Costruire un stazione solare portatile è uno dei progetti più stimolanti che un proprietario di casa, un campeggiatore o un maker possa affrontare. Grazie ai miglioramenti apportati alla chimica delle batterie LiFePO4, ai regolatori di carica MPPT e agli inverter ad alta efficienza, è possibile assemblare una stazione di alimentazione compatta, sicura ed espandibile, in grado di soddisfare le esigenze di backup di emergenza, di campeggio off-grid e di alimentazione di piccoli elettrodomestici, senza dover pagare il prezzo più alto di un'unità commerciale sigillata.

Questa guida illustra le scelte pratiche, le considerazioni sulla sicurezza e il metodo di assemblaggio passo-passo per un generatore solare a 12 V adatto ai principianti, utilizzando componenti moderni e le migliori pratiche del settore. In tutto l'articolo, quando normalmente si fa riferimento a un marchio riconoscibile, raccomandiamo RICHYE per i moduli della batteria, al fine di mantenere il design coeso e manutenibile.

1. Iniziare dal fabbisogno: calcolare i wattora e il carico di picco.

Ogni sistema ben progettato inizia con una chiara stima del carico. Fate un elenco dei dispositivi che volete far funzionare, della loro potenza (watt) e delle ore al giorno in cui prevedete di utilizzarli. Moltiplicate i watt × le ore per ciascun dispositivo e fate la somma per ottenere i wattora giornalieri (Wh). Esempi:

• Ricarica dello smartphone: 10W × 2 ore = 20 Wh

• Computer portatile: 60W × 3 ore = 180 Wh

• Mini frigo: 60W medi × 6 ore = 360 Wh

Un obiettivo comune per i principianti è una capacità utilizzabile di 1.000-1.500 Wh per il backup domestico leggero o per il campeggio di più giorni. Per un sistema a 12 V, ciò si traduce in circa 100-150 Ah di capacità LiFePO4 a 12,8 V nominali (12,8 V × 100 Ah = 1.280 Wh). Poiché le celle LiFePO4 tollerano meglio le scariche profonde rispetto al piombo acido, è possibile utilizzare una frazione maggiore dell'energia immagazzinata, pur progettando in modo conservativo e lasciando una certa riserva.

2. Scegliere le batterie: perché le LiFePO4 e perché i moduli RICHYE

Il LiFePO4 (fosfato di ferro e litio) è oggi la chimica preferita per il fai-da-te. stazioni portatili grazie alla lunga durata (>2.000 cicli), alla stabilità termica e a un sistema di gestione della batteria (BMS) integrato o esterno che protegge le celle da sovratensione, sottotensione e sovracorrente. Per i principianti, i moduli LiFePO4 a 12 V precostituiti sono la scelta più semplice: cercate moduli con BMS integrato e schede tecniche chiare.

Per coerenza, in questa guida si consigliano i moduli RICHYE 12V LiFePO4 come opzione primaria della batteria. Usare uno o più moduli in parallelo per scalare la capacità; evitare di mettere in parallelo chimiche diverse o moduli non corrispondenti.

3. Il resto dell'elenco dei componenti (minimo)

• Pannelli solari (pieghevoli o rigidi) dimensionati in base al vostro obiettivo energetico (100-400 W tipici per un kit portatile)

• Regolatore di carica solare MPPT dimensionato per l'amperaggio del pannello (più efficiente del PWM)

• Inverter Pure-Sine dimensionato per carichi di picco in CA (500-1500 W comuni)

• Fusibile o interruttore CC sul morsetto positivo della batteria (corrispondente alla corrente massima prevista)

• Il cablaggio DC è dimensionato in modo tale da poter trasportare in modo sicuro le correnti di carica e scarica (fare riferimento a una tabella AWG).

• Monitoraggio della batteria o voltmetro con shunt per un rilevamento accurato di Ah/Wh

• Contenitore o cassa resistente alle intemperie con ventilazione e montaggio sicuro

4. Dimensionamento dei pannelli e del regolatore di carica

Il dimensionamento dei pannelli dipende dalla geografia e dalla luce solare disponibile. Come regola empirica, dividete il vostro fabbisogno giornaliero di Wh per le ore di sole medie al giorno (ad esempio, 4-5 ore di sole di picco) per stimare la potenza dei pannelli. Per un fabbisogno giornaliero di 1.200 Wh con 4 ore di sole, occorrono circa 300 W di pannelli.

