Per 500 W a 12 V fanno circa 52 A. Un MPPT ripaga quasi sempre: raccoglie il 10–30 % in più di un PWM e accetta tensioni di pannello più alte, quindi assottiglia anche il cavo dai pannelli al regolatore.
Ha senso un impianto isolato per tutto l'anno in Italia?
Molto più che in Germania. A Roma dicembre dà ancora circa 3,1 kWh per kWp al giorno, il triplo della Germania centrale, e in Sicilia si sale ancora. Un impianto annuale è quindi praticabile senza dimensioni assurde; al Nord, invece, conviene valutare un generatore o una ricarica saltuaria dalla rete.
Quanti giorni di riserva mettere in conto?
Tre sono una buona base: è la durata di una normale fase di maltempo. Se usi l'impianto d'inverno o ci fai affidamento, contane quattro o cinque. Ogni giorno di riserva si paga direttamente in capacità di batteria.
Mi serve un inverter?
Solo per gli apparecchi a 230 V. Luci, pompe, ventilatori, router e caricatori USB esistono tutti in versione 12 V, il che evita il 12–18 % di perdite di conversione e il consumo a vuoto dell'inverter. Per un frigorifero, un elettroutensile o un elettrodomestico non se ne può fare a meno.
Quanto costa un piccolo impianto isolato?
I prezzi dei componenti variano moltissimo, e questo calcolatore di proposito non ne indica nessuno. Per orientarsi: la batteria è di solito la voce più pesante, seguita dai pannelli. Ridurre i consumi abbassa entrambe insieme.
Fonti e riferimenti
- PVGIS 5.3 (Commissione europea, JRC): produzione mensile per sito, orientamento e inclinazione
- Schede tecniche di regolatori, batterie e inverter (profondità di scarica, rendimenti, correnti ammesse)
- Norma CEI 64-8 e indicazioni dei costruttori per la protezione dei circuiti in corrente continua – il dimensionamento va lasciato a un elettricista