Box di sintesi (in apertura, prima dell’H2)
In breve. Lo schema di un impianto fotovoltaico con accumulo segue il percorso dell’energia in sei passaggi: i moduli generano corrente continua, il quadro di campo la protegge e la seziona, l’inverter la converte in alternata, il quadro AC la protegge e la immette nell’impianto di casa, il contatore bidirezionale misura ciò che entra ed esce dalla rete, e la batteria immagazzina il surplus. La differenza tra i vari schemi sta nel punto in cui la batteria si collega: prima dell’inverter (accoppiamento in continua) o dopo (accoppiamento in alternata). Se serve che la casa resti alimentata durante un black-out, allo schema si aggiunge un quadro di commutazione con una linea di utenze privilegiate.
Il percorso dell’energia, passo per passo
Uno schema si legge seguendo l’energia. Questi sono i blocchi, nell’ordine in cui l’elettricità li attraversa.
1. I moduli, collegati in stringhe. I pannelli non sono collegati singolarmente all’inverter: si uniscono in serie a formare una stringa, cioè una catena in cui la tensione dei singoli moduli si somma. Più stringhe possono poi essere collegate in parallelo. Il numero di moduli per stringa non è libero: dipende dalla tensione massima che l’inverter accetta e da quella minima con cui riesce a lavorare, calcolate alle temperature estreme del sito. Sul principio di conversione dell’energia solare in elettricità, il riferimento è la pagina su come funziona il fotovoltaico.
2. Il quadro di campo in corrente continua. Tra i moduli e l’inverter si inserisce un quadro che contiene il sezionatore in continua, gli scaricatori di sovratensione e, quando previste, le protezioni contro le correnti inverse. Serve a poter isolare il generatore fotovoltaico in sicurezza e a proteggere l’inverter dalle sovratensioni di origine atmosferica: la funzione rientra nelle misure descritte nella pagina sulla protezione del fotovoltaico dai fulmini.
3. L’inverter. È il cuore dello schema: trasforma la corrente continua dei pannelli in corrente alternata utilizzabile in casa e compatibile con la rete. Gestisce anche l’inseguimento del punto di massima potenza, si sincronizza con la rete e si disconnette automaticamente quando la rete manca. Le sue funzioni sono descritte in dettaglio nella pagina su a cosa serve l’inverter fotovoltaico.
4. Il quadro in corrente alternata. Contiene l’interruttore magnetotermico differenziale dedicato alla linea fotovoltaica, gli scaricatori lato alternata e il dispositivo di interfaccia con la rete, che disconnette l’impianto quando i parametri di tensione o frequenza escono dai limiti ammessi.
5. Il quadro generale dell’abitazione. È il punto in cui l’energia prodotta si unisce a quella prelevata dalla rete e alimenta i carichi. L’energia autoprodotta viene consumata per prima, in modo naturale: gli apparecchi assorbono da lì semplicemente perché è la sorgente più vicina.
6. Il contatore bidirezionale e la rete. Il contatore del distributore misura separatamente l’energia prelevata e quella immessa. È il punto in cui l’impianto si interfaccia con il gestore, e la procedura di collegamento è descritta nella pagina sull’allaccio del fotovoltaico alla rete Enel.
7. La batteria di accumulo. Si inserisce nello schema per catturare il surplus, cioè l’energia prodotta e non consumata sul momento, e restituirla quando serve. Il punto esatto in cui si collega è ciò che distingue le due architetture principali.
Le due architetture: dove si collega la batteria
È la differenza che cambia lo schema, e la scelta dipende quasi sempre dal fatto che l’impianto sia nuovo o già esistente.
Accoppiamento in corrente continua (DC coupling)
La batteria è collegata prima della conversione, sul lato continua, e gestita da un unico inverter ibrido che governa insieme pannelli, batteria e rete.
Lo schema è più lineare: un solo apparecchio, un solo punto di controllo, una sola conversione tra pannelli e batteria. L’energia che va dai moduli alla batteria non passa da continua ad alternata e ritorno, quindi le perdite di conversione sono minori.
