Impianto FOTOVOLTAICO connesso in rete: come sfruttare l'ENERGIA in eccesso - Retrofit Off-Grid ad isola con accumulo

Buongiorno a tutti!

Quest'oggi vi presentiamo un tutorial / video un po' diverso dal solito.
Dall'ambiente camper/van ci spostiamo in "casa".

L'argomento è: come sfruttare al 100% l'energia in surplus del fotovoltaico.

Ovvero, essendo dotati di un impianto fotovoltaico connesso in rete, cosa farne di quell'energia che viene prodotta durante il giorno e che non viene consumata.
Ovviamente questa energia di base viene immessa in rete.
Se si possiede una batteria, generalmente prima questa viene caricata, e poi l'energia in eccesso viene immessa in rete.

Ipoteticamente consideriamo il sole inizi a generare energia verso le 9 del mattino ed in una bella giornata, verso mezzogiorno, l'eventuale batteria risulti piena.
Da mezzogiorno fino al calare del sole, tutta l'energia prodotta in surplus e quindi non consumata, verrà immessa in rete.
Durante la sera e la notte, in caso di batteria presente, si sfrutterà la sua energia per alimentare la casa fino ad esaurimento o comunque fino al ritorno del sole il giorno successivo.

Evito di farvi tutta la spiegazione di come funzionano lo scambio sul posto, il ritiro dedicato, etc.
Ma in maniera molto semplificata, l'energia che si immette in rete, al netto di quella prelevata, viene pagata, ma il rimborso è minimo e se si decide di riceverlo questo viene anche tassato.

Insomma, parere personale, è meglio utilizzare tutta l'energia possibile :-)

Quindi come si può utilizzare l'energia in surplus?

Per esempio sfruttando il relè integrato in quasi tutti gli inverter, per pilotare una resistenza che si occupa di scaldare l'acqua calda sanitaria.
Una volta che il fotovoltaico inizia a immettere in rete un valore minimo impostato, l'inverter pilota il relè, che accende la resistenza.
Una volta che il fotovoltaico smette di immettere, la resistenza si spegne.
In questo modo, per almeno 4-5 mesi l'anno si può avere l'acqua calda, senza dover accendere la caldaia :-)

Per migliorare l'efficienza si potrebbe anche pensare di usare uno scaldaacqua a pompa di calore.

Gli usi comunque sono molteplici, questo è solo un esempio.

E se volessimo di più?!

Ecco, ora arriva la parte più interessante.

Consideriamo un bell'impianto in una villetta monofamigliare, con annesso piccolo/medio accumulo.
Ci saranno giornate in cui si andrà ad utilizzare tutta l'energia prodotta, visto che generalmente un impianto si progetta per soddisfarne mediamente tutti i consumi.
Probabilmente durante i mesi invernali, con il riscaldamento acceso, si consumerà di più rispetto a ciò che si genera.

Ma nelle altre 3 stagioni di norma si ha sempre un po' di energia in surplus, che viene immessa in rete e che, tolte le tasse, rende proprio poco economicamente.

Come fare per sfruttare meglio questa energia?

Sicuramente la cosa più veloce, per magari sfruttare più energia durante la sera e la notte, potrebbe essere aumentare la capienza dell'accumulo del sistema connesso in rete.
Ma purtroppo questo andrebbe fatto al massimo pochi mesi dopo l'installazione dei primi moduli batteria.
Altrimenti il rischio è quello di ritrovarsi con moduli batteria totalmente sbilanciati ed alla lunga con problemi sia in carica che in scarica.

Certo, con il senno di poi, magari si poteva progettare ed acquistare già da subito un accumulo più grosso.
Ma per chi ha installato un fotovoltaico connesso in rete 3-4 anni fa (o anche più in là), sa che ai tempi le batterie costavano tantissimo.
Non valeva la pena installare grossi accumuli perchè ci sarebbero voluti decenni per ammortizzarne il costo.
Al giorno d'oggi le batterie sono scese molto di prezzo ed è un'altra questione :-)
Se voi state installando ora il fotovoltaico nella vostra casa, abbondate con l'accumulo :-P

Quindi in caso questa strada non sia percorribile, come fare?

Ora vi illustro brevemente un po' di attrezzatura e poi vi spiego l'idea.

Batteria LiFePO4 Datou Boss da 48V 314Ah

Ecco qui la batteria al litio LiFePO4 Datou Boss da 48V 314Ah e circa 16kWh (codice sconto 10% VANAPIAN):
https://www.datouboss.com/it/collections/datouboss-48v-lifepo4-battery-eu/products/datouboss-48v-314ah-lifepo4-battery-portable?ref=vanapian&variant=46786132050051

Incluso nel pacco ci sono anche una staffa di metallo, cavi rosso e nero da 50mmq, qualche cavo dati, alcuni fischer e bulloni.

