Serie o parallelo: due modi di collegare i pannelli che cambiano tutto
Quando si collegano due o più pannelli solari a un inverter, esistono due possibilità fondamentali: collegarli in serie o in parallelo. La scelta non è secondaria. Influisce sulla tensione e sulla corrente che raggiungono l’inverter, sulla resistenza alle perdite da ombreggiatura parziale e sulla compatibilità con i parametri elettrici dell’inverter stesso.
Per capire quale collegamento funziona meglio in una situazione concreta, bisogna partire da un principio fisico semplice ma spesso frainteso.
Cosa cambia in serie e cosa cambia in parallelo
In un collegamento in serie, il polo positivo di un pannello si collega al polo negativo del successivo. Il risultato: le tensioni si sommano, mentre la corrente rimane quella del singolo pannello. Due pannelli da 40 V e 10 A producono insieme 80 V e 10 A.
In un collegamento in parallelo, tutti i poli positivi si collegano tra loro e tutti i negativi tra loro. Qui si sommano le correnti, mentre la tensione rimane quella del singolo pannello. Gli stessi due pannelli da 40 V e 10 A produrranno 40 V e 20 A.
Questa differenza ha conseguenze dirette su tre aspetti: la compatibilità con l’inverter, il comportamento in caso di ombreggiatura parziale e le perdite nei cavi.
Il punto di partenza: i parametri dell’inverter
Ogni inverter ha un intervallo di tensione d’ingresso all’interno del quale lavora. Questo intervallo è definito da una tensione minima di avvio, una tensione massima assoluta e l’intervallo del tracciatore MPP (Maximum Power Point Tracker), ovvero il circuito che identifica continuamente il punto di lavoro ottimale del pannello.
Se la tensione del generatore fotovoltaico scende sotto il minimo MPP – ad esempio in condizioni di bassa irradiazione o temperature elevate – l’inverter smette di produrre anche se i pannelli stanno ancora generando corrente. Se la tensione supera il massimo assoluto, l’inverter si protegge e va in blocco. Entrambi gli scenari riducono l’energia effettivamente utilizzata.
Quanti pannelli si possono collegare in serie a un microinverter da balcone?
Dipende dalla tensione massima d’ingresso dell’inverter e dalla tensione a circuito aperto (Voc) dei pannelli. La somma delle Voc in condizioni di bassa temperatura non deve mai superare la tensione massima assoluta dell’inverter. Molti microinverter per balcone accettano 1 o 2 pannelli in serie; verificare sempre il datasheet prima di collegare.
La serie aumenta la tensione: è utile quando l’inverter richiede una tensione d’ingresso più alta di quella che un singolo pannello riesce a fornire. Il parallelo aumenta la corrente: è utile quando la tensione di un singolo pannello è già sufficiente per l’MPP, ma si vuole aumentare la potenza totale senza superare i limiti di tensione.
Ombreggiatura parziale: il collegamento cambia l’impatto
Questo è il punto dove la scelta tra serie e parallelo ha le conseguenze più visibili nella pratica.
In un collegamento in serie, la corrente che attraversa la stringa è la stessa per tutti i pannelli. Se un pannello è parzialmente ombreggiato e produce meno corrente degli altri, limita l’intera stringa. È come un tubo con un restringimento: tutta l’acqua è costretta a passare per il punto più stretto. I bypassdiodi integrati nelle junction box dei moduli possono bypassare le celle ombreggiate, ma lo fanno sacrificando quella porzione del pannello: il calo di potenza può essere significativamente superiore alla sola percentuale di superficie ombreggiata.
In un collegamento in parallelo, ogni pannello lavora con la propria corrente in modo indipendente. Un pannello parzialmente ombreggiato produce meno, ma non trascina giù gli altri. La perdita è più proporzionale alla superficie effettivamente colpita dall’ombra.
In pratica: su un balcone dove il corrimano proietta un’ombra su uno dei due pannelli per alcune ore al giorno, il collegamento in parallelo può conservare una quota maggiore della produzione nelle ore di transizione. Su un impianto completamente esposto senza ombre, la differenza tra i due schemi è trascurabile a parità di parametri elettrici.
Se un pannello è in ombra parziale, conviene collegare i pannelli in parallelo invece che in serie?
In molti casi sì, soprattutto se l’ombra colpisce un pannello mentre l’altro rimane libero. In parallelo, ogni pannello lavora al proprio punto di potenza massima indipendentemente. In serie, il pannello ombreggiato limita la corrente dell’intera stringa. La differenza di resa dipende da durata, posizione e intensità dell’ombreggiatura.
