Il fotovoltaico sul camper

L’installazione di un pannello fotovoltaico è abbastanza semplice e alla portata di tutti. I moduli fotovoltaici sono in genere costituiti da celle di silicio, policristallino o monocristallino. Queste ultime sono costituite da silicio puro e hanno un rendimento maggiore rispetto alle prime.La scelta della potenza da installare varia in genere dai 60W ai 1000W, secondo il numero dei componenti dell’equipaggio e la lunghezza delle soste al di fuori dei campeggi e aree camper munite di elettricità. C’è poi da considerare che se facciamo un uso del camper in inverno quando l’insolazione è molto scarsa, per compensare c’è necessità di avere una superficie di fotovoltaico un pò sovradimensionato rispetto alle esigenze estive.

Di seguito vengono riportati tre esempi di istallazioni per esigenze diverse:

1. Installazione di una bassa potenza con centralina originale predisposta per l’allaccio ad un pannello fotovoltaico
2. Installazione di media potenza con regolatore di carica aggiuntivo con tecnologia PWM
3. Installazione di una elevata potenza con regolatore di carica aggiuntivo con tecnologia MPPT

a. Installazione potenza 80W con centralina originale predisposta per l’allaccio ad un pannello fotovoltaico

Alcuni autocaravan sono già predisposti per l’aggiunta di un pannello fotovoltaico, come è il caso del Rimor Sailer 681 TC. Infatti si è potuto fare a meno del regolatore di carica, del display e del parallelatore, perchè queste funzioni sono già svolte da componenti elettronici di serie. Nel caso delle centraline montate dalla Rimor, non bisogna però montare pannelli che eroghino più di 100W di potenza massima.

Rientra in questo caso chi fa una vacanza molto dinamica con soste molto brevi e frequenti spostamenti,  installeremo un pannello monocristallino da 80W.  Materiali occorrenti, oltre al pannello sono necessari: le staffe di fissaggio del pannello, il collante, cavi elettrici da 6 mmq, un passacavo, un portafusibile con fusibile da 10A, un diodo (se non già compreso nella scatolina posta dietro il pannello).

Come prima cosa occorre studiare la posizione dove fissare il pannello e il percorso che devono fare i cavi. Quest’ultimo deve essere il più breve possibile per evitare dispersioni di corrente e dover usare cavi di grosse dimensioni. Come già accennato non sono stati fatti fori per il passaggio dei cavi elettrici per evitare qualsiasi rischio di infiltrazioni. Nel caso di questa installazione è stata sfruttata l’areazione del camino posto sopra la cucina presente in questo modello di Rimor Sailer come si vede dalla foto.I cavi dal camino sono stati fatti passare attraverso il pensile e successivamente all’interno del mobile ove è posto il lavandino della cucina. Nello stesso mobile è alloggiata la centralina ove vanno inseriti i cavi come nella foto.

Fasi operative:

1. Inserire i cavi elettrici da 6 mmq. in una guaina, farli entrare nell’abitacolo passando dalla cappa del camino della cucina fino ad arrivare nei pressi della batteria di servizio.
2. Collegare i cavi elettrici alla scatola posta dietro il modulo fotovoltaico. E’ consigliabile in questa fase mantenere coperte dalla luce le celle fotovoltaiche con del cartone, per evitare che generino corrente elettrica nei cavi.
3. Poggiare i supporti angolari che servono a tenere i pannelli fissati sul tetto e fissarli al telaio in alluminio del pannello fotovoltaico. Questa operazione richiede di fare dei piccoli fori in corrispondenza del bordo in alluminio del pannello. Con delle viti autofilettanti serrare il bordo della staffa con il telaio in alluminio.
4. Con il pannello che poggia con le staffe, non ancora incollate sul tetto del camper, segnare con una matita la posizione delle staffe. Pulire molto bene le parti del tetto segnate da eventuali tracce di sporco con dell’alcool. Con della carta abrasiva a grana molto sottile effettuare una leggera passata. Spolverare  eventuale polvere e applicare abbondantemente il collante apposito (va bene quello usato per incollare le pareti della cellula).Posare dei pesi nei punti del pannello ove sono le staffe per facilitare un incollaggio migliore.
5. Ora nel nostro caso è bastato collegare i fili provenienti dal pannello solare direttamente all’alimentatore negli appositi ingressi, come previsto dallo schema di montaggio della casa:AS00022_IT.pdf abbiamo soltanto aggiunto un fusibile da 10A. Rimuovere il cartone che copre il pannello