DATI PRINCIPALI

- formata da 16 celle prismatiche LiFePO4 da 3.2V
- 51.2V di tensione nominale
- 314Ah di capacità nominale
- 16.07kWh di energia totale
- BMS JBD con comunicazione CAN / RS485 / RS232 compatibile Victron Energy
- schermo di controllo con monitor touch e led di stato
- terminali M8
- vita media 8000 cicli al 70% DoD a 25°C
- dimensioni L453 × P260 × H879 mm
- peso circa 113 kg
- carica/scarica continuativa massima di 210A
- massima potenza erogabile continua superiore ai 10kW
- carica da 0 a 50°C
- scarica da -20 a 50°C
- protezione da alte e basse temperature con auto-recovery configurabile
- bilanciamento passivo
- resistenza interna ≤ 13,9 mΩ
- classe IP 20
- certificazioni CE, IEC62619, EMC, UN38.3
- garanzia 5 anni

COME E' FATTA?

La batteria si presenta come un solido blocco con gli angoli arrotondati.
Ha le ruote ed è quindi semplice muoverla ed ha anche la regolazione per l'altezza.
C'è una staffa per fissarla a muro e quindi evitare che si muova una volta installata.

Oltre al tasto di accensione, da un lato si può vedere il magnetotermico in corrente continua DC, molto utile :-)

Mentre dall'altro i due terminali + e -, belli grossi e spaziati fra di loro.

Sullo stesso lato, nella parte superiore si trovano le porte di comunicazione CAN / RS485 / RS232, con molti protocolli preinstallati (fra cui anche Victron).
E quelle per mettere in parallelo diverse unità, con i DIP switch settabili.
Il tastino di Reset, tutti i led che segnalano lo stato, eventuali allarmi, e lo stato di carica.
C'è inoltre un Dry contact.

Sul davanti c'è lo schermo touch che permette una veloce configurazione ed anche di dare una occhiata rapida ai parametri.

COME È ASSEMBLATA?

Se volete dare una occhiata a come è assemblata la batteria, ecco qui il video ufficiale dell'azienda dove viene mostrato l'interno.

NOTA IMPORTANTE

Se si sta installando un fotovoltaico connesso in rete, bisogna acquistare tutti prodotti certificati CEI-021.
Non solo, c'è anche l'obbligo di progettazione dell'impianto da parte di un tecnico.
E di far eseguire l'installazione da un elettricista abilitato e certificato, che non solo certifichi il lavoro, ma tutto l'impianto.
Come è giusto che sia!

In quel caso, questa tipologia di batteria non è adatta e non è utilizzabile.

In questo specifico esempio invece NON si andrà a toccare e/o modificare nulla dell'impianto connesso in rete.
Vi andrò infatti ad illustrare un sistema completamente a se stante, come fosse una casetta off-grid.
Quindi le certificazioni CE, IEC62619, EMC, UN38.3 sono sufficienti :-)

CONSIDERAZIONI PERSONALI

Questa batteria Datou Boss ha una buona capienza, un costo relativamente basso e la possibilità di comunicare tramire CAN con i prodotti Victron Energy, grazie al protocollo Victron integrato nella stessa.
Non è un caso se ve li sto mostrando qui insieme.

Avendo la connessione tramite CAN al sistema Victron si potrebbe anche evitare di installare uno shunt.

Lo schermo touch è sicuramente comodissimo, sia per configurare che per una controllata visiva veloce dei parametri e dello stato.

E' ben fatta e bella solida ed è anche comodo spostarla con le ruote.
Poi ovviamente va fissata a muro, per evitare che rotoli in giro tranquilla e beata :-)

L'unico forse "difetto" è che ha il bilanciamento passivo delle celle.
Per usi gravosi e continuativi e meglio un modello con bilanciatore attivo.
C'è anche da dire che in un setup casalingo durante la notte la carica sarà sempre 0 e per quando riguarda la scarica è difficile avere dei consumi gravosi.
Di notte quindi le celle avranno diverse ore di "relax" utili per allinearsi.
Ed alla fine il bilanciamento passivo potrebbe anche rivelarsi perfettamente adeguato.

L'ho scelta essenzialmente per la possibilità di comunicazione con il sistema Victron Energy, la qualità costruttiva, la compattezza ed il buon prezzo.

Caricabatterie Victron Energy Smart IP43 48/13

Questo caricabatterie Victron Energy Smart IP43 48/13 è un prodotto uscito recentemente:
https://link.amazon/B0ftU9xI2

Si fatica ancora a trovarli in giro ed infatti io avevo dovuto fare l'ordine direttamente in Olanda.

Si tratta di un caricabatteria che come tensione di ingresso accetta sia i 110V che i 230V AC.