Perdite nei cavi: la corrente conta più della tensione
Le perdite resistive nei cavi seguono la legge di Joule: aumentano con il quadrato della corrente. Una corrente doppia produce quattro volte le perdite a parità di resistenza del cavo.
Il collegamento in serie tiene la corrente bassa e aumenta la tensione: a parità di potenza trasportata, le perdite nei cavi sono inferiori rispetto al parallelo. Questo vantaggio è rilevante soprattutto quando i cavi tra i pannelli e l’inverter sono lunghi. Su installazioni da balcone con distanze ridotte, l’impatto pratico è in genere modesto ma non nullo, specialmente se si usano cavi di sezione ridotta.
Il collegamento in parallelo richiede invece cavi di sezione adeguata per gestire la corrente sommata. Se si sottodimensiona il cavo, le perdite resistive aumentano e la temperatura del conduttore sale, con implicazioni anche sulla sicurezza elettrica.
Temperatura e tensione: un effetto che spesso viene ignorato
La tensione dei pannelli fotovoltaici non è costante: diminuisce all’aumentare della temperatura del modulo. Il parametro che descrive questo comportamento è il coefficiente di temperatura della tensione (espresso in %/°C o mV/°C), riportato nel datasheet del pannello.
In serie, la tensione totale della stringa varia con la temperatura di tutti i moduli. In condizioni invernali con temperatura dei moduli molto bassa, la tensione a circuito aperto può aumentare significativamente rispetto ai valori nominali. Se la somma supera la tensione massima d’ingresso dell’inverter, si rischia il blocco o il danneggiamento. Questo calcolo va fatto sempre prima di dimensionare una stringa in serie, usando la formula:
Voc (T_min) = Voc_STC × [1 + (coeff_temp_V × (T_min − 25))]
dove T_min è la temperatura minima attesa del modulo nella propria installazione specifica. Il valore risultante moltiplicato per il numero di pannelli in serie non deve superare la tensione massima assoluta dell’inverter.
Quando il collegamento misto (serie-parallelo) ha senso
Con più di due pannelli, è possibile combinare i due schemi: più stringhe in serie collegate tra loro in parallelo. Questo approccio permette di raggiungere la tensione MPP dell’inverter con ogni stringa, mantenendo al contempo una corrente totale gestibile.
La condizione necessaria è che i pannelli all’interno di ogni singola stringa in serie abbiano caratteristiche elettriche il più possibile omogenee: stessa tecnologia, stessa Voc, stessa Isc. Abbinare in serie pannelli con curve I-V diverse introduce disadattamenti che riducono l’efficienza del tracciamento MPP.
Quale collegamento scegliere: una mappa di decisione pratica
Non esiste una risposta universale. La scelta dipende dall’inverter disponibile, dal numero e dalle caratteristiche elettriche dei pannelli e dalla situazione di ombreggiatura del sito.
- Inverter con tensione MPP alta e bassa corrente massima d’ingresso → favorisce la serie, che alza la tensione senza aumentare la corrente.
- Microinverter o inverter per balcone con ingresso a bassa tensione → spesso accettano solo un pannello per ingresso o richiedono il parallelo; verificare sempre i limiti di tensione massima.
- Ombreggiatura parziale frequente su uno dei pannelli → il parallelo riduce l’impatto sugli altri pannelli; in serie un ottimizzatore di potenza per modulo può attenuare il problema.
- Cavi lunghi tra pannelli e inverter → la serie riduce le perdite resistive grazie alla corrente più bassa.
- Pannelli con caratteristiche diverse (es. potenze o tecnologie differenti) → il parallelo è generalmente più tollerante alle disomogeneità di tensione; in serie, differenze nella Voc riducono l’efficienza dell’MPP.
In ogni caso, prima di collegare qualsiasi configurazione, vanno verificati i limiti elettrici dichiarati dall’inverter nel datasheet: tensione massima assoluta d’ingresso, intervallo MPP, corrente massima d’ingresso e numero di ingressi MPPT disponibili. Questi valori non sono intercambiabili tra modelli diversi, nemmeno dello stesso produttore.
Posso collegare in parallelo due pannelli con potenze diverse a un microinverter da balcone?
Tecnicamente possibile se le tensioni di lavoro sono simili, ma non ottimale. Pannelli con Voc diversa in parallelo lavorano a una tensione di compromesso, riducendo l’efficienza di entrambi. Il tracciatore MPP dell’inverter non può ottimizzare i due pannelli separatamente su un ingresso unico. Meglio usare pannelli con caratteristiche elettriche compatibili.