Due pannelli fotovoltaici della stessa potenza possono produrre la medesima energia, ma comportarsi in modo molto diverso a seconda di come vengono collegati. La scelta tra serie, parallelo e configurazione mista determina tensione, corrente, perdite nei cavi e compatibilità con inverter o regolatore MPPT. In questa guida chiarisco quale soluzione conviene in casa, come fare i calcoli e quali errori evitare.
La scelta dipende soprattutto da tensione, corrente e ombreggiamento
- Collegamento in serie significa sommare le tensioni e mantenere quasi invariata la corrente.
- Collegamento in parallelo mantiene la tensione di un singolo modulo e somma le correnti.
- Per un impianto residenziale con inverter di stringa, la serie è spesso la soluzione più efficiente.
- Il parallelo può essere utile con basse tensioni di batteria o in alcune installazioni con ombreggiamenti.
- La tensione a circuito aperto, indicata come Voc, deve restare entro il limite massimo dell’inverter anche nelle giornate fredde.
- Stringhe diverse non dovrebbero essere messe insieme senza verificare MPPT, correnti, fusibili e caratteristiche dei moduli.
Come cambiano tensione e corrente nei due collegamenti
Nel collegamento in serie si unisce il polo positivo di un modulo al polo negativo del successivo. La tensione si somma, mentre la corrente della stringa resta all’incirca quella del pannello con prestazioni più basse.
Con il parallelo, invece, si collegano insieme tutti i positivi e tutti i negativi. La tensione rimane quella del singolo pannello, ma la corrente aumenta in proporzione al numero di moduli. È una distinzione semplice, ma da questa dipendono sezione dei cavi, caduta di tensione e scelta del regolatore.
| Configurazione | Tensione | Corrente | Effetto pratico |
|---|---|---|---|
| 2 pannelli in serie | Si somma | Resta simile a quella di un pannello | Minore corrente nei cavi e perdite generalmente più contenute |
| 2 pannelli in parallelo | Resta quella di un pannello | Si somma | Servono cavi e protezioni adatti a una corrente maggiore |
| Serie-parallelo | Aumenta per ogni stringa | Aumenta tra le stringhe | Permette di raggiungere valori intermedi di tensione e potenza |
Per capire l’ordine di grandezza, prendiamo due moduli da 430 W con una tensione di lavoro di 31,5 V e una corrente di 13,7 A. In serie otteniamo circa 63 V e 13,7 A; in parallelo restiamo a circa 31,5 V, ma arriviamo a 27,4 A. La potenza teorica è simile, circa 860 W, ma il modo in cui l’energia raggiunge l’inverter cambia molto.
Quando conviene collegare i pannelli in serie
La serie è normalmente la mia prima scelta negli impianti fotovoltaici domestici collegati a un inverter di stringa, sempre che i valori rientrino nella finestra ammessa dal dispositivo. Una tensione più alta consente di trasportare la stessa potenza con una corrente più bassa, riducendo la caduta di tensione sui cavi.
Questa configurazione è particolarmente pratica quando i pannelli sono lontani dall’inverter. A parità di lunghezza e sezione, una corrente inferiore produce perdite inferiori; in alternativa, il progettista può ottenere lo stesso risultato senza sovradimensionare inutilmente il cablaggio.
Il controllo della finestra MPPT
L’MPPT, cioè l’inseguitore del punto di massima potenza, cerca continuamente la combinazione di tensione e corrente che permette ai pannelli di lavorare meglio. Non basta quindi verificare che l’inverter accetti la tensione massima: bisogna controllare anche che la tensione della stringa rientri nella finestra MPPT operativa.
Una stringa troppo corta può avere una tensione insufficiente per avviare l’inverter o per lavorare bene con poca luce. Una stringa troppo lunga può invece superare il limite DC dell’apparecchio, soprattutto in inverno, quando la tensione a vuoto dei moduli tende ad aumentare.
Il calcolo da fare prima del collegamento
Per una verifica preliminare si moltiplica il numero dei moduli per la loro Voc. Se tre pannelli hanno una Voc di 37,2 V, la stringa raggiunge teoricamente 111,6 V a circuito aperto. Questo valore va confrontato con il limite massimo dell’inverter, applicando anche la correzione prevista dal costruttore per la temperatura minima del luogo.
Io non userei mai la sola tensione nominale indicata in modo commerciale, come “pannello da 12 V”. Per il dimensionamento contano i dati della scheda tecnica, soprattutto Voc, Vmp, Isc e Imp, insieme ai limiti dell’inverter o del regolatore.
Quando il parallelo è la soluzione più sensata
Il parallelo mantiene la tensione del singolo modulo e può essere utile in piccoli impianti con batterie a 12 o 24 V, in sistemi mobili e in alcune applicazioni isolate. Con un regolatore PWM, che lavora a una tensione più vicina a quella della batteria, la configurazione deve essere valutata con attenzione; con un MPPT, invece, spesso è possibile sfruttare anche stringhe a tensione più elevata.
Il vantaggio principale è che ogni ramo lavora a una tensione più bassa. Lo svantaggio è la corrente elevata. Due moduli da 13,7 A in parallelo richiedono già un ingresso capace di gestire circa 27,4 A, oltre a cavi, connettori, sezionatori e protezioni correttamente dimensionati.
