Schema Elettrico Fotovoltaico: Guida Completa con Esempi e Consigli Pratici

Cos'è uno schema elettrico fotovoltaico

Definizione e scopo

Lo schema elettrico fotovoltaico è la rappresentazione grafica dell'intero sistema di collegamenti tra i componenti di un impianto fotovoltaico. Esso mostra in maniera dettagliata come i pannelli solari, gli inverter, i quadri elettrici, i contatori e, se presenti, le batterie, sono interconnessi tra loro e alla rete elettrica.

Uno schema ben progettato è essenziale per garantire un impianto sicuro, efficiente e conforme alle normative vigenti. Serve non solo durante la fase di installazione, ma anche come riferimento futuro per manutenzioni o ampliamenti.

Importanza nella progettazione dell’impianto

Lo schema elettrico è il cuore del progetto di un impianto fotovoltaico. Fornisce agli installatori tutte le informazioni tecniche per eseguire un montaggio corretto e sicuro, riducendo i margini di errore. Inoltre, è spesso richiesto da enti autorizzativi e fornitori di energia per la connessione alla rete.

Componenti principali di un impianto fotovoltaico

Pannelli solari

I moduli fotovoltaici sono gli elementi che trasformano la luce solare in corrente continua. Sono collegati in serie o in parallelo a seconda delle necessità di tensione e potenza.

Inverter

L'inverter converte la corrente continua (DC) prodotta dai pannelli in corrente alternata (AC), compatibile con le apparecchiature domestiche e la rete elettrica.

Quadro elettrico di campo e di stringa

Il quadro di campo protegge e raccoglie i collegamenti dei pannelli, mentre il quadro di stringa organizza le stringhe di moduli, integrando dispositivi di protezione come interruttori e scaricatori di sovratensione.

Contatori e sistemi di monitoraggio

I contatori misurano l'energia prodotta e consumata, mentre i sistemi di monitoraggio consentono di controllare da remoto la resa e lo stato di funzionamento dell’impianto.

Tipologie di schemi elettrici fotovoltaici

Schema monofase

Lo schema monofase è tipico degli impianti residenziali di piccola taglia, solitamente fino a 6 kW. In questo schema, l’inverter è collegato a una sola fase del contatore domestico. È semplice da progettare e da realizzare, ed è ideale per abitazioni con consumi contenuti.

Schema trifase

Gli impianti trifase vengono adottati in contesti residenziali con consumi più elevati o per applicazioni industriali e commerciali. Permettono di distribuire in maniera equilibrata la potenza su tre fasi, migliorando la stabilità del sistema e riducendo le perdite di energia.

Schema con accumulo (batterie)

In uno schema con accumulo, oltre ai pannelli e all’inverter, è presente anche un sistema di batterie. Queste vengono collegate tramite un inverter ibrido o tramite un sistema separato (AC coupling o DC coupling). Questo tipo di schema permette di immagazzinare l’energia in eccesso prodotta durante il giorno per utilizzarla di notte o durante blackout.

Schema connesso alla rete vs off-grid

Gli impianti connessi alla rete (grid-tied) permettono di immettere l’energia prodotta in eccesso nella rete elettrica, usufruendo di incentivi o del meccanismo dello scambio sul posto. Gli impianti off-grid, invece, non sono collegati alla rete e devono essere completamente autonomi, utilizzando accumulo e generatori di riserva.

Normative e regolamenti tecnici

CEI 0-21 e CEI 0-16

In Italia, gli impianti fotovoltaici devono rispettare norme tecniche specifiche. La CEI 0-21 si applica agli impianti connessi in bassa tensione, mentre la CEI 0-16 riguarda quelli connessi in media tensione. Entrambe disciplinano le modalità di connessione alla rete, le protezioni necessarie e i requisiti tecnici dell’inverter.

Obblighi di sicurezza e protezioni

Tra gli obblighi normativi vi sono la presenza di interruttori differenziali, protezioni contro le sovratensioni, sezionatori manuali e automatismi per l’interruzione della produzione in caso di guasto o blackout. Queste protezioni devono essere chiaramente indicate nello schema elettrico.

