Cavi solari e connettori MC4: sezione, connettori e crimpatura

Tra i pannelli solari e l’inverter scorre corrente continua, che negli impianti domestici raggiunge spesso diverse centinaia di volt. I cavi e i connettori utilizzati a tale scopo sono componenti specifici soggetti a norme proprie. Questa pagina spiega quale cavo è adatto, in che modo la sezione trasversale influisce sulle perdite e quali sono gli aspetti fondamentali da considerare per i connettori MC4.

I cavi solari per il lato in corrente continua recano, a partire dalla norma EN 50618, la marcatura H1Z2Z2-K. Secondo Helukabel, essi sono resistenti agli agenti atmosferici, ai raggi UV e all’ozono, progettati per temperature comprese tra −40 e +90 °C, privi di alogeni e ignifughi (White paper sui cavi solari, 2023). Secondo Helukabel, la sezione trasversale dovrebbe essere di norma pari ad almeno 4 mm².

I cavi solari presenti nella gamma Athilex sono progettati, secondo la scheda tecnica, per una tensione continua di 1,5 kV, presentano un conduttore a trefoli in rame stagnato e vengono tagliati a misura al metro; sono disponibili alla voce «Cavi solari»:

Se il cavo giace su o contro una superficie, la scheda tecnica indica valori inferiori: per il cavo da 6 mm² rispettivamente 67 e 57 A. Il raggio minimo di curvatura in caso di posa fissa è pari a cinque volte il diametro del cavo.

Le correnti di una stringa di moduli sono ben al di sotto della capacità di carico di entrambe le sezioni trasversali. Il fattore determinante sono le perdite: un cavo presenta una resistenza elettrica e in esso si verifica una perdita di potenza sotto forma di calore. Più il cavo è lungo e sottile, maggiore è tale perdita.

Il calcolo si basa sulla resistenza R = lunghezza / (58 × sezione) per il rame e sulla potenza dissipata P = R × corrente². La lunghezza comprende sia il cavo di andata che quello di ritorno. Un esempio: un cavo si trova a 20 m dall’inverter, con una corrente di 13 A.

Nel caso di un circuito da 4,5 kWp, ciò corrisponde a circa lo 0,6% e lo 0,4% della potenza. Si tratta di un valore approssimativo per 20 °C; la scheda tecnica dei cavi indica resistenze dei conduttori leggermente superiori (4 mm²: 5,09 Ω/km, 6 mm²: 3,39 Ω/km) e, durante il funzionamento, le perdite aumentano con la temperatura. Per percorsi brevi sono sufficienti 4 mm², mentre per percorsi lunghi, ad esempio dal tetto alla cantina, è consigliabile utilizzare 6 mm². Il dimensionamento viene effettuato dall’impresa specializzata in impianti elettrici.

MC4 è originariamente un connettore prodotto da Stäubli. Molti altri produttori offrono connettori definiti «compatibili con MC4». A tal proposito, Stäubli precisa nelle proprie istruzioni di montaggio: non collegare mai il connettore maschio o la presa di un connettore Stäubli con la presa o il connettore maschio di un altro produttore. Secondo Stäubli, i collegamenti realizzati in questo modo perdono la certificazione IEC e UL. Anche le norme relative alla realizzazione di impianti fotovoltaici, IEC 62548 e IEC 60364-7-712, richiedono che i connettori maschio e femmina collegati siano dello stesso tipo e dello stesso produttore.

In pratica ciò significa che: se sul modulo è installato uno Stäubli-MC4 o un MC4-Evo 2, sul cavo va montato il connettore corrispondente di Stäubli. Secondo Stäubli, lo Stäubli-MC4 e lo Stäubli-MC4-Evo 2 sono compatibili tra loro. Verifichi quale connettore è presente sul modulo prima dell’acquisto, controllando direttamente sul modulo o nella relativa scheda tecnica.

I connettori Stäubli sono disponibili per diverse sezioni e diametri di cavo. Per l’MC4-Evo 2, le istruzioni di montaggio indicano i seguenti inserti di tenuta:

Il diametro esterno del Suo cavo è indicato nella relativa scheda tecnica. Per l’MC4 originale valgono intervalli diversi; questi sono riportati nelle istruzioni di montaggio di Stäubli. I connettori maschi e femmine per 4 e 6 mm² sono gli stessi, mentre quelli da 10 mm² hanno modelli dedicati. Nella gamma sono disponibili gli inserti di tenuta I e II; i cavi solari da 4 e 6 mm² (rispettivamente 5,4 e 6,2 mm) sono compatibili con l’inserto I.

• Chi: Secondo Stäubli, solo un elettricista qualificato o una persona con formazione in materia elettrotecnica è autorizzata a montare i connettori e a mettere in funzione l’impianto.
• Utensili: Stäubli prescrive di utilizzare esclusivamente gli utensili approvati da Stäubli. Tra questi figurano la pinza a crimpare con l’apposito localizzatore, contro il quale il cavo a trefoli va a battuta durante l’inserimento, il perno di controllo, con cui si verifica il corretto posizionamento del contatto, e l’utensile di montaggio e sblocco.
• Spellatura e serraggio: per l’MC4-Evo 2, le istruzioni indicano una lunghezza di spellatura compresa tra 6,0 e 7,5 mm e una coppia di serraggio del pressacavo pari a 4,0 Nm per 4 mm² e a 3,5 Nm per 6 mm²; fa fede la tabella riportata nelle istruzioni relativa al cavo utilizzato.
• Montaggio una tantum: secondo Stäubli, un connettore viene montato una sola volta e non viene modificato in seguito.
• Non scollegare sotto carico: i connettori vengono montati in assenza di tensione e non devono essere scollegati sotto carico; per l’apertura è necessario l’attrezzo di sblocco.

Gli strumenti e gli accessori sono riportati nella sezione «Strumenti per l’installazione fotovoltaica».

Con i connettori a Y, due stringhe di moduli vengono collegate in parallelo a un ingresso dell’inverter. Secondo Stäubli, tali distributori non devono essere inseriti direttamente nel collegamento all’inverter; tra di essi deve essere presente un cavo con connettori a spina.

Se vengono collegati più stringhe in parallelo, in caso di guasto può fluire in senso inverso attraverso una stringa una corrente superiore a quella che i moduli sono in grado di sopportare. Per questo motivo, diversi produttori di moduli prescrivono l’uso di un fusibile di stringa a partire da tre stringhe collegate in parallelo. È determinante la resistenza alla corrente inversa indicata nella scheda tecnica del Suo modulo. A tal fine, Stäubli offre cavi con fusibile integrato, disponibili nella gamma da 15 e 20 A.

Per sapere come si combinano moduli, inverter e sistemi di accumulo, consulti la sezione «Progettazione di un impianto fotovoltaico»; per sapere quale inverter è più adatto, consulti la sezione «Inverter ibridi, di stringa o microinverter: quale scegliere?».