È la configurazione naturale per un impianto nuovo. Le caratteristiche di questi apparecchi sono descritte nella pagina sugli inverter ibridi per fotovoltaico.
Accoppiamento in corrente alternata (AC coupling)
La batteria ha un proprio inverter dedicato e si collega dopo, sul lato alternata, in parallelo all’inverter fotovoltaico esistente.
Lo schema ha due apparecchi che devono dialogare, e l’energia che va dai pannelli alla batteria subisce due conversioni invece di una, con perdite leggermente superiori. In compenso non richiede di toccare l’impianto fotovoltaico già in funzione.
È la strada per il retrofit, cioè l’aggiunta di un accumulo a un impianto già esistente e funzionante.
| Accoppiamento DC | Accoppiamento AC | |
|---|---|---|
| Apparecchi | Un inverter ibrido | Inverter FV + inverter batteria |
| Conversioni verso la batteria | Una | Due |
| Situazione tipica | Impianto nuovo | Retrofit su impianto esistente |
| Complessità dello schema | Minore | Maggiore |
| Intervento sull’esistente | Sostituzione dell’inverter | Nessuno sull’impianto FV |
Per stabilire quale capacità inserire nello schema, il metodo è nella pagina sul dimensionamento degli accumulatori; per la valutazione di convenienza complessiva, il riferimento è fotovoltaico con accumulo.
Lo schema con la funzione di backup
Un impianto fotovoltaico standard, batteria compresa, si spegne quando manca la rete. Non è un difetto: è una prescrizione di sicurezza, perché un impianto che continuasse a immettere energia metterebbe in pericolo chi lavora sulla linea guasta.
Per avere corrente durante un black-out lo schema va modificato con due elementi aggiuntivi:
- Un quadro di commutazione che separa fisicamente l’impianto dalla rete quando questa viene a mancare, creando un’isola elettrica sicura.
- Una linea di utenze privilegiate, cioè un sottoquadro dedicato che alimenta solo alcuni circuiti: frigorifero, luci, prese di servizio, caldaia. Non tutta la casa, perché la potenza erogabile in isola è limitata.
Questo significa che il backup va previsto in fase di progetto: richiede una separazione dei circuiti nel quadro che è molto più semplice fare all’inizio che aggiungere dopo. Il funzionamento e i limiti sono descritti nelle pagine sul sistema di backup per fotovoltaico e su fotovoltaico e blackout.
Da non confondere con l’impianto a isola, che è un’altra cosa: non è connesso alla rete per nulla e va dimensionato per coprire il fabbisogno da solo, tutto l’anno. Lo schema relativo è nella pagina sull’impianto fotovoltaico off-grid.
Cosa cambia nello schema con monofase e trifase
Nella maggior parte delle abitazioni la fornitura è monofase e lo schema resta semplice: l’inverter si collega a fase e neutro.
Con una fornitura trifase, lo schema cambia in un punto che genera molti equivoci. Un inverter monofase collegato a un impianto trifase immette tutta la produzione su una sola delle tre fasi. Il conteggio dell’energia scambiata viene comunque effettuato sul totale delle tre fasi dal contatore, ma la ripartizione dei carichi va comunque considerata in fase di progetto, e oltre una certa potenza l’inverter trifase diventa obbligatorio. Le differenze tra le due forniture sono spiegate nella pagina su impianto monofase e trifase.
Le varianti sul lato continua: ottimizzatori e microinverter
Nello schema base tutti i moduli di una stringa condividono lo stesso destino: se uno è in ombra, penalizza l’intera catena. Esistono due modi per modificare lo schema e disaccoppiare i moduli.
Gli ottimizzatori sono dispositivi installati dietro ciascun pannello che gestiscono singolarmente il modulo pur mantenendo la stringa e l’inverter centrale. Lo schema resta simile, con un componente in più per modulo: il dettaglio è nella guida agli ottimizzatori per fotovoltaico.