Schema elettrico fotovoltaico: esempio pratico

Schema per impianto residenziale da 6 kW

Un tipico schema elettrico per un impianto domestico da 6 kW prevede:

• 2 stringhe da 10 pannelli da 300 Wp ciascuno
• Un inverter monofase da 6 kW
• Quadro di stringa con fusibili e SPD (scaricatori)
• Connessione al quadro generale di casa con contatore bidirezionale

Lo schema include anche la messa a terra, protezioni magnetotermiche e differenziali, oltre al sistema di monitoraggio.

Interpretazione simboli e collegamenti

Ogni simbolo nello schema rappresenta un componente. Ad esempio:

• Un rettangolo con freccia = pannello solare
• Triangolo con barra = inverter
• Linee tratteggiate = collegamenti di segnale
• Linee piene = collegamenti elettrici

L’interpretazione corretta è fondamentale per eseguire l’installazione senza errori.

Come leggere e interpretare uno schema elettrico

Simbologia elettrica standardizzata

Leggere uno schema elettrico richiede familiarità con i simboli standard utilizzati nel disegno tecnico elettrico. Tra i principali simboli troviamo:

• Pannello fotovoltaico: rettangolo con una freccia diagonale.
• Inverter: triangolo rivolto verso destra con simbolo AC.
• Batteria: coppia di linee parallele, una lunga e una corta.
• Contatore: cerchio con numerazione o sigla di riferimento.

Questi simboli, conformi alle normative CEI EN 60617, aiutano a comprendere rapidamente la struttura del sistema.

Percorsi dei flussi elettrici

Gli schemi indicano chiaramente il flusso di corrente, partendo dai pannelli, passando per l’inverter e arrivando al quadro elettrico o alla rete. Le frecce aiutano a visualizzare la direzione dell’energia. Comprendere i flussi è fondamentale per il collaudo e l’analisi dei guasti.

Strumenti per la progettazione dello schema

Software CAD e tool specifici

Per la progettazione dello schema elettrico fotovoltaico si usano software CAD come:

• AutoCAD Electrical
• SPAC
• EPLAN
• PV*SOL e PVsyst (per layout fotovoltaico + elettrico)

Questi strumenti consentono di creare schemi dettagliati con simboli standard e simulazioni di performance.

Risorse gratuite e modelli online

Esistono anche strumenti gratuiti come QElectroTech o Fritzing, utili per progetti semplificati. Alcuni produttori di inverter, come Fronius, Huawei o SMA, forniscono schemi elettrici già pronti per i propri dispositivi, disponibili nei loro portali tecnici.

Errori comuni nella progettazione dello schema elettrico fotovoltaico

Connessioni errate

Errori nei collegamenti tra stringhe di pannelli o tra inverter e quadro generale possono causare malfunzionamenti o danni ai dispositivi. È fondamentale verificare la polarità e il corretto cablaggio secondo le specifiche.

Dimensionamento non corretto

Un dimensionamento errato dei cavi, delle protezioni o degli interruttori può generare surriscaldamenti e perdite di energia. Lo schema elettrico deve contenere tutte le informazioni per dimensionare correttamente ogni componente.

Mancanza di protezioni

Spesso si trascurano elementi essenziali come:

• SPD (protezione contro sovratensioni)
• Interruttori magnetotermici
• Dispositivi di interfaccia

L’assenza di questi elementi può rendere l’impianto pericoloso o non conforme alle normative.

Manutenzione e verifiche dello schema elettrico

Verifica periodica dell’integrità

È consigliato controllare periodicamente che lo schema sia aggiornato e corrispondente all’impianto esistente, specialmente dopo modifiche o sostituzioni. Questo è importante anche per eventuali verifiche da parte del GSE o del distributore di rete.

Aggiornamenti in caso di modifiche all’impianto

Ogni intervento che modifica la struttura del sistema (aggiunta di pannelli, sostituzione dell’inverter, installazione di batterie) richiede l’aggiornamento dello schema elettrico. Il nuovo schema va depositato, se richiesto, presso il GSE o altri enti competenti.

Schema elettrico fotovoltaico con accumulo: come funziona

Collegamento delle batterie

In uno schema con sistema di accumulo, le batterie vengono collegate in corrente continua (DC) o in corrente alternata (AC) in base alla tipologia dell’inverter. Gli inverter ibridi permettono la gestione sia della produzione solare che dello stoccaggio dell’energia. Nei sistemi AC coupling, l’inverter della batteria opera separatamente da quello dei pannelli, comunicando con esso tramite un sistema intelligente.

