Come Caricare Le Batterie con Un Regolatore di Carica

1. La Necessità Di Un Regolatore Di Carica Per Le Batterie FV

In ogni impianto fotovoltaico a isola, cioè non collegato alla rete elettrica pubblica, il cuore del sistema è rappresentato dall’insieme pannelli fotovoltaici – regolatore di carica – batterie – inverter. Di questi, il regolatore di carica ha un ruolo fondamentale per la sicurezza, la durata e il corretto funzionamento dell’accumulo.

Il suo compito principale è quello di controllare la ricarica delle batterie, evitando che queste vengano sovraccaricate durante le ore di maggiore produzione solare, ma anche che si scarichino in modo eccessivo. Entrambe queste condizioni – sovraccarica e scarica profonda – sono tra le principali cause di danneggiamento irreversibile delle batterie al piombo, AGM o al litio.

Il principio di funzionamento di un regolatore è semplice: esso “sente” la tensione della batteria e, raggiunto un determinato valore soglia, interrompe o riduce la corrente proveniente dai pannelli FV, regolando così la fase finale della carica. Nei modelli più sofisticati, queste soglie sono regolate in base alla temperatura ambientale, alla tecnologia della batteria e alla sua capacità residua.

Il problema della sovraccarica è particolarmente critico per le batterie sigillate (come le AGM o le GEL), in cui non è possibile rabboccare l’acqua distillata che si perde con la elettrolisi in fase di sovraccarica. Un comportamento simile può portare alla formazione di gas e quindi a una rapida perdita di prestazioni, fino a compromettere la sicurezza del sistema.

Oltre alla funzione di carica, il regolatore impedisce che di notte (quando il pannello non produce energia), la corrente possa fluire al contrario dalle batterie ai pannelli, causando una lenta ma continua scarica.

L’unico caso in cui si può fare a meno di un regolatore è quando la potenza dei pannelli è molto bassa rispetto alla capacità della batteria, come nel caso di un modulo da 5 W collegato a una batteria da 100 Ah, in cui il pannello produce meno dell’1,5% della capacità nominale giornaliera della batteria. Ma si tratta di casi particolari, tipici di piccoli sistemi di illuminazione da campeggio o sensori remoti.

Per tutti gli altri casi, un regolatore di carica è indispensabile e rappresenta uno dei dispositivi più importanti per la gestione corretta dell’energia in un sistema fotovoltaico con accumulo.

 

2. Collegamento Fra Regolatore Di Carica E Batterie Fotovoltaiche

Il collegamento del regolatore di carica in un impianto fotovoltaico segue uno schema logico preciso. L’ordine di connessione dei cavi è fondamentale per evitare danni accidentali o comportamenti anomali.

Ecco i passaggi corretti:

1. Collegare la batteria al regolatore: questo è il primo passo, perché il regolatore ha bisogno di “sapere” la tensione nominale del sistema (12, 24 o 48 V) prima di accettare la tensione in ingresso dai pannelli. Quando si collega la batteria, la maggior parte dei regolatori mostra un segnale visivo (un LED o un display si accende).
2. Collegare i pannelli FV al regolatore: i pannelli vanno connessi in modo che la tensione totale sia compatibile con il tipo di regolatore (12 V o 24 V). Generalmente, i pannelli vengono collegati in parallelo per mantenere la stessa tensione e aumentare la corrente totale, ma in alcuni casi, specie con regolatori MPPT, è possibile collegarli in serie per sfruttare al meglio il tracciamento del punto di massima potenza.
3. Collegare il carico (opzionale): alcuni regolatori hanno un’uscita dedicata ai carichi in corrente continua (luci, piccoli elettrodomestici, pompe a bassa tensione, ecc.). Questa uscita è controllata dal regolatore stesso, che può interromperla in caso di scarica eccessiva della batteria.
4. Collegare l’inverter (se presente) direttamente alla batteria, non all’uscita carico del regolatore, salvo diversa indicazione. L’inverter trasforma la corrente continua della batteria in corrente alternata 230V.

Dopo i collegamenti, è necessario configurare il tipo di batteria (piombo, AGM, gel, litio, etc.) sul regolatore, scegliendo il profilo di carica più adatto. Le istruzioni del produttore sono in genere chiare e guidano l’utente nella scelta della modalità corretta.

Alcuni regolatori sono dotati di display LCD o interfaccia digitale, che permette di monitorare in tempo reale:

• Tensione della batteria
• Corrente in ingresso dai pannelli
• Corrente in uscita verso il carico
• Stato di carica (SOC) della batteria
• Allarmi o anomalie

Esistono anche modelli dotati di connessione Bluetooth o Wi-Fi, che permettono il monitoraggio da smartphone tramite app dedicate, una funzione molto utile per sistemi residenziali o off-grid remoti.

 

3. Come Dimensionare Il Regolatore Di Carica Fotovoltaico

Il corretto dimensionamento del regolatore di carica è fondamentale per evitare sovraccarichi, surriscaldamenti o malfunzionamenti. Tre sono le caratteristiche da verificare:

1. Corrente nominale dei pannelli fotovoltaici

È la massima corrente che i pannelli possono generare in condizioni di irraggiamento ottimale. Si calcola sommando la corrente di corto circuito (Isc) di ogni pannello collegato in parallelo. La corrente massima del regolatore deve essere superiore alla corrente totale generata dai pannelli, con un margine di sicurezza del 20-30%.

