Quadro elettrico per fotovoltaico: schema, protezioni, interfaccia rete
Un impianto fotovoltaico connesso alla rete richiede un quadro AC a valle dell'inverter, con sezionamento, protezioni SPD per le sovratensioni, differenziale del tipo giusto e la protezione di interfaccia secondo la CEI 0-21. Ecco lo schema tipico e le scelte progettuali per un impianto residenziale o commerciale in bassa tensione.
1. Architettura tipica
Un impianto fotovoltaico residenziale connesso in autoconsumo (con o senza accumulo) ha questa struttura:
2. Il quadro AC del fotovoltaico
Il quadro AC si trova tra l'uscita AC dell'inverter e il quadro generale. Contiene:
- Interruttore automatico di manovra — IMS o MT che permette di sezionare l'inverter dalla rete;
- Protezione contro le sovratensioni (SPD) — scaricatore di sovratensione tipo 2 (o tipo 1+2 se il pannello è su tetto non protetto da LPS);
- Differenziale tipo B — obbligatorio con inverter senza trasformatore di isolamento (transformerless), salvo che l'inverter dichiari sulla scheda tecnica la compatibilità con il tipo A;
- Protezione di interfaccia (SPI) — richiesta dalla CEI 0-21 per impianti > 6 kW o comunque quando la connessione avviene con contratti «Ritiro dedicato» o «Scambio sul posto»;
- Contatore di produzione (se dedicato) — misura l'energia prodotta.
3. Dimensionamento della linea AC lato inverter
| Potenza inverter | Alimentazione | Corrente AC | Interruttore | Sezione cavo |
|---|---|---|---|---|
| 3 kW | Monofase 230 V | ≈ 13 A | MT 16 A curva C | 3G2.5 |
| 4,6 kW | Monofase 230 V | ≈ 20 A | MT 25 A curva C | 3G4 |
| 6 kW | Monofase 230 V | ≈ 26 A | MT 32 A curva C | 3G6 |
| 10 kW | Trifase 400 V | ≈ 15 A | MT 20 A curva C | 5G2.5 |
| 15 kW | Trifase 400 V | ≈ 22 A | MT 25 A curva C | 5G4 |
| 20 kW | Trifase 400 V | ≈ 29 A | MT 32 A curva C | 5G6 |
La corrente AC dell'inverter è quasi sempre < della corrente nominale del carico. Il dimensionamento del cavo va fatto sulla corrente massima dell'inverter (Iac,max) dichiarata nella scheda tecnica, con margine del 25%.
4. Scaricatori di sovratensione (SPD)
La CEI 64-8 (Sezione 443) impone la protezione contro le sovratensioni per gli impianti alimentati da rete pubblica in bassa tensione, incluse le utenze con fotovoltaico. Per un impianto fotovoltaico:
- Tipo 2 nel quadro AC — protezione dalle sovratensioni indotte dai fulmini a distanza. Sempre obbligatorio.
- Tipo 1+2 combinato — obbligatorio se l'edificio è dotato di sistema di protezione dai fulmini (LPS) o se il tetto con i pannelli non è protetto da un LPS ma è in area esposta.
- SPD lato DC (tra pannelli e inverter) — sempre raccomandato, spesso obbligatorio secondo la CEI 82-25.
Gli SPD vanno protetti da un fusibile o interruttore (spesso integrato nel modulo SPD). Vita utile: da controllare periodicamente con l'indicatore ottico.
5. Differenziale: tipo A o tipo B?
Gli inverter fotovoltaici moderni sono quasi tutti «transformerless» (senza trasformatore di isolamento galvanico interno). In caso di guasto lato DC, la corrente di guasto verso terra sul lato AC può contenere componenti continue lisce che il differenziale tipo A non rileva. Regole pratiche:
- Inverter con trasformatore → differenziale tipo A;
- Inverter transformerless che dichiara «RCM integrato» o «compatibile con RCD tipo A» → differenziale tipo A;
- Inverter transformerless senza dichiarazione → differenziale tipo B obbligatorio.