Il collegamento deve includere:

• Fusibili di protezione
• Controllori di carica (per sistemi DC)
• Sezionatori e monitoraggio dedicato

Funzione del sistema ibrido

Il sistema ibrido consente di:

• Caricare le batterie durante le ore diurne
• Fornire energia all’abitazione quando il sole non è presente
• Immettere in rete l’energia in eccesso non immagazzinata

Tutti questi flussi vengono rappresentati nello schema elettrico, permettendo una visione chiara del comportamento del sistema in vari scenari.

Schemi elettrici per impianti industriali

Esigenze di potenza più elevate

Gli impianti fotovoltaici industriali operano con potenze superiori ai 20 kW, e richiedono:

• Connessione trifase in media o bassa tensione
• Protezioni specifiche per grandi correnti
• Inverter centralizzati o sistemi modulari

Lo schema elettrico deve riflettere tutte queste caratteristiche, includendo dettagli su cabine di trasformazione, interfacce con la rete e dispositivi di monitoraggio avanzato.

Sistemi trifase e sicurezza avanzata

La progettazione industriale prevede l’uso di relè di controllo di fase, sezionatori con comando motorizzato e misuratori di energia trifase. Tutti questi dispositivi sono illustrati nello schema per assicurare un’installazione precisa e sicura.

Aspetti economici legati alla progettazione dello schema

Costo dei materiali elettrici

Lo schema elettrico determina la quantità e qualità dei componenti da acquistare:

• Tipologia di quadri elettrici
• Sezionatori e interruttori
• Cablaggi e canaline

Un buon schema può ottimizzare i costi senza compromettere la sicurezza.

Costo della manodopera specializzata

La redazione dello schema deve essere affidata a un progettista elettrico qualificato, soprattutto se l’impianto deve essere connesso alla rete pubblica. I costi variano in base alla complessità e alla potenza dell’impianto.

Dove trovare esempi di schemi elettrici fotovoltaici

Siti tecnici e forum di progettisti

Molti professionisti condividono schemi e consigli pratici in forum come ElectroYou, ForumElettrico.it, e nei gruppi Facebook dedicati all’energia solare. È importante però verificarne sempre la conformità normativa.

Documentazione dei produttori

I principali produttori di inverter e pannelli (es. SMA, Fronius, Huawei, ABB) offrono schemi elettrici ufficiali adattabili ai propri prodotti. Questi sono ideali per ottenere layout aggiornati e compatibili con le normative.

FAQ: Domande Frequenti sullo schema elettrico fotovoltaico

È obbligatorio avere lo schema per legge?

Sì, per ogni impianto connesso alla rete è obbligatorio fornire uno schema elettrico firmato da un tecnico abilitato.

Può farlo un elettricista generico?

Solo un professionista abilitato può redigere uno schema elettrico conforme, soprattutto se va presentato al GSE o a e-distribuzione.

Come si aggiorna in caso di modifica all’impianto?

Ogni modifica va seguita da un aggiornamento dello schema e, se necessario, da una nuova pratica di connessione.

È diverso se si usa una batteria?

Sì, lo schema cambia sensibilmente. Deve includere le batterie, il tipo di connessione (AC o DC coupling), e nuovi dispositivi di protezione.

Ci sono rischi se lo schema è sbagliato?

Assolutamente sì. Uno schema errato può causare cortocircuiti, danni a persone e cose, e il rifiuto della connessione da parte del distributore.

Qual è il software più usato per disegnarlo?

Tra i più usati ci sono AutoCAD Electrical, SPAC, e EPLAN. Per schemi semplificati, anche QElectroTech è molto diffuso.

Conclusione

Riflessioni finali e consigli utili

Lo schema elettrico fotovoltaico è uno strumento fondamentale per garantire un impianto sicuro, performante e conforme alle norme. Non è solo un disegno tecnico, ma la mappa operativa dell’intero sistema.

Chi progetta un impianto deve prestare grande attenzione a ogni dettaglio: dai simboli alla disposizione dei cavi, fino alle protezioni di sicurezza. Investire tempo nella progettazione dello schema significa evitare problemi futuri e aumentare la durata dell’impianto.

Ricorda sempre di affidarti a professionisti certificati e di aggiornare lo schema ogni volta che modifichi il sistema.

Per approfondire ulteriormente, consulta la guida CEI o visita GSE - Gestore dei Servizi Energetici.