I regolatori di carica della batteria sono di due tipi: PWM (più economici) o MPPT

Entrambi hanno vantaggi e svantaggi vediamo quali:

Regolatore di carica PWM

• Il voltaggio proveniente dai pannelli deve coincidere con quello di carica della batteria
• ha un buon rendimento quando la batteria è quasi carica
• Per piccoli impianti (<150 – 200W) quando le differenze sono minime

Regolatore di carica MPPT

• Funziona anche quando la tensione dei pannelli è superiore a quella della batteria: in questo modo è in grado di fornire “spinta” sia in presenza di basse temperature sia quando la batteria è scarica.
• I regolatori MPPT sono in genere più costosi di quelli di PWM, ma sono più efficienti in determinate condizioni; in quei casi possono produrre più potenza con lo stesso numero di moduli solari di un controller PWM
• effettua una conversione elettrica DC/DC tra modulo FV e batteria, garantendo che il modulo FV lavori sempre nel suo punto di massima potenza (Maximum Power Point) tramite un opportuno algoritmo di ricerca (Tracking)

Collegamento dei pannelli in serie o in parallelo?

Il collegamento inseriedei pannelli fotovoltaici somma le tensioni ($V$𝑉) mantenendo costante la corrente, ideale per alte tensioni e tetti non parzialmente ombreggiati. Occorrono pannelli uguali

Il collegamento inparallelosomma le correnti ($I$𝐼) mantenendo costante la tensione, preferibile per ombreggiamenti parziali o superfici con esposizioni diverse e pannelli di potenze e amperaggi diversi. 

Differenze Principali: 

• Collegamento in Serie(Stringa):
  • Come si fa:Polo positivo del pannello 1 con il negativo del pannello 2, e così via.
  • Risultato:la tensione dei singoli pannelli si somma (Volt), la corrente (Ampere) resta uguale.
  • Vantaggi:Ideale per lunghe distanze tra pannelli e inverter (meno dispersioni).
  • Svantaggi:Se un pannello è in ombra, l’intera serie cala di rendimento.
• Collegamento in Parallelo:
  • Come si fa:Tutti i positivi insieme e tutti i negativi insieme.
  • Risultato:la corrente dei singoli pannelli si somma (Ampere), la tensione (Volt) resta uguale.
  • Vantaggi:Se un pannello è in ombra, gli altri continuano a produrre al massimo.
  • Svantaggi:Richiede cavi più spessi a causa dell’alta corrente.

b. Installazione di 320W di potenza con regolatore di carica aggiuntivo tecnologia PWM e parallelatore

Rientra in questo caso chi fa una vacanza con soste di qualche giorno o uso più intensivo dell’elettricità: computer, televisore, ricarica batterie bici a pedalata assistita…  installeremo 3 pannelli fotovoltaici. Per sfruttare al meglio lo spazio sul tetto li abbiamo scelti di dimensioni e quindi di potenze  diverse: 2 da 100W e il terzo da 120W.  Materiali occorrenti. Oltre ai pannelli sono necessari: un regolatore di carica, un display per visualizzare lo stato di carica, un parallelatore per permettere di caricare anche la batteria motore, le staffe di fissaggio del pannello, il collante, cavi elettrici da 6 mmq.