E come tensione di uscita 48V DC nominali.
A questo riguardo si possono selezionare differenti profili di batterie e personalizzare tutti i parametri, tramite la comodissima app Victron Connect, che comunica via bluetooth con il caricabatterie.

La potenza massima è di 13A (si può eventualmente configurare l'uscita a metà, 6.5A) quindi parliamo di circa 800W massimi.

Ha la possibilità di sincronizzare la carica con altri caricabatterie uguali oppure con altri dispositivi Victron che supportano questa funzione.
Ovviamente tutti i prodotti devono far parte della stessa rete VE.Smart.

Oltre ai normali ingressi ed uscita ha un relè programmabile.

Ed ha anche la possibilità di accensione remota tramite cavo.
Al posto che avviare da app il caricabatteria o attaccare/staccare la presa, si potrebbe per esempio usare un comando remoto o relè, e quindi far partire la carica a determinate condizioni.

Inverter Victron Energy Multiplus-II GX 48V/5000VA/70A/230V

Ecco qui un fantastico Inverter Victron Energy Multiplus-II GX 48V/5000VA/70A/230V:
https://link.amazon/B0exruyWN

Questo modello è a 48V DC nominali lato batteria, con potenza massima di 5000VA (circa 4000W continui), 70A di ricarica e 230V di tensione nominale AC in uscita.

Ho scelto questo inverter / charger perchè ho già utilizzato tantissimi Multiplus e Multiplus 2 negli anni e non mi hanno mai deluso.
In questo caso si tratta della versione GX, con integrato quindi già un piccolo "Cerbo".
Per questo progetto, che non necessità di particolari funzionalità, è comodo avere tutto in uno.

NOTA IMPORTANTE

Perchè ipotizzo di utilizzare i caricabatterie Smart IP43 invece che la funzione integrata di caricabatterie del Multiplus 2?
La motivazione è molto semplice: non è possibile utilizzare il Multiplus 2 connesso in parallelo alla rete in Italia, perchè non è certificato CEI-021.

In tutto il resto del mondo è invece possibile e viste le molteplici funzioni integrate si può farlo diventare un vero e proprio dispositivo ESS (Energy Storage System):
https://www.victronenergy.com/media/pg/Energy_Storage_System/it/ess-introduction---features.html

Purtroppo nel nostro paese no e se anche lo fosse, per poterlo connettere in rete, bisognerebbe fare tutta la trafila che vi segnalavo prima.
E non è questo il caso, visto che l'idea è di realizzare un sistema standalone.

CONSIDERAZIONI PERSONALI

In questo caso è stato scelto questo modello, pur usandolo solo inverter puro, senza AC IN collegata, perchè permette di alimentare qualsiasi dispositivo, anche molto energivoro, come potrebbe essere una resistenza, oppure un caricatore per auto elettriche.

Ed ovviamente anche per la sua integrazione totale nel sistema Victron Venus OS, anzi, in questo caso ne è pure il cervello.

Riguardo la robustezza, le funzionalità, etc, non mi dilungo.
Visto che questi prodotti sono veramente eccezionali, sia a livello costruttivo quindi hardware, che a livello software :-)

Interfaccia USB Quadport VE.Direct di DuPPa

Visto che il Victron Energy Multiplus-II GX ha solo una porta VE.Direct ed una porta USB, si potrebbe pensare di sfruttare la scheda di Duppa per poter collegare altri 4 dispositivi tramite VE.Direct.

L'Interfaccia USB Quadport VE.Direct di DuPPa è molto economica e credo sia uno dei prodotti più ingegnosi degli ultimi tempi:
https://www.duppa.net/product/usb-quadport-ve-direct/?ref=3041

Con i suoi Cavi VE.Direct molto economici:
https://www.duppa.net/product/ve-direct-jst-cable/?ref=3041

Ed un Cavo USB-C per connettere l'interfaccia, in questo caso, al Multiplus-II GX:
https://www.duppa.net/product/usb-type-c-cable/?ref=3041

Anche in ottica di un futuro upgrade dell'impianto consiglio sempre l'interfaccia da 4 porte VE.Direct di DuPPa.
Alla lunga si risparmia sempre, visto che con il tempo si tende sempre ad aggiungere qualcosina all'impianto.

Un po' di attrezzatura

Se ci seguite da tanto tempo avrete notato che per crimpare i cavi abbiamo sempre utilizzato delle pinze crimpatrici della BGS.
Devo dire che il modello BGS 1410 con 5 coppie di ganasce fino a 16mmq è perfetto:
https://link.amazon/B08GzjuiH
Mentre il BGS 9397 per capicorda fino a 50mmq (non idraulico), è circa circa:
https://link.amazon/B01h2FMnw

In un progetto come questo serve sicuramente crimpare cavi grossi, da 70mmq.
Personalmente sostituirei anche i cavi da 50mmq inclusi con la batteria, con una coppia da 70mmq.
Io uso sempre capicorda di marchi affidabili, come Cembre o BM.
Mi mancava però una crimpatrice idraulica per poter crimpare i cavi così grossi.

