I cavi CC sottodimensionati causano cadute di tensione, perdite di potenza e rischi di incendio. I cavi sovradimensionati sprecano denaro in rame. L'obiettivo del dimensionamento del cavo è trovare la sezione trasversale minima che trasporta in modo sicuro la corrente di progetto con una caduta di tensione e un aumento di temperatura accettabili per tutta la vita di 25 anni del cavo. Questa guida copre le fasi di progettazione per il dimensionamento dei cavi CC dalle stringhe FV all'inverter, seguendo la pratica IEC 60364 ed EN 50618.
Passaggio 1: determinare la corrente di progetto
Per un cavo di stringa FV, la corrente operativa massima è la corrente di cortocircuito del modulo (Isc) a STC. Il cavo deve sopportarlo senza superare la sua corrente nominale nelle peggiori condizioni operative.
La corrente di progetto per i cavi di stringa CC è:
Idesign = 1,25 × Isc(STC)
Il fattore 1,25 tiene conto delle condizioni di irraggiamento superiori a 1.000 W/m² (che si verificano brevemente durante gli eventi di aumento del bordo delle nuvole) e fornisce un margine di sicurezza secondo IEC 60364-7-712.
Per un tipico modulo da 400 Wp con Isc = 10,0 A: Idesign = 12,5 A per stringa.
Per un cavo di uscita del combinatore che serve N stringhe in parallelo: Idesign = 1,25 × Isc × N.
Passaggio 2: applicare il declassamento della temperatura
I valori nominali della corrente del cavo sono specificati a una temperatura ambiente di riferimento (tipicamente 30°C per cavi interrati, 40°C per conduit/aria libera). A temperature più elevate, il cavo deve essere declassato:
| Temperatura ambiente | Fattore di declassamento (cavo Cu, isolamento XLPE) |
|---|---|
| 30°C (riferimento) | 1.00 |
| 40°C | 0.87 |
| 50°C | 0.71 |
| 60°C | 0.50 |
| 70°C | 0,00 (cavo non adatto a temperature superiori a 70°C per XLPE standard) |
Nei climi caldi dove le superfici del tetto raggiungono i 60–70°C, i cavi instradati lungo la parte inferiore dei pannelli devono utilizzare cavi con temperature nominali più elevate (cavi fotovoltaici con classificazione 120°C o 150°C — certificati EN 50618) anziché standard XLPE 90°C. Specificare sempre la temperatura di installazione, non la temperatura dell'aria ambiente, quando si dimensionano i cavi in climi caldi.
Passaggio 3: applicare il declassamento del metodo di installazione
I cavi in canalina o raggruppati insieme sono più caldi dei cavi singoli all'aria aperta. Il fattore di declassamento del metodo di installazione:
| Metodo di installazione | Fattore di declassamento |
|---|---|
| Cavo singolo, aria libera | 1.00 |
| 2 cavi in contatto, aria libera | 0.87 |
| 3 cavi in formazione piatta, aria libera | 0.79 |
| 3 cavi in canalina (non più di 2 circuiti) | 0.70 |
| Cavi in canalina da esterno | 0.75 |
Per la potenza nominale minima del cavo richiesta: Inominale(min) = Idesign ÷ (declassamento temperatura × declassamento installazione)
Esempio: corrente di progetto 12,5 A, temperatura ambiente 50°C, in condotto:
Inominale(min) = 12,5 ÷ (0,71 × 0,70) = 12,5 ÷ 0,497 = 25,2 A valore nominale minimo del cavo
Dalle tabelle dei cavi, un cavo fotovoltaico in rame da 4 mm² (EN 50618) ha una potenza in aria libera di circa 50 A, che dopo il declassamento dà 50 × 0,497 = 24,8 A - leggermente insufficiente. Specificare 6mm² (classificato ~65 A, declassato a 32,3 A) — adeguato con margine.
Passaggio 4: controllare la caduta di tensione
La caduta di tensione nei cavi delle stringhe CC riduce il campo operativo MPPT dell'inverter e provoca perdite di potenza resistiva. La caduta di tensione massima accettabile per i cavi di stringa è in genere:
- 1% di Vmpp a STC — per installazioni di alta qualità
- 2% di Vmpp a STC — massimo accettabile (guida IEC 60364)
Formula della caduta di tensione: ΔV = 2 × L × I × ρ / A
Dove L = lunghezza del cavo unidirezionale (m), I = corrente di progetto (A), ρ = resistività (0,0175 Ω·mm²/m per il rame), A = sezione del cavo (mm²). Il fattore 2 rappresenta sia i conduttori positivi che quelli negativi.
Per una tratta di stringa di 100 m (unidirezionale), 12,5 A, cavo 4 mm²:
ΔV = 2 × 100 × 12,5 × 0,0175 / 4 = 10,9 V
Se Vmpp per stringa = 30 moduli × 32 V = 960 V, allora 10,9/960 = 1,14% — accettabile. Per una corsa di 200 m, la caduta di tensione raddoppia fino al 2,3% — supera il limite del 2%. Aumenta la dimensione fino a 6 mm² o riduci la lunghezza della corda.
Passaggio 5: selezionare il cavo
I cavi CC FV devono essere certificati EN 50618 (o IEC 62930 equivalente) per applicazioni fotovoltaiche esterne. Certificazioni chiave:
- Resistenza ai raggi UV: I cavi fotovoltaici devono resistere a oltre 25 anni di esposizione ai raggi UV senza rompersi
- Valutazione della temperatura: Cavi standard EN 50618 con temperatura nominale di 90°C continui. Specificare 120°C o 150°C per installazioni su tetto in climi caldi
- Tensione del sistema: Deve essere classificato per la tensione del sistema: 1.000 V o 1.500 V
- Senza alogeni: Richiesto dalla maggior parte degli standard per installazioni in cui l'emissione di fumi tossici durante un incendio rappresenta un problema
Sezioni trasversali comuni utilizzate nell'energia solare: 4 mm² (residenziale, stringhe C&I corte), 6 mm² (la maggior parte dei cavi delle stringhe C&I), 10 mm² (uscite del combinatore, tratti più lunghi), 16 mm² o 25 mm² (cavi principali CC dai combinatori all'inverter).