Tornando al nostro impianto, i pannello da 100 w è stato fissato utilizzando lo stesso procedimento per l’esempio “a”, mentre per il secondo è stato reso a inclinazione variabile resa possibile aprendo l’oblò panoramico, la realizzazione è stata più complessa.Una piastra di laminato in alluminio è stata incollata sulla superficie del tetto sottostante il pannello fotovoltaico. Prima di incollarla sono stati applicati dei fori da 6 mm di diametro in corrispondenza dei punti di ancoraggio delle staffe. Le staffe sono state imbullonate con bulloni inox a testa piatta, ponendo la parte piatta sotto la piastra di alluminio e la parte filettata rivolta verso l’alto. I fori da 6 mm con una limetta quadra sono stati fatti diventare a forma quadra per consentire l’alloggiamento della parte quadra del bullone posta subito prima della testa piatta.Le staffe zincate, o meglio se in acciaio inox, sono state imbullonate con dadi inox antisvitamento. Naturalmente va inclinato solo quando si è in sosta e reclinato prima della partenza.

Abbiamo usato un regolatore di carica PWM da 30A essendo gli amperaggi alti perchè collegato a una batteria di servizio da 12V e 180 Ah che consente l’allacciamento a pannelli fotovoltaici collegati in parallelo di potenza massima 100w numero 2 e 120W. Il regolatore ha già i diodi e i fusibili integrati. Nel nostro caso la potenza massima fotovoltaica totale è 320W. Due cavi elettrici da 6 mmq, delle canalette bianche in plastica con biadesivo, capicorda in rame e un parallelatore che seleziona automaticamente la carica della batteria servizi e batteria motore, per la parte elettrica. Per la parte meccanica occorrono: lamiera in alluminio, colla ad alto potere incollante, staffe forate, bulloni inox. Il materiale è stato reperito cercando il prodotto più conveniente nel seguente modo: il regolatore di carica, la colla, e le staffe del pannello fotovoltaico fissoqui, i pannelli fotovoltaiciqui, mentre le lamiere, le staffe e i bulloni in un grande magazzino del fai-da-te.

Vanno eseguiti gli stessi passi descritti per l’istallazione “a” fino al punto “IV” escludendo il “V”. Per installare il 3 pannello da 120W, si è proceduto nel seguente modo:

1. togliere il pannello fotovoltaico dall’imballaggio, applicarci nella parte sensibile alla luce un cartone fissandolo con del nastro adesivo da carrozziere per evitare che in questa fase produca elettricità
2. prendere le misure esatte del pannello e verificare gli ingombri sul tetto, pulire con alcool la zona
3. preparare la lamiera in alluminio con i fori quadrangolari in corrispondenza dei punti di attacco delle staffe
4. inbullonare provvisoriamente i bulloni inox alla lamiera e incollarla lato testa bulloni piatti sul tetto del camper , mettere dei pesi ed aspettare il giorno successivo per proseguire
5. poggiare il pannello nel posto esatto in cui va fissato, prendere le misure delle due staffe che fungono da cerniere e realizzarle
6. imbullonare le due staffe cerniera, posizionarci sopra il pannello e praticare i due fori al telaio del pannello fotovoltaico
7. inserire i due bulloni che fungeranno da cerniera tra pannello e staffe senza serrare il dato inox antisvitamento, ma lasciando un piccolo gioco tra staffa e pannello
8. ruotare il pannello fino ad arrivare a posizionarlo all’inclinazione massima, prendere la misura delle staffe e realizzarle
9. imbullonare il tutto rendendo le staffe che si occupano di tenere il pannello inclinato, con la possibilità di scegliere a piacimento l’inclinazione
10. prevedere una posizione delle staffe che consenta il serraggio del pannello anche in posizione piatta

Ora abbiamo terminato la realizzazione della parte meccanica, quella più complessa, che necessita di un minimo di abilità pratica nel prendere le misure, forare, limare, tagliare le staffe e sagomarle. La realizzazione della parte elettrica, deve prevedere un percorso dei cavi il più breve possibile, tra pannelli fotovoltaici – regolatore di carica – parallellatore – batterie. Pertanto va studiato con attenzione. Per evitare di forare il tetto, ci siamo concessi un piccolo allungamento di percorso che prevede di farli entrare dall’oblò del bagno, passare la parete bagno-dinette, pensile, regolatore di carica, parallelatore e batterie. Alla fine del lavoro i cavi non sono visibili perchè coperti dalla cornice dell’oblò e dalle canalette poste dentro i pensili.

