Inverter fotovoltaico fuori tolleranza: cause e rimedi

È una giornata di luglio con il cielo pulito, e l’app del microinverter mostra una linea piatta proprio fra mezzogiorno e le tre, con un avviso tipo «rete fuori tolleranza» o «Grid overvoltage». La mattina il kit produceva, la sera anche. Quel messaggio racconta una cosa precisa sulla rete del tuo quartiere, e qui trovi quale, con le soglie della norma, il modo di misurarla e la strada da seguire con il distributore.

Cosa vuol dire il messaggio sul display

Ogni inverter collegato alla rete italiana contiene un sistema di protezione di interfaccia, l’SPI della norma CEI 0-21. Controlla in continuo tensione e frequenza ai morsetti di uscita e, quando una delle due esce dalla finestra ammessa, apre il collegamento con la rete. Nei microinverter da balcone la protezione è integrata nell’apparecchio, quindi il distacco avviene dentro la scatola, senza nessun relè esterno.

L’avviso cambia nome da un marchio all’altro, e la sostanza resta la stessa. Qualche esempio documentato nei manuali:

Il manuale Hoymiles aggiunge un dettaglio utile: il microinverter riparte da solo quando la rete torna nei valori, e un avviso isolato non richiede nessun intervento. Il caso che merita attenzione è quello ripetuto, che si presenta ogni giorno di sole alla stessa ora.

Le soglie della CEI 0-21, una per una

La norma fissa le tarature della protezione nella sua Tabella 13, valida per tutti gli impianti da 800 W in su, cioè per i kit da balcone più diffusi. La tensione di riferimento è quella nominale di 230 V.

La riga che conta davvero è la prima. La 59.S1 confronta con i 253 V una media calcolata sugli ultimi dieci minuti, aggiornata almeno ogni 3 secondi, e quando la media supera il limite l’inverter deve staccarsi entro 3 secondi. Il tempo massimo di 603 secondi in tabella nasce da qui: nel caso più lento servono dieci minuti per portare la media oltre soglia, più i 3 secondi di reazione.

Ne segue un comportamento che spiazza chi guarda un tester. La tensione istantanea può restare a 252 V per mezz’ora e poi toccare 255 V per qualche minuto, e il kit resta acceso finché la media non oltrepassa i 253 V. Al contrario, dopo una lunga fase a 256 V basta poco per un distacco anche con una lettura del momento di 251 V.

Le soglie di frequenza hanno anche una versione restrittiva a 49,8 e 50,2 Hz, che si attiva solo con un comando previsto dal distributore. Nella modalità locale di serie l’inverter lavora con le soglie permissive a 47,5 e 51,5 Hz, e sulla rete italiana la frequenza esce da quella finestra solo in caso di gravi perturbazioni. Per questo un avviso ripetuto di «fuori tolleranza» riguarda quasi sempre la tensione.

Sotto gli 800 W la tabella è un’altra

La CEI 0-21 dedica una tabella a parte, la numero 14, agli impianti sotto gli 800 W, cioè ai kit plug and play da 350 W e a quelli da 600 W. Le soglie sono quattro soltanto:

Manca la soglia sulla media dei dieci minuti. Un kit sotto gli 800 W si stacca per sovratensione solo quando la rete supera i 264,5 V, un valore che la norma CEI EN 50160 non ammette nemmeno come media. Il passaggio da 600 a 800 W sposta quindi il kit in una categoria con protezioni più strette, e i pomeriggi d’estate sono il momento in cui la differenza si vede.

Quale tabella sia caricata nel tuo apparecchio lo indicano il manuale e la dichiarazione di conformità CEI 0-21 del modello, il documento che serve anche per la comunicazione al distributore. Le regole di taglia e i documenti richiesti sono riassunti nella guida alla normativa del fotovoltaico da balcone.

Perché la tensione sale proprio a mezzogiorno

Sulla rete in bassa tensione la corrente scorre in cavi con una resistenza propria. Quando una casa preleva energia, la tensione cala lungo il percorso dalla cabina alla casa. Quando la casa immette energia, succede il contrario: la corrente scorre verso la cabina e la tensione sale nei punti che immettono, tanto più quanto più lontani sono dal trasformatore.

Nelle ore centrali di una giornata di sole questa salita si somma su tutti gli impianti della stessa linea. Il tetto del vicino da 6 kW, quello della villetta in fondo alla strada, i condomini con il fotovoltaico condiviso: tutti immettono insieme, mentre i consumi del quartiere sono al minimo. Il distributore regola la tensione in cabina per garantire valori corretti anche la sera, quando i prelievi sono alti, e a mezzogiorno lo stesso punto di partenza può portare le case in coda alla linea oltre i 250 V.

Tre situazioni aumentano il rischio in modo sistematico:

1. Fine della linea. Le case più lontane dalla cabina vedono sia il calo serale più forte sia la salita più forte a mezzogiorno.
2. Quartieri con molto fotovoltaico sui tetti. Zone residenziali di villette, spesso di recente costruzione, dove quasi ogni tetto produce.
3. Estate e ferie. Ad agosto la produzione è alta e i consumi di uffici e negozi della zona crollano, quindi l’energia in eccesso risale la linea.

La norma riconosce il problema e prevede due strumenti: per gli impianti da 800 W in su la possibilità di assorbire potenza reattiva quando la tensione si avvicina al 110 %, attivabile dal distributore o su richiesta dell’utente e riportata nel regolamento di esercizio, e la riduzione automatica della potenza attiva in funzione della tensione, che la norma consente di prevedere a ogni taglia. Entrambe servono a limitare la salita prima di arrivare al distacco. Se e come siano disponibili sul tuo modello lo dicono manuale e scheda tecnica.