Ombra e prestazioni reali
Si sente spesso dire che il parallelo risolve il problema dell’ombra. La realtà è più sfumata. Un modulo ombreggiato in una stringa può limitare la corrente dell’intera stringa, mentre con rami paralleli l’effetto può restare più circoscritto al ramo interessato. Tuttavia, se tutti i rami arrivano allo stesso MPPT e hanno orientamenti molto diversi, il rendimento può comunque diminuire.
In presenza di falde con orientamenti differenti, ombreggiamenti frequenti o camini vicini, preferisco valutare MPPT separati, ottimizzatori o microinverter invece di forzare un parallelo. Il collegamento non può compensare un progetto elettrico o architettonico poco adatto.
La configurazione mista serie-parallelo per impianti più grandi
Quando i moduli sono numerosi, si costruiscono più stringhe uguali collegando prima alcuni pannelli in serie e poi mettendo le stringhe in parallelo. Per esempio, due stringhe composte da cinque moduli ciascuna aumentano sia la tensione della singola stringa sia la corrente complessiva all’ingresso dell’inverter.
Questa soluzione è efficace solo quando le stringhe parallele sono elettricamente omogenee. Dovrebbero avere lo stesso numero di moduli, moduli con caratteristiche comparabili e condizioni simili di orientamento e irraggiamento. Mettere in parallelo una stringa da cinque pannelli con una da quattro può creare squilibri e prestazioni inferiori alle attese.
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Un esempio numerico
Immaginiamo quattro moduli da 430 W, con Vmp di 31,5 V e Imp di 13,7 A. Una configurazione 2S2P, cioè due pannelli in serie per ciascuna di due stringhe parallele, produce indicativamente 63 V e 27,4 A, per una potenza teorica di circa 1.720 W.
Prima di adottare questo schema bisogna controllare la corrente massima accettata da ogni ingresso MPPT. Se l’inverter non può gestire la corrente risultante, occorre distribuire le stringhe su ingressi separati oppure scegliere un’altra architettura.
Gli errori che compromettono sicurezza e rendimento
Il primo errore è collegare moduli diversi senza verificare i parametri elettrici. In serie, la corrente viene condizionata dal modulo più debole; in parallelo, tensioni di lavoro troppo diverse possono impedire ai rami di condividere correttamente il carico. Per questo preferisco usare moduli dello stesso modello e della stessa serie, soprattutto all’interno di una stringa.
- Superare la Voc massima ammessa dall’inverter o dal regolatore.
- Confondere la tensione nominale del modulo con la tensione reale di lavoro.
- Collegare in parallelo stringhe con diverso numero di pannelli.
- Ignorare la corrente totale nel dimensionamento dei cavi.
- Usare connettori apparentemente simili ma non realmente compatibili.
- Scollegare connettori in corrente continua sotto carico, creando archi elettrici.
- Dimenticare sezionamento, protezione dalle sovratensioni e messa a terra secondo il progetto.
Nei rami paralleli possono essere necessari fusibili di stringa o altri dispositivi di protezione, in funzione del numero di rami, delle correnti inverse possibili e delle indicazioni del costruttore. Anche la sezione del cavo non si sceglie con una regola fissa come “4 mm² per tutto”: dipende da corrente, lunghezza, posa e caduta di tensione ammessa.
La corrente continua fotovoltaica può restare presente anche quando l’impianto di casa è disalimentato. Per un impianto fisso in Italia, verifico sempre schema, protezioni e documentazione con un installatore abilitato, facendo riferimento alle norme tecniche applicabili, tra cui la guida CEI 82-25 per gli impianti fotovoltaici connessi alla rete.
Come scegliere senza andare a tentativi
Il metodo più affidabile parte dall’inverter e non dal numero di pannelli. Prima si leggono tensione DC massima, intervallo MPPT, corrente massima per ingresso, numero di MPPT indipendenti e potenza fotovoltaica consigliata. Solo dopo si decide quante stringhe realizzare.
- Raccogliere dalla scheda tecnica dei moduli i valori di Voc, Vmp, Isc e Imp.
- Calcolare tensione e corrente della serie scelta.
- Verificare la Voc alla temperatura minima del sito, non solo in condizioni standard.
- Confrontare i valori con ogni ingresso MPPT dell’inverter.
- Valutare ombre, orientamento, distanza e sezione dei cavi.
- Definire sezionamento, protezioni e collegamenti secondo il progetto elettrico.
In termini pratici, sceglierei la serie per una falda uniforme e un inverter di stringa compatibile. Prenderei in considerazione il parallelo per sistemi a bassa tensione o per esigenze specifiche di un regolatore. La soluzione mista ha senso quando serve aumentare la potenza mantenendo tensione e corrente entro limiti precisi, non semplicemente perché ci sono molti pannelli.
La verifica finale che evita guasti costosi
La decisione corretta non è “serie contro parallelo” in assoluto. È quella che fa lavorare i moduli nella finestra elettrica prevista, limita le perdite e mantiene margine rispetto ai valori massimi dell’elettronica.
Prima di chiudere il circuito controllerei polarità, Voc della stringa, corrente prevista, compatibilità dei connettori e serraggio dei terminali. Una misura fatta con strumenti adatti e un controllo professionale costano molto meno di un inverter danneggiato o di una stringa progettata fuori dai limiti.