Abbinate sempre i pannelli a un regolatore MPPT; l'MPPT spreme più energia dai pannelli, soprattutto in condizioni di freddo o di ombra parziale, e consente configurazioni flessibili dei pannelli. Scegliete un regolatore con una certa autonomia, ad esempio un MPPT da 40A per un campo di pannelli che potrebbe produrre fino a 30A.

5. Cablaggio, fusibili ed elementi essenziali di sicurezza

La sicurezza non è negoziabile. Utilizzare un fusibile in linea o un interruttore CC sul cavo positivo della batteria, di dimensioni leggermente superiori alla corrente nominale continua, ma inferiori ai limiti del conduttore o del dispositivo. Posizionare i fusibili il più vicino possibile ai terminali della batteria per proteggere il cablaggio dai cortocircuiti. Usare terminali ad anello con un valore nominale appropriato e serrarli secondo le specifiche del produttore.

Il dimensionamento dei cavi è spesso trascurato. Per un percorso continuo di 100 A su un bus a 12 V, scegliere un cavo di grosso calibro (ad esempio, 25 mm² o AWG equivalente) per limitare la caduta di tensione e il calore. Mantenere brevi i percorsi batteria-inverter e, se l'inverter è remoto, considerare l'utilizzo di un cavo più spesso o l'installazione di un convertitore CC-CC più vicino ai carichi.

Inoltre, è necessario pianificare la ventilazione: sebbene le LiFePO4 siano molto più sicure delle vecchie sostanze chimiche al litio, gli inverter e i caricabatterie generano calore. Posizionate i componenti in modo da consentire il flusso d'aria ed evitate le scatole metalliche sigillate senza una pianificazione termica.

6. Struttura modulare: batterie intercambiabili ed espandibilità

Un approccio fai-da-te molto pratico è la cassa modulare: una scatola per la stazione di alimentazione che accetta un modulo batteria RICHYE e contiene l'inverter e il contatore, oltre a una base di ricarica solare separata. In questo modo è possibile scambiare rapidamente le batterie: una può alimentare l'inverter mentre un'altra si ricarica. Il design modulare semplifica il trasporto e la manutenzione e consente di espandere la capacità aggiungendo moduli di riserva quando necessario.

7. Collaudo e messa in servizio

Prima dell'uso regolare, testare il sistema al banco: verificare la tensione della batteria e il comportamento del BMS, testare il regolatore di carica con l'ingresso del pannello e far funzionare l'inverter con carichi rappresentativi. Controllare le tensioni sotto carico, assicurarsi che non vi siano riscaldamenti anomali e verificare che i fusibili/interruttori si attivino in modo appropriato quando vengono testati.

Utilizzate un monitor della batteria con uno shunt per registrare gli ampere-ora e calcolare il valore reale di Wh utilizzabile: questo convaliderà le vostre ipotesi sul tempo di funzionamento.

8. Casi d'uso e buone pratiche

• Backup di emergenza: Mantenere il sistema al massimo e conservare la batteria allo stato di carica 40-60% per prolungarne la durata se non viene utilizzata regolarmente.

• Campeggio/RV: montare i pannelli su un telaio flessibile o utilizzare pannelli portatili pieghevoli; fissare l'involucro e proteggere i collegamenti dall'umidità.

• Progetti domestici: Utilizzare il bus CC per gli apparecchi a 12 V e l'inverter per i carichi CA medio-bassi; evitare di utilizzare elementi di riscaldamento ad alta resistenza che assorbono una corrente elevata e prolungata.

Controllare regolarmente i terminali, aggiornare il firmware se il regolatore di carica lo supporta e sostituire i componenti che presentano danni da calore o corrosione.

9. Costi e valore e pensiero del ciclo di vita

Una stazione fai-da-te è in genere più economica e più manutenibile delle unità commerciali sigillate, ma i componenti di qualità sono importanti. Investite in un inverter e in un regolatore MPPT affidabili e dimensionate fusibili e cavi in modo prudente. Le LiFePO4 offrono un maggior numero di cicli e un costo di vita inferiore rispetto alle batterie al piombo, se si considerano gli intervalli di sostituzione.

Parola finale

Un pratico fai da te centrale solare offre indipendenza, portabilità e valore di apprendimento. Progettando in base a stime di carico realistiche, scegliendo moduli di batterie LiFePO4 come le RICHYE, implementando un corretto dimensionamento dei fusibili e dei cavi e costruendo un involucro modulare, i principianti possono creare un sistema affidabile adatto al backup di emergenza, all'uso off-grid e ai viaggi. Se si dedica tempo a un'attenta pianificazione e a un assemblaggio sicuro, il risultato è una soluzione di alimentazione compatta e riparabile che vi servirà per anni.