Verifica sempre la scheda tecnica dell'inverter (SolarEdge, Huawei, Fronius, ABB, SMA, Sungrow, Enphase). La maggior parte degli inverter di ultima generazione dichiara il RCM interno che permette il tipo A.
6. Protezione di interfaccia (SPI) CEI 0-21
La CEI 0-21 (Regola tecnica di connessione degli utenti attivi alla rete BT) impone una protezione di interfaccia che scolleghi automaticamente l'impianto dalla rete quando questa è fuori parametri (frequenza, tensione, black-out). Serve a:
- Evitare la formazione di isole di distribuzione (l'impianto continuerebbe ad alimentare il tratto di rete a valle di un guasto);
- Proteggere gli operatori di rete durante le manutenzioni;
- Salvaguardare gli utenti a valle da tensioni fuori norma.
Per impianti fino a 6 kW, la protezione di interfaccia può essere integrata nell'inverter (soluzione più diffusa nel residenziale). Per impianti > 6 kW o per impianti con più inverter, va installato un SPI esterno: un modulo dedicato (marca Contarel, Selco, Lovato…) che apre un contattore o un dispositivo di interfaccia (DDI) al superamento delle soglie.
7. Sistemi con accumulo (batteria)
L'aggiunta di una batteria richiede alcune considerazioni aggiuntive:
- Inverter ibrido — sostituisce l'inverter fotovoltaico normale e gestisce sia pannelli che batteria. Ha uscita AC unica.
- Sistema retrofit — inverter fotovoltaico esistente + inverter batteria separato collegato al lato AC. Servono due sezionamenti e due gruppi di protezioni.
- Se la batteria supporta il funzionamento in isola (backup in caso di black-out), il quadro deve prevedere un commutatore automatico rete/isola (transfer switch) e i carichi di emergenza vanno collegati a un ramo dedicato.
8. Integrazione con wallbox
Se il fotovoltaico alimenta anche una wallbox, si possono configurare due modalità:
- Ricarica solar-only — la wallbox si accende solo con la potenza fotovoltaica in surplus. Richiede la comunicazione tra wallbox e inverter (o TA installato al contatore).
- Ricarica ibrida — la wallbox usa il solar quando disponibile e integra con la rete al bisogno. È la modalità più flessibile.
Entrambe richiedono il bilanciamento del carico per non superare la potenza contrattuale.
Modello fotovoltaico pronto
Quadrista include un modello «Fotovoltaico (inverter)» che aggiunge automaticamente il quadro AC con sezionamento, SPD tipo 2, differenziale del tipo giusto (A o B in base all'inverter) e un placeholder per la protezione di interfaccia CEI 0-21.
⚡ Apri QuadristaDomande frequenti
Serve sempre la protezione di interfaccia esterna?
No. Per impianti < 6 kW la CEI 0-21 ammette la SPI integrata nell'inverter (soluzione standard nel residenziale). Sopra i 6 kW o con più inverter serve la SPI esterna e un dispositivo di interfaccia (DDI).
Il fotovoltaico può alimentare la casa in caso di black-out?
Solo se l'inverter (o l'inverter ibrido con batteria) è abilitato al funzionamento in isola e il quadro ha un transfer switch. La maggior parte degli inverter fotovoltaici standard si spegne in caso di black-out per rispettare la CEI 0-21 (nessuna alimentazione di isola non intenzionale).
Che sezione DC serve tra pannelli e inverter?
Dipende dalla corrente di stringa e dalla lunghezza. Tipicamente si usa cavo solare fotovoltaico H1Z2Z2-K da 4 o 6 mm² per stringhe da 10 A. Va dimensionato per Iz ≥ 1,25·Isc dei pannelli, con ∆U ≤ 1% per non perdere rendimento.
Guide correlate
Riferimenti: CEI 0-21 (Regola tecnica di connessione degli utenti attivi BT), CEI 64-8, CEI 82-25 (impianti fotovoltaici lato DC), CEI EN 62305 (protezione dai fulmini), IEC 61643 (SPD).