I Tipi Di Cavo Utilizzabili Per Gli Impianti Fotovoltaici
Quando si parla di impianti fotovoltaici, la qualità e la corretta tipologia dei cavi elettrici utilizzati è un aspetto cruciale per garantire l’efficienza, la durabilità e la sicurezza dell’intero sistema. La scelta del cavo giusto dipende da diversi fattori, come l’ambiente d’installazione, le temperature operative, la tensione del sistema e, ovviamente, le normative tecniche vigenti.
Il materiale conduttore più comunemente impiegato è il rame, apprezzato per la sua alta conducibilità elettrica, la robustezza meccanica e la stabilità nel tempo. Esiste anche l’opzione dell’alluminio, che però presenta una conduttività inferiore e una maggiore rigidità, tanto che l’uso di conduttori in alluminio è spesso limitato alle linee esterne e non è ammesso all’interno delle abitazioni, in conformità alle norme CEI.
Oltre al conduttore, è fondamentale valutare l’isolamento del cavo, che lo protegge da raggi UV, agenti atmosferici, sbalzi termici e sostanze chimiche. Per un impianto fotovoltaico, l’isolante deve resistere a temperature operative che oscillano fra i -40°C e i +120°C, specialmente nelle installazioni su tetti esposti direttamente al sole.
I cavi con isolamento in PVC, ad esempio, sopportano temperature fino a 70°C e sono impiegati solo in ambiti ben protetti. Per impianti solari, invece, è preferibile l’uso di cavi in gomma EPR o composti reticolati, con classe termica fino a 90°C o superiore. Una menzione particolare meritano i cavi con isolamento in XLPO (poliolefina reticolata) o in elastomero termoplastico, impiegati nei cavi definiti “solari” secondo la normativa CEI EN 50618, divenuti lo standard per il fotovoltaico in Europa.
L’aspetto cromatico del cavo non è un dettaglio trascurabile. I colori facilitano l’identificazione durante l’installazione e la manutenzione. Nella maggior parte delle installazioni:
Il rosso identifica il polo positivo.
Il nero indica il polo negativo.
Il giallo-verde è riservato alla messa a terra.
Questi colori non sono casuali, ma seguono uno standard che assicura un’identificazione univoca dei conduttori, riducendo al minimo il rischio di errori.
Un’altra variabile importante è la resistenza al fuoco e l’autoestinguenza: i cavi destinati al fotovoltaico devono garantire un’elevata sicurezza in caso di incendio, rilasciando basse emissioni di fumi tossici e resistendo al propagarsi delle fiamme.
In sintesi, il cavo ideale per impianti fotovoltaici è resistente, flessibile, conforme alle norme CEI EN 50618, con conduttore in rame stagnato, isolamento in materiali ritardanti di fiamma, e con un grado di protezione IP elevato se utilizzato in ambienti esterni. La sua scelta non può essere improvvisata, ma deve derivare da un’attenta analisi delle condizioni operative dell’impianto.
Come Calcolare La Corretta Sezione Dei Cavi Delle Batterie
Un elemento fondamentale del dimensionamento degli impianti fotovoltaici – specialmente quelli dotati di sistemi di accumulo – riguarda il calcolo della sezione dei cavi tra batteria e inverter o tra batteria e quadro elettrico. La corretta sezione dei cavi consente di limitare la caduta di tensione, evitando perdite di energia e surriscaldamenti dannosi.
Partiamo da un esempio pratico: immaginiamo di avere un cavo con sezione di 1,5 mm², che presenta una resistenza di 0,012 ohm per metro. Se la lunghezza complessiva (andata e ritorno) del collegamento è di 2 metri, la resistenza totale del cavo sarà di 0,024 ohm.
Supponiamo che debba scorrere una corrente di 20 Ampere. Applicando la legge di Ohm (V = I x R), otteniamo una caduta di tensione di 0,048 Volt. In un sistema a 12 Volt, questo rappresenta una caduta dello 0,4%, che rientra nei limiti accettabili previsti dalle norme (in genere inferiori al 2%).
Ma se la corrente dovesse salire a 40 Ampere, oppure se la lunghezza dei cavi diventasse di 4 metri, la caduta raddoppierebbe, portando il valore a 0,096 V, ossia allo 0,8%, ancora tollerabile ma più rilevante. In un impianto fotovoltaico con tensione nominale a 24 V o 48 V, la percentuale di caduta di tensione risulta minore, a parità di resistenza e corrente, e ciò giustifica la scelta di impianti a tensione più elevata in molte configurazioni professionali.
Per evitare errori, il dimensionamento della sezione del cavo può essere effettuato con formule semplificate o tramite software dedicati, che tengono conto di lunghezza, tensione, corrente e caduta ammessa. In alternativa, si può utilizzare una regola empirica diffusa: almeno 3 mm² per ogni 10 A, ma solo per lunghezze inferiori a 5 metri. Oltre tale distanza, è sempre preferibile un calcolo dettagliato.
Un ulteriore fattore da considerare è la capacità di corrente del cavo: ogni sezione ha un valore massimo di corrente che può sopportare in modo continuo, senza surriscaldarsi. È dunque fondamentale che il cavo sia protetto da un fusibile o da un interruttore automatico, con un valore inferiore alla capacità massima sopportabile, per evitare rischi di incendio.
