Dei cavi fotovoltaici mi occupo da quando installavo i primi impianti da 3 kW con cavo da 4 mm² ovunque, senza farmi troppe domande. Poi, tre anni fa, un cliente mi ha chiamato perché il suo impianto da 6 kW produceva il trenta per cento in meno del previsto. In pratica ho trovato un collegamento in serie con un tratto di cavo da 2,5 mm² lungo quaranta metri, posato sotto tegole che d’estate superavano i settanta gradi. Di conseguenza la caduta di tensione e il calore stavano mangiando la produzione, giorno dopo giorno. Oggi, prima di firmare qualsiasi relazione, controllo sempre la sezione e la tipologia dei cavi fotovoltaici. In breve, ve lo dico chiaramente: sono loro, non i pannelli, il punto debole nascosto di un impianto.
Cavi fotovoltaici: cosa sono e perché la scelta cambia tutto
Quando parlo di cavi fotovoltaici intendo l’intera rete di collegamento elettrico di un impianto solare. In pratica sono due mondi distinti: i tratti in corrente continua che uniscono i moduli tra loro e scendono fino all’inverter, e i tratti in corrente alternata che portano l’energia dall’inverter al quadro e da lì alla rete. In genere molti clienti pensano che basti un cavo qualsiasi, perché dopotutto si tratta di portare corrente. In realtà i cavi fotovoltaici lavorano in condizioni che nessun altro cavo da edificio conosce. In effetti restano esposti ai raggi ultravioletti per vent’anni, sopportano sbalzi termici da meno quaranta a oltre novanta gradi, e conducono corrente continua a 600, 800 o addirittura 1500 volt. Tuttavia una scelta sbagliata non si vede subito. Di solito si manifesta dopo tre o quattro anni, quando la guaina si screpola oppure la resistenza di contatto fa scaldare le giunzioni. Alla fine il danno economico è già fatto.
La norma CEI 20-91 e l’evoluzione verso la CEI EN 50618
La norma CEI 20-91, pubblicata nel febbraio 2010, ha rappresentato uno spartiacque per il settore. In primo luogo i cavi da impiegare negli impianti fotovoltaici hanno ricevuto una classificazione univoca, con prove specifiche di resistenza ai raggi ultravioletti, all’ozono e alle intemperie. Anche prima di quella data si usava un po’ di tutto, compresi cavi da posa ordinaria che invecchiavano in fretta. Oggi il riferimento tecnico è la CEI EN 50618, che ha raccolto l’eredità della CEI 20-91 e ha introdotto la sigla H1Z2Z2-K. In pratica parliamo di un cavo unipolare flessibile in rame stagnato, con isolamento e guaina in polioletfina reticolata, senza alogeni, resistente al fuoco e ai raggi UV, con tensione nominale fino a 1,5 kV in corrente continua. In aggiunta, la guida CEI 82-25 richiama i criteri di scelta e di posa dei cavi fotovoltaici, mentre per il lato in alternata restano valide le prescrizioni della CEI 64-8. Invece, per il collegamento alla rete pubblica vale la CEI 0-21, che trovi spiegata nella nostra guida dedicata. In ogni caso, sul piano normativo generale, il decreto legislativo 28/2011 e il DM 37/08 fissano gli obblighi di conformità degli impianti: entrambi sono consultabili su normattiva.
Tipologie di cavi fotovoltaici: dal lato DC al lato AC
Sul lato in corrente continua si usano i cavi solari certificati, cioè quelli marcati H1Z2Z2-K secondo la CEI EN 50618 oppure PV1-F secondo lo standard TÜV. Si infilano facilmente sotto i moduli e sopportano l’aperto senza canalina. In genere scelgo il rame stagnato per le tratte esposte all’umidità, perché la stagnatura protegge il conduttore dalla corrosione. Invece, sul lato in corrente alternata valgono le regole ordinarie della CEI 64-8: si usa un cavo tipo FG16OR16 oppure N07V-K, posato in tubo o canalina, con le sezioni calcolate sulla potenza dell’inverter. Inoltre consiglio sempre un cavo di terra dedicato, di colore giallo-verde, che collega le masse dei moduli e della struttura di supporto al nodo di terra dell’impianto. Inoltre, per i sistemi con ottimizzatori o monitoraggio, non dimenticate i cavi di segnale e di comunicazione. Di norma questi ultimi vanno tenuti separati dai cavi di potenza, altrimenti i disturbi elettromagnetici compromettono le misure di produzione. Infine, sul mercato esistono anche cavi con conduttore in alluminio per le grandi tratte in alternata: ne valuto l’uso solo su impianti di taglia importante, perché impongono morsetti dedicati con capicorda appositi.
Come dimensionare i cavi fotovoltaici: guida passo per passo
Per dimensionare i cavi fotovoltaici procedo sempre in cinque passi, nell’ordine esatto che seguo in ogni cantiere. Innanzitutto calcolo la corrente di stringa: prendo la corrente di cortocircuito del modulo, la moltiplico per il numero di stringhe in parallelo e applico un coefficiente di sicurezza di almeno 1,25. In effetti un impianto fotovoltaico, ve lo assicuro, lavora spesso sopra le condizioni nominali: il margine copre le giornate fredde e luminose, quando i moduli producono più del valore di targa. In secondo luogo scelgo la tipologia: sul lato DC solo cavo solare certificato, mai un cavo da posa ordinaria, qualunque cosa vi dica il fornitore. Poi determino la sezione minima per portata: consulto le tabelle della norma e applico i coefficienti di correzione per temperatura e modalità di posa. Successivamente verifico la caduta di tensione, che è il controllo che quasi tutti dimenticano e quello che mi ha fatto guadagnare più clienti. Infine controllo che la sezione scelta regga anche la corrente di guasto, coordinandola con le protezioni di stringa e con il sezionatore DC. Inoltre, un consiglio da vecchio mestierante: annotate sempre i calcoli su carta, perché in fase di collaudo qualcuno vi chiederà quei fogli. Infine tenete conto che la sezione commerciale successiva a quella calcolata è quasi sempre la scelta giusta: un 6 mm² al posto di un 4 mm² costa pochi euro e vi toglie ogni dubbio sulla caduta di tensione.
Sezione dei cavi fotovoltaici: il calcolo della caduta di tensione
La formula che uso per la caduta di tensione in corrente continua è semplice: la sezione in millimetri quadrati si ottiene da due volte la lunghezza del cavo per la corrente, diviso il prodotto tra la conducibilità del rame e la caduta ammessa in volt. Tipicamente per il rame uso 56 come conducibilità a venti gradi, anche se a temperatura di esercizio il valore reale scende verso 48. Per esempio, facciamo un caso concreto: una stringa da 12 ampere, un percorso di quaranta metri dal generatore all’inverter, una tensione di sistema di 600 volt e una caduta massima dell’uno e mezzo per cento, cioè 9 volt. Di conseguenza il calcolo restituisce circa 1,9 millimetri quadrati. In pratica, però, non scendo mai sotto i 4 millimetri quadrati sui cavi fotovoltaici del lato DC, per ragioni meccaniche e di durata nel tempo. Invece, se il percorso si allunga, come in un capannone industriale con ottanta metri di tratta, la caduta di tensione diventa il parametro dominante e la sezione sale a 6 millimetri quadrati. Per esempio, su una tratta da venti metri un cavo da 4 mm² va quasi sempre bene, mentre oltre i cinquanta metri conviene rifare il conto con calma. Inoltre, sul lato AC applico lo stesso ragionamento, con il limite complessivo del 4 per cento indicato dalla CEI 64-8, che comprende anche la tratta di rete. In ogni caso, ricordate che la caduta di tensione non è solo una perdita di produzione: su tratte troppo lunghe può far scattare le protezioni dell’inverter nei giorni di pieno sole.
Errori comuni nella posa dei cavi fotovoltaici
Ne ho visti tanti, in vent’anni di cantieri, e ve ne elenco i più gravi senza fare sconti. Innanzitutto, il primo errore è usare cavi da posa ordinaria sul tetto: il PVC senza protezione UV si degrada in pochi anni e la guaina si sbriciola sotto le dita. In secondo luogo, il secondo errore è sbagliare le giunzioni: i connettori MC4 vanno crimpati con l’attrezzo specifico, mai con una pinza qualsiasi, altrimenti la resistenza di contatto aumenta e il connettore diventa un punto caldo. Poi, il terzo errore è trascurare la caduta di tensione nelle tratte lunghe, con perdite di produzione che si pagano per vent’anni. Inoltre vedo spesso cavi stretti con fascette sul bordo tagliente delle strutture, senza alcuna protezione: il movimento termico e il vento, alla lunga, tagliano la guaina. Inoltre, un altro errore ricorrente è confondere i poli: il positivo va identificato con il rosso e il negativo con il blu o il nero, con etichette chiare su entrambe le estremità, perché un errore di polarità rovina i moduli. Infine, non dimenticate la separazione tra cavi DC e cavi di segnale, e la corretta protezione meccanica nei punti di passaggio attraverso le strutture. Inoltre, molti installatori dimenticano di fissare i cavi con i morsetti appositi e lasciano che il peso delle catene tiri sulle giunzioni: è un invito ai guasti. In pratica, quando trovo un impianto con questi difetti, non firmo il collaudo finché non vedo tutto sistemato.
Domande frequenti sui cavi fotovoltaici
Posso usare un normale cavo da impianto per il tratto tra i pannelli e l’inverter? No, e ve lo dico senza mezzi termini: serve un cavo solare certificato secondo la CEI EN 50618, perché il cavo ordinario non resiste ai raggi UV e alle temperature del tetto. Che cosa significa la sigla H1Z2Z2-K? In pratica indica un cavo armonizzato unipolare flessibile, con isolamento e guaina in polioletfina reticolata e senza alogeni: oggi è il cavo fotovoltaico di riferimento in Europa. Quale sezione scegliere per un impianto da 3 kW? Di norma 4 millimetri quadrati per le stringhe, salvo verifica della caduta di tensione sulle tratte lunghe. I cavi fotovoltaici vanno protetti in canalina? In genere sul tetto il cavo solare può stare scoperto, perché la sua costruzione lo prevede, ma va protetto meccanicamente nei punti di passaggio e all’interno della struttura. In ogni caso, a terra preferisco sempre una tubazione. Quanto dura un cavo fotovoltaico? Di norma un prodotto certificato dura quanto l’impianto, oltre venticinque anni, a patto che la posa risulti corretta e che nessuno schiacci o tiri il cavo. Vale la pena spendere di più per un cavo di marca? In effetti sì, soprattutto sulle tratte esposte, perché il risparmio di pochi centesimi al metro si trasforma in una sostituzione anticipata. Posso giuntare un cavo fotovoltaico se la misura non basta? Sì, ma solo con connettori certificati e mai con semplici morsetti a vite, perché la giunzione deve reggere le stesse sollecitazioni del cavo. Se vuoi vedere come applico queste regole nei casi reali, sul sito Installazione Elettrica trovi esempi pratici di verifiche in cantiere.
Conclusione: i cavi fotovoltaici non si improvvisano
Quando progetto un impianto, la prima cosa che controllo in fase di sopralluogo non è il pannello, ma il cavo che il cliente ha già in magazzino. In quel caso, se non porta la marcatura giusta, lo faccio cambiare prima ancora di parlare di inverter. Ve lo dico con cognizione di causa, da perito che ha passato vent’anni sui tetti: anche io ho sbagliato, all’inizio, dimensionando un tratto di cavo fotovoltaico solo sulla portata, senza considerare la caduta di tensione. Il risultato è stato un impianto che produceva sotto il previsto dal primo giorno, con il cliente che giustamente non capiva perché. Oggi la norma CEI 20-91 e la CEI EN 50618 hanno messo ordine in un settore dove una volta regnava l’improvvisazione. Comunque, il mio consiglio per il futuro è semplice: diffidate dei cavi fotovoltaici senza marcatura, comprate solo prodotto certificato, poi fate verificare sezione e giunzioni a un elettricista esperto prima del collaudo. Se poi volete spingere sull’autoconsumo, leggete anche la nostra guida al sistema di accumulo con batterie al litio. Un impianto ben cablato dura trent’anni; uno mal cablato vi farà perdere produzione, tempo e sonno per molto meno.