Quanto pesa il tuo kit sulla tensione

Il contributo del kit si calcola in due righe. Un microinverter da 800 W a 230 V immette 3,5 A. La caduta di tensione su un cavo in rame vale due volte la lunghezza per la resistività del rame (0,0175 Ω·mm²/m) per la corrente, diviso la sezione. Il risultato, fra il quadro di casa e la presa del kit:

In un caso normale il kit alza la tensione ai propri morsetti di 1-2 V, meno dell’1 per cento. Basta a far scattare la soglia solo quando la rete è già a 251-252 V di media, e in quella situazione il distacco sarebbe questione di giorni anche senza il kit. Un circuito dedicato con cavo da 2,5 mm² resta comunque la scelta migliore, perché riduce questo margine al minimo.

C’è un’eccezione da conoscere: un contatto difettoso fra spina e presa, un morsetto allentato o una presa ossidata aggiungono una resistenza concentrata in un punto. Con la corrente del kit quel punto scalda e la tensione vista dall’inverter sale in modo anomalo. Il segnale d’allarme è semplice: una spina tiepida al tatto o annerita, oppure un kit che va fuori tolleranza mentre il microinverter del vicino, sulla stessa linea, continua a produrre.

Cosa succede dopo lo stacco

La riconnessione segue regole precise. Dopo un intervento della protezione, la CEI 0-21 chiede che tensione e frequenza restino stabili per 300 secondi dentro due intervalli: tensione fra l’85 e il 110 per cento del valore nominale, cioè fra 195,5 e 253 V, e frequenza fra 49,90 e 50,10 Hz. Solo allora l’inverter può ricollegarsi, e deve farlo aumentando la potenza con un gradiente massimo del 20 per cento al minuto della sua potenza massima.

Per un kit da 800 W significa 160 W in più ogni minuto: da zero a piena potenza servono cinque minuti. Un esempio di conto per un kit che a mezzogiorno eroga 500 W:

Dieci stacchi al giorno per un mese estivo fanno circa 16 kWh, meno del 2 per cento dei circa 880 kWh che un kit verticale da 880 Wp produce in un anno a Roma. Il conto cambia quando la media dei dieci minuti resta sopra i 253 V per ore: il kit riparte dopo i 300 secondi e si stacca di nuovo pochi secondi dopo, e in pratica resta spento per tutta la finestra. Tre ore al giorno a 500 W sono 1,5 kWh, cioè circa 45 kWh in un mese, e quelle ore sono le più produttive dell’anno.

Come misurare la tensione di casa

Prima di chiamare qualcuno servono numeri, e procurarli costa poco. Tre strumenti vanno bene:

• Un wattmetro da presa con lettura della tensione, inserito in una presa qualsiasi vicina al quadro. È lo strumento più economico, e cosa misura davvero lo spiega la guida al wattmetro da presa.
• Una presa smart con misura di tensione che registra lo storico nell’app, utile perché salva l’andamento della giornata senza che tu debba essere presente.
• L’interfaccia del microinverter: le DTU come OpenDTU mostrano la tensione alternata letta dall’apparecchio, cioè esattamente il valore su cui la protezione decide.

La misura utile è un confronto. Annota la tensione la sera tardi, quando il fotovoltaico è fermo, e poi ogni quarto d’ora fra le 11 e le 15 di una giornata di sole, per almeno tre o quattro giorni. Se la sera leggi 235-240 V e a mezzogiorno 250-256 V, la salita arriva dalla rete di quartiere. Se invece la tensione di rete resta sotto i 245 V e il microinverter segnala valori più alti, il problema sta fra presa e inverter.

Un ultimo accorgimento: stacca il kit per un’ora nella fascia critica e misura di nuovo. La differenza fra le due letture è il contributo del tuo impianto, e ti dice subito se la verifica va chiesta al distributore o all’elettricista.

La verifica della tensione con il distributore

Se le misure mostrano valori sopra i 253 V di media, la strada è la verifica della tensione di fornitura, un servizio regolato da ARERA. La richiesta si presenta al proprio venditore di energia, quello che emette la bolletta, che la inoltra al distributore della zona. Il distributore installa per una settimana un registratore conforme alle norme CEI e confronta i valori con i limiti di legge.

Il testo integrato sulla qualità dei servizi di distribuzione di ARERA fissa condizioni chiare:

Se il ripristino non arriva nei tempi è previsto un indennizzo automatico. Due dettagli del testo di ARERA tornano utili a chi ha un kit: se la verifica la chiede il produttore, può tenere scollegati i propri generatori per tutta la durata della misura, così la registrazione mostra la rete senza il suo contributo. E se sulla stessa linea è già stata accertata una tensione fuori norma, il distributore può saltare la verifica e passare direttamente al ripristino.

Il costo di 150 euro è il motivo per cui conviene arrivare con le misure fatte. Se le tue letture a mezzogiorno restano fra 245 e 250 V, la verifica rischia di dare un esito regolare, e la causa del distacco va cercata dentro casa.

Cosa non fare

Cambiare le soglie di tua iniziativa. Molte app permettono di scegliere il profilo di rete o di modificare i limiti, e il manuale Hoymiles dice espressamente che la modifica va fatta solo con il consenso dