Impianto FOTOVOLTAICO OFF-GRID a isola FAI DA TE per casa - Batteria al litio LiFePO4 48V 16kWh, inverter / charger, regolatore di carica e pannelli solari

Buongiorno e benvenuti a tutti in questo nuovo video.

Oggi vi spiegherò cosa serve per realizzare un impianto fotovoltaico per alimentare un'intera casa off-grid, quindi NON connessa in rete.

Vi mostrerò un esempio di quadro di campo per connettere i pannelli solari ad un regolatore di carica.

Come collegare il regolatore di carica e l'inverter ad una batteria a 48V da circa 16kWh, con le dovute protezioni.

Il tutto ovviamente targato Victron Energy, che è la mia marca preferita :-)

Ora come al solito vi illustro i vari prodotti ed infine vi mostro anche uno schema elettrico di esempio.

Regolatore di carica

Come regolatore di carica MPPT consiglio vivamente la serie Smart Solar della Victron Energy.

In questo caso teniamo in considerazione 2 stringhe di pannelli solari.

Fino a 2 kW di pannelli, con batteria a 48V, consiglio lo Smart Solar 150/35:
https://link.amazon/B0hyA3wFF

Per poter dimensionare correttamente il regolatore di carica ed acquistare quello perfetto in base ai pannelli solari scelti, vi consiglio questo fantastico strumento di Victron Energy:
https://www.victronenergy.it/mppt-calculator

Nella lista di pannelli potete cercare un modello specifico visto che nel database ce ne sono a centinaia e se non trovate il vostro potete inserire a mano i parametri.

Grazie a questo non sbaglierete più a scegliere il vostro regolatore di carica.

Batteria LiFePO4 Datou Boss da 48V 314Ah

Riguardo la batteria, prendiamo di esempio quella che vedete qui, che vi avevo già mostrato in un altro video.

Si tratta di una 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 (come si può vedere).

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.

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.

Inverter / Charger

Ecco qui un fantastico Inverter / Charger 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.

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.

Visto che si tratta di un impianto off-grid l'AC IN servirà per collegarci un eventuale generatore.

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, consiglio 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.

Lynx Distributor, Shunt, Power In Class-T e Fusibili

Il sistema Victron Energy Lynx è una sbarra di distribuzione modulare in corrente continua (CC) che serve a collegare, proteggere e monitorare in modo ordinato e sicuro le batterie, gli inverter e i caricabatterie di un impianto fotovoltaico, nautico o off-grid.

In poche parole, sostituisce il "groviglio" di cavi e fusibili con un sistema a blocchi componibili.

Victron Energy Lynx Class-T Power in (M10):
https://link.amazon/B07jP0Vq6
Ovvero la base che riceve l'energia dalle batterie (con barre positive e negative ad alta corrente fino a 1000A).

Victron Energy Lynx Shunt VE.Can (M10):
https://link.amazon/B03BoA8vp
Un modulo con shunt integrato per monitorare lo stato di carica (SoC) della batteria e i flussi di corrente fino a 1000A.

Victron Energy Lynx Distributor (M10):
https://link.amazon/B093UaJ5u
Distribuisce la corrente verso le utenze (inverter, regolatori) e integra i fusibili con dei LED frontali che segnalano se un fusibile è bruciato (fino a 1000A).

Nel modulo Lynx Distributor si usano i Fusibili Mega da 80V, come ad esempio questi da 40A (la taglia più piccola):
https://link.amazon/B03jGnwU1

Mentre nel Power in Class-T si usano fusibili Class-T.

Ci sarebbero poi altri moduli, che a noi al momento non interessano.

Di norma il Distributor si usa per distribuire la corrente verso le utenze e si usa il Lynx Power In Class-T per collegarci fino a 2 batterie al litio per unità, con la protezione di un fusibile Class-T per ognuna.

Mentre il modulo Shunt sarebbe da installare nel mezzo.

In questo caso lo Shunt non c'è perchè sfruttiamo direttamente la parte di comunicazione del BMS della batteria Datou Boss che grazie al protocollo CAN invia direttamente tutti i dati al dispositivo GX della Victron.

Grazie al sistema Victron Energy Lynx rimane tutto ordinatissimo :-)

Quadri, interruttori, staccabatterie e protezioni

STACCABATTERIE

In questo caso non è necessario uno staccabatterie, visto che la batteria già integra sia un pulsante per accendere e spegnere il BMS, che un magnetotermico per staccare fisicamente la batteria.

PROTEZIONI LATO DC

Come dicevo prima, nei moduli Lynx si utilizzano gli specifici fusibili mega da 80V ed i fusibili class-t.
Mi raccomando: i fusibili vanno correttamente dimensionati e mai messi a caso, altrimenti non servono a nulla.

QUADRO DI CAMPO

Per realizzare il quadro di campo, che raccoglie le stringhe fotovoltaiche e le connette al regolatore i carica invece vi posso consigliare i prodotti ABB, Schneider Electric o per esempio della FEEO, che ho usato in questo caso.

A valle dei pannelli solari consigliamo dei portafusibili bipolari della ABB:
https://amzn.to/3XDHCBy
Con i relativi fusibili gPV opportunamente dimensionati:
https://amzn.to/3xAlxJA
A me piace utilizzare anche un magnetotermico DC come quelli linkati qui di seguito, dopo i portafusibili e prima del regolatore di carica, per sezionare il tutto in caso di bisogno.

Mentre fra regolatore di carica e batteria oltre al fusibile a protezione del cavo sul Lynx Distributor, a me piace installare anche un magnetotermico DC appositamente dimensionato:
https://amzn.to/4cYsd3l
Così in caso di bisogno posso sezionare il regolatore di carica.

In caso si stia realizzando l'impianto di una casetta consiglio di installare anche uno scaricatore di sovratensione bipolare, dimensionato correttamente.
Per questi regolatori di carica Victron Energy da 150V e superiori, consiglio gli scaricatori di sovratensione Citel:
https://citel.fr/en/ac-power/type-2-dc-surge-protector/ds240s-130dc

QUADRO AC

Riguardo al quadro AC personalmente mi piacciono i prodotti Gewiss, con cui mi sono sempre trovato bene e che il mio elettricista ci ha installato in casa da tempo.
Dopo tanti anni continuano a funzionare perfettamente quindi questo è sinonimo di qualità.
Se posso darvi un consiglio personalissimo: non risparmiate installando marchi cinesi ma affidatevi a prodotti di qualità.

Schema elettrico

Per meglio comprendere come realizzare l'impianto, ecco uno schema elettrico semplificato, dove è possibile vedere come collegare tutti i componenti sopra specificati.
Nello schema qui sotto ho inserito come esempio due MPPT separati, ognuno con una stringa di pannelli.

Come anticipato, questo è uno schema indicativo.
Nel tutorial ho proposto dei componenti di esempio e qui sopra mostrata una possibile tipologia di installazione.
Non vengono appositamente specificati gli spessori dei cavi e tutti i tagli di fusibili e protezioni, che devono essere dimensionati correttamente in base alla lunghezza dei cavi stessi e dei prodotti effettivamente installati.

Ci tengo a ribadire che con la corrente non si scherza, quindi in caso non si abbiano conoscenze sufficienti, meglio affidarsi a professionisti.