Non rimane che completare il lavoro passando ai collegamenti elettrici:

1. posizionare il regolatore di carica in una parete interna alla cellula in una posizione comoda tra i pannelli fotovoltaici e il parallelatore
2. forare tutte le pareti interne e pensili in cui è previsto il passaggio dei cavi
3. incollare le canalette sul tetto tra pannelli ed oblò e nelle parti interne della cellula
4. collegare i cavi al pannello fotovoltaico (marrone + e nero -)
5. stendere i cavi nelle canalette, all’interno della cornice dell’oblò, passarli nei fori tra i pensili
6. collegare i cavi all’entrata del regolatore di carica tenendo conto delle polarità negli spinotti previsti per i due pannelli (marrone + e nero -)
7. posizionare il parallelatore in una posizione prossima alle due batterie
8. collegare l’uscita del parallelatore alle corrispettive batterie tenendo presente la polarità
9. rimuovere i cartoni che coprono dalla luce i pannelli

L’aggiunta di un parallelatore allunga la vita di entrambe le batterie ed evita l’autoscarica anche della batteria motore nelle lunghe soste in rimessaggio.

N.B! Non è necessario che la lamiera in alluminio incollata sotto al pannello inclinabile  sia grande quanto tutta la superficie del pannello, potrebbe anche essere in 4 pezzi  di circa 60 cmq ognuno, uno per ogni ancoraggio della staffa. Nella foto si vede che nel nostro caso prende poco più della metà della superficie alloggiando 3 staffe, mentre la quarta staffa che funge da cerniera sinistra è fissata al telaio del pannello fisso quello da 80W.  Sono necessarie almeno 4 o 5 cartucce di colla da utilizzare con la pistola.     Consigliamo di acquistarle presso il rivenditore di accessori camper più vicino a casa, quelle spedite via internet potrebbero essere un pò vecchie con il collante duro da far uscire, inoltre è difficile azzeccare la quantità esatta. Se il camper è dotato di portapacchi, si possono trovare altre soluzioni, evitando l’incollaggio di lamiere sul tetto.

La colla va spalmata abbondantemente su tutta la superficie della lamiera e se vi accorgete che quella che avete non è sufficiente, prima di incollare, correte ad acquistare una nuova cartuccia. Meglio non lesinare sulla colla, una eventuale distacco con perdita  dei pannelli fotovoltaici può causare seri danni ai veicoli che ci seguono dietro. Per l’incollaggio dei supporti di ancoraggio del pannello fisso,  ne abbiamo usati 4 per maggiore sicurezza, 2 in più del necessario.

c. Installazione aggiuntiva con tre pannelli fotovoltaici per un totale di 390W con regolatore di carica aggiuntivo con tecnologia MPPT con tecnologia smart

In questo caso usiamo tre pannelli fotovoltaici e per sfruttare lo spazio sul tetto ne utilizziamo tre uguali da 130W collegati in serie che si ricaricano solamente con il sole.

Altra differenza rispetto all’impianto descritto al paragrafo b. sta nell’utilizzo del regolatore di carica con tecnologia MPPT,i moduli sono collegati in serie, e anche le batterie LIFEPO4 sono collegate in serie e quindi l’amperaggio non si somma e ci consente l’utilizzo di un regolatore di carica a 20A con il voltaggio 24V

Anche in questo caso abbiamo evitato di forare il tetto facendo entrare i cavi dall’oblò panoramico.

Vista la notevole superficie  del tetto ricoperta di pannelli solari non abbiamo messo nessun pannello ad inclinazione variabile, ma sono stati tutti incollati in posizione orizzontale con angolari in alluminio avvitati da viti inox autofilettanti oppure ricavando la staffa a L dalla lamiera calpestabile in alluminio con un bordo ripiegato ad L.

Avendo utilizzato per questo impianto pannelli calpestabili di tipo nautico metà del tetto è rimasto calpestabile.