E' un prodotto che non userò molto spesso, anzi.

Quindi ho preso una crimpatrice idraulica "entry level" della Vevor:
https://s.vevor.com/QT1D7M

Ha gli adattatori per diverse sezioni di cavi, fino a 70mmq.

Ed anche un sacco di accessori che probabilmente non userò mai.
Oppure forse si, queste cesoie per cavi potrebbero essere utili per tagliare i più grossi.
Io uso sempre le forbici da elettricista ma seppur sono belle affilate bisogna applicare un po' di forza per recidere i cavi dai 50mmq in su.

Come ultimo attrezzo ecco una chiave dinamometrica con range da 2,3 a 27,1 Nm e mille adattatori, sempre della Vevor:
https://s.vevor.com/QT1HAL

Non ho mai sentito la vera nececessità di una chiave dinamometrica.
I serraggi li ho sempre fatti a mano, vecchio stampo, e credo di avere una buona sensibilità nel farlo.

Però per essere un po' più preciso nei prossimi progetti mi sono dotato di questo set.
Non lavoro quasi mai su cose grosse, quindi questa piccola chiave mi può permettere di fare tutto quello che voglio :-)

Il bello è che ha una fantastica valigetta e tantissimi adattatori inclusi: a croce, piatti, torx, a brugola ed anche delle bussole.

Ho scelto Vevor per questi due attrezzi essenzialmente per il prezzo.
Visto che non li userò molto spesso e soprattutto NON per impegni gravosi, anche se sono un po' più cheap, fanno il loro dovere e dovrebbero avere una buona durata.

Poca spesa, tanta resa, come si suol dire :-)

Cosa farne di tutti questi componenti?

L'idea è quella caricare la batteria tramite il caricabatterie collegato ad una normale presa a muro, che converte l'AC a 230V in 48V DC nominali (con profilo di ricarica per batterie LiFePO4).
Utilizzando ad esempio alcuni di questi caricabatterie Victron Energy in parallelo, che fra l'altro sono un modello appena uscito.
Il tutto sfruttando i momenti della giornata in cui l'energia prodotta dal fotovoltaico è in surplus, ed invece che immetterla tutta in rete, utilizzarne una parte da immagazzinarne in questo accumulo.

La cosa è perfettamente legale perchè essenzialmente si va a ricaricare una normale batteria, come quella del cellulare o di una aspirapolvere o di qualsiasi altro utilizzatore, solo un po' più grossa.

Per poi utilizzare l'energia immagazzinata, tramite un inverter sempre Victron Energy.

Si potrebbe per esempio avviare una resistenza o un piccolo sistema a pompa di calore, a se stante, che scaldi l'acqua calda sanitaria.
Oppure per alimentare un sistema di videosorveglianza o di illuminazione notturna.
O utilizzare questa energia per ricaricare una macchina elettrica di sera una volta tornati dal lavoro.
Oppure per esempio per ricaricare il van prima di partire per un viaggio (senza dover aspettare una giornata di sole).
O alimentare / ricaricare qualsiasi apparato elettrico.
E chi più ne ha più ne metta.

Ovviamente va realizzato un piccolo quadretto a se stante, con le dovute protezioni.
Ed installata una normale presa a 230V alimentata dall'inverter.

L'importante è che il tutto sia installato da un tecnico qualificato e rimanga completamente scollegato dalla casa, a se stante.

Qui sotto metto un piccolo schema elettrico semplificato, giusto per far capire come suggerivo di collegare i vari apparati.

Vi ricordo che qualsiasi sistema elettrico presente in un edificio, anche scollegato dalla rete, deve essere installato e certificato da un tecnico qualificato.
Questo a fine lavori vi rilascerà la dichiarazione di conformità.
Consiglio su questo punto di essere molto ligi visto che la sicurezza deve essere sempre messa al primo posto.
Ed in caso di problemi in casa, con impianti eseguiti in faidate e NON a norma, l'assicurazione sicuramente avrebbe ampi motivi per non rispondere.

Conclusioni

Che ne dite di questo piccolo progetto?

Ovviamente si possono studiare mille altri modi per realizzare un sistema Retrofit, o similare.

Personalmente come ben sapete, mi piacciono molto i prodotti Victron Energy.
Non solo a livello di qualità, ma anche di flessibilità, di controllo e di programmazione.
E grazie a questa ci si può sbizzarrire per esempio nell'automatizzare accensione e spegnimento dei caricabatterie.

Spero che questo video vi sia piaciuto.

A presto! Ciaoooo!!