I microinverter cambiano lo schema in modo più profondo: la conversione avviene direttamente sotto ogni pannello, quindi sul tetto non corre corrente continua ad alta tensione ma già alternata. Sparisce l’inverter centrale e cambia il quadro di campo. Il funzionamento è descritto nella pagina sui microinverter per fotovoltaico.
Il confronto tra le due soluzioni, con i criteri di scelta, è nella pagina su ottimizzatori e microinverter a confronto.
Lo schema unifilare per le pratiche
Lo schema che serve per capire come funziona l’impianto non è lo stesso che serve per le pratiche. Per la connessione alla rete e le comunicazioni agli enti occorre uno schema elettrico unifilare firmato da un tecnico abilitato, che rappresenta l’impianto con una sola linea per ogni collegamento e riporta le caratteristiche di ciascun componente: sezioni dei cavi, taglie delle protezioni, dati di targa di inverter e moduli.
È documentazione tecnica obbligatoria, richiesta dal distributore per la connessione e necessaria per la registrazione dell’impianto sul portale GAUDÌ di Terna. Non è un disegno che si scarica da internet e si compila: va redatto sul progetto specifico e firmato, ed è anche la ragione per cui il fai da te sul fotovoltaico incontra un limite invalicabile.
Una volta in esercizio, lo stesso schema è il riferimento per interpretare eventuali anomalie: quando compare un allarme, sapere quale blocco lo genera dimezza il tempo di diagnosi. I casi più frequenti sono raccolti nella pagina sui problemi dell’inverter fotovoltaico, mentre il controllo quotidiano dei flussi è descritto in monitoraggio del fotovoltaico.
Domande frequenti
Com’è fatto lo schema di un impianto fotovoltaico con accumulo? Segue il percorso dell’energia: moduli in stringhe, quadro di campo in continua, inverter, quadro in alternata, quadro generale di casa e contatore bidirezionale verso la rete. La batteria si inserisce prima dell’inverter con accoppiamento in continua, oppure dopo con un proprio inverter dedicato.
Qual è la differenza tra accoppiamento in continua e in alternata? Nell’accoppiamento in continua un solo inverter ibrido gestisce pannelli e batteria, con una sola conversione e perdite minori. In quello in alternata la batteria ha un inverter proprio collegato a valle: comporta due conversioni ma non richiede di modificare un impianto già esistente.
Dove si collega la batteria nello schema? Sul lato continua, tra i pannelli e l’inverter ibrido, oppure sul lato alternata, in parallelo all’inverter esistente tramite un inverter di batteria. La scelta dipende soprattutto dal fatto che l’impianto sia nuovo o già in funzione.
L’impianto con accumulo funziona se manca la corrente? Solo se lo schema comprende un quadro di commutazione e una linea di utenze privilegiate. Senza questi elementi l’impianto si disconnette automaticamente quando la rete manca, per ragioni di sicurezza, anche se la batteria è carica.
Cos’è uno schema unifilare e quando serve? È la rappresentazione tecnica dell’impianto con una sola linea per collegamento, completa di sezioni dei cavi e taglie delle protezioni. Serve, firmata da un tecnico abilitato, per la connessione alla rete e per la registrazione dell’impianto presso gli enti.
Cosa contiene il quadro in corrente continua? Sezionatore in continua, scaricatori di sovratensione e, dove previste, le protezioni contro le correnti inverse. Consente di isolare il generatore fotovoltaico in sicurezza e protegge l’inverter dalle sovratensioni.
Lo schema cambia con un impianto trifase? Sì. Un inverter monofase immette la produzione su una sola fase, mentre il conteggio avviene sul totale: oltre una certa potenza l’inverter trifase diventa necessario e la ripartizione dei carichi va valutata in progetto.
In sintesi
Uno schema fotovoltaico con accumulo si capisce seguendo l’energia dai moduli alla rete e individuando i due punti in cui le varianti contano davvero: dove si collega la batteria, che distingue impianto nuovo e retrofit, e se è previsto il backup, che richiede un quadro di commutazione e una linea dedicata da progettare fin dall’inizio. Tutto il resto — ottimizzatori, microinverter, monofase o trifase — sono varianti che si innestano su questa struttura.
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