Esempio:

• 3 pannelli da 100 W, ciascuno a 12 V, Isc = 5,5 A
• Corrente totale = 5,5 A × 3 = 16,5 A
• Regolatore minimo consigliato: 20 A

2. Corrente massima del carico

Se si collega un carico DC direttamente al regolatore, bisogna verificare che la corrente massima assorbita da tali carichi sia inferiore alla corrente nominale prevista in uscita dal regolatore. Se si utilizza un inverter (230 V AC), questo va collegato direttamente alla batteria, e non si applica questo limite.

3. Tensione del sistema

Il regolatore deve essere compatibile con la tensione del banco batterie: 12, 24 o 48 V. Alcuni regolatori sono automatici, rilevano la tensione dal primo collegamento con la batteria e si adattano di conseguenza. Altri richiedono una selezione manuale.

MPPT o PWM?

Esistono due tipologie principali di regolatori di carica:

• PWM (Pulse Width Modulation): sono più economici e funzionano bene quando la tensione del pannello è simile a quella della batteria. Sono adatti a piccoli impianti.
• MPPT (Maximum Power Point Tracking): più costosi, ma molto più efficienti, soprattutto in condizioni di luce variabile o con pannelli ad alta tensione. Possono aumentare l’energia raccolta anche del 20-30%.

Nel 2025, la scelta dei regolatori MPPT è ormai la norma nei sistemi off-grid di medie e grandi dimensioni, grazie all’ottimizzazione della produzione anche in condizioni non ideali (nuvole, basse temperature, parziali ombreggiamenti).

 

4. Sicurezza, Protezioni E Controllo Del Regolatore Di Carica

Un regolatore di carica non è solo un “interruttore intelligente” per la batteria, ma un vero e proprio dispositivo di sicurezza elettronica, dotato di numerose protezioni fondamentali per la durabilità e la sicurezza dell’intero sistema.

Protezioni essenziali

• Protezione contro l’inversione di polarità: previene danni in caso di errore nel collegamento dei cavi.
• Protezione da sovraccarico: interrompe automaticamente la carica se la corrente supera i limiti.
• Protezione da cortocircuito sul carico: evita danni al regolatore e alla batteria se il carico ha un guasto.
• Protezione termica: riduce la potenza o disconnette il sistema se la temperatura interna supera una soglia di sicurezza.
• Soppressori di sovratensione: filtrano i picchi di tensione in ingresso (es. in caso di fulmini indiretti).

Funzionalità avanzate

• Compensazione in temperatura: regola i valori di tensione di carica in base alla temperatura ambiente, particolarmente utile con batterie al piombo.
• Gestione per più tipologie di batterie: ogni tecnologia (piombo, AGM, litio) richiede diversi profili di carica. I regolatori di fascia alta permettono di scegliere o personalizzare questi profili.
• Regolazione delle soglie di intervento: permette di modificare, se necessario, i valori di tensione di fine carica, inizio scarica, disconnessione del carico.

Alcuni regolatori offrono un display integrato che mostra le informazioni essenziali. Tuttavia, nei modelli da esterno o in impianti isolati, questo display potrebbe essere poco visibile o inutile. In questi casi è preferibile scegliere modelli con telemetria remota, oppure investire in un monitor esterno compatibile.

 

5. Il Collegamento Diretto Batteria–Inverter Fotovoltaico

L’inverter è il componente che trasforma la corrente continua (DC) delle batterie in corrente alternata (AC) a 230 V, compatibile con gli apparecchi domestici. È il dispositivo che permette di usare un impianto fotovoltaico off-grid come una mini rete elettrica domestica.

Gli inverter per sistemi fotovoltaici off-grid sono disponibili in diverse versioni:

• 12 V o 24 V di ingresso (da collegare direttamente alla batteria)
• Potenze variabili, da 300 W a oltre 5000 W
• Onda sinusoidale pura (consigliata per dispositivi elettronici) o modificata (più economica)

Il collegamento base prevede:

1. Collegamento dei cavi dell’inverter alla batteria: il polo positivo (rosso) dell’inverter va collegato al polo positivo della batteria, e il negativo (nero) al polo negativo.
2. Se si utilizzano due batterie da 12 V in serie per ottenere 24 V, si collega il positivo della prima al negativo della seconda, e i terminali liberi vanno all’inverter.
3. Una volta collegato e acceso, l’inverter può alimentare direttamente dispositivi a 230 V, come ventilatori, luci, frigoriferi, radio, pompe, etc.

Nei sistemi più evoluti, l’inverter è dotato anche di:

• Caricatore di rete integrato: per ricaricare le batterie quando c’è disponibilità di rete o generatore.
• Interfaccia con regolatore MPPT integrato: per ridurre il numero di componenti esterni.
• Funzione di priorità carico/batteria/rete: per definire la logica di funzionamento.

Nel caso di impianti con regolatore di carica separato, il corretto schema prevede:

• I pannelli collegati al regolatore
• Il regolatore collegato alla batteria
• L’inverter collegato alla batteria, non direttamente ai pannelli

Questo schema assicura che l’inverter riceva energia solo quando le batterie sono cariche, e non direttamente dai pannelli, evitando sbalzi di tensione e danneggiamenti.