Per i sistemi di accumulo con batterie al litio, che possono scaricare forti correnti in tempi brevi, il dimensionamento diventa ancora più critico. In questi casi, si tende a sovradimensionare i cavi, non solo per minimizzare le perdite, ma anche per garantire la durata del sistema e ridurre lo stress termico durante i picchi di potenza.
L’indice AWG E Il Dimensionamento Elettrico Dei Cavi
Nel contesto anglosassone, e sempre più anche in quello italiano, è frequente imbattersi nell’indice AWG (American Wire Gauge) per indicare la dimensione dei cavi. Questo sistema, di natura logaritmica inversa, può inizialmente disorientare chi è abituato ai millimetri quadrati, ma offre una grande precisione nei confronti elettrici.
Un cavo AWG 1, ad esempio, ha una sezione di circa 42,4 mm², mentre un AWG 20 ha una sezione di appena 0,52 mm². All’aumentare dell’indice AWG, diminuisce il diametro e quindi anche la capacità di corrente del conduttore. Tuttavia, a parità di sezione teorica, i cavi composti da molti fili sottili hanno un diametro maggiore rispetto a un cavo solido, a causa della presenza di spazi d’aria tra i fili.
Le tabelle AWG includono valori precisi di resistenza per metro, di portata in corrente e di peso, e sono particolarmente utili quando si acquistano materiali elettrici da fornitori internazionali o per componenti di importazione.
La resistenza elettrica del conduttore, espressa in ohm/km, è il parametro critico collegato alla perdita di tensione e di potenza nel sistema. Minore è la resistenza, maggiore è l’efficienza. L’uso dell’indice AWG è utile anche per scegliere i cavi per le comunicazioni tra inverter, batterie e centraline, che spesso operano con segnali digitali a bassa tensione.
È comunque sempre consigliabile convertire l’AWG in mm² per verificare la compatibilità con le norme italiane, soprattutto in fase di collaudo da parte del tecnico installatore o del GSE, nei casi di impianti incentivati o in autoconsumo connessi alla rete.
I Cavi Per Il Collegamento Dei Moduli Fotovoltaici
I cavi fotovoltaici utilizzati per collegare tra loro i moduli o per portare la corrente alle string box e agli inverter devono rispettare specifiche norme tecniche per garantire un funzionamento stabile nel tempo. La norma di riferimento in Italia è la CEI EN 50618, che ha sostituito la precedente CEI 20-91, rendendo ancora più stringenti i requisiti.
Secondo tale norma, i cavi devono essere in rame stagnato, avere doppio isolamento, e una tensione nominale minima di 1.500 V in corrente continua (DC). Devono inoltre poter lavorare in ambienti con temperature estreme, da -40°C a +120°C, essere resistenti ai raggi UV, agli agenti chimici, all’abrasione, e avere una vita utile di almeno 25 anni.
Un parametro significativo è la sigla PV20, che indica la possibilità di operare a 120°C per almeno 20.000 ore: è la garanzia di una lunga durata anche in condizioni di elevato irraggiamento solare.
La sezione minima del cavo deve essere dimensionata tenendo conto della corrente che lo attraversa e della lunghezza del percorso. Secondo la norma UNEL 35023, si suggerisce una sezione minima non inferiore a 0,25 mm² per Ampere, per distanze fino a 50 metri. Ma spesso, in pratica, si preferisce abbondare: l’uso di cavi più corti e più grossi riduce la resistenza e quindi le perdite di potenza, specialmente negli impianti di grandi dimensioni.
Anche l’installazione ha un ruolo nella durabilità: i cavi devono essere ben fissati, protetti da sfregamenti, e posati in modo da evitare ristagni d’acqua. In particolare, si raccomanda l’uso di guaine corrugate nere UV-resistenti per i tratti esposti.
I Connettori Fotovoltaici E La Loro Importanza Per L’affidabilità Del Sistema
Ogni pannello fotovoltaico è dotato, nella parte posteriore, di una junction box da cui partono due cavi terminanti con connettori elettrici rapidi, generalmente MC4 o compatibili. Questi connettori consentono di collegare tra loro i moduli in serie e di collegare l’intera stringa all’inverter o al quadro elettrico, in maniera veloce, sicura e senza errori di polarità.
I connettori MC4 sono progettati per tensioni fino a 1.500 V in corrente continua e correnti fino a 30 A, con una classe di protezione IP67, che garantisce tenuta stagna anche in presenza di pioggia battente o polvere. Questo li rende perfetti per ambienti esterni, dove devono resistere per oltre 20 anni senza deteriorarsi.
Nel tempo si sono diffusi anche altri connettori come gli MC3 (oggi obsoleti), i Tyco o i SolarLok, ma l’MC4 è rimasto lo standard industriale. Attenzione però: non tutti i connettori apparentemente simili sono intercompatibili. L’uso di prodotti non certificati o l’assemblaggio manuale scorretto può generare arco elettrico, perdite di potenza, surriscaldamento e persino incendi.
La pressacavo, l’aggancio meccanico, la guarnizione in gomma, e il corretto serraggio sono elementi fondamentali per garantire il contatto elettrico ottimale e l’impermeabilità del sistema. Inoltre, in fase di manutenzione, è indispensabile utilizzare appositi utensili di sgancio, per evitare danneggiamenti ai contatti.
Oggi esistono anche connettori intelligenti, con sensori integrati per la diagnostica delle stringhe, oppure con funzione plug-and-play per inverter ottimizzati, che migliorano la produttività del sistema anche in caso di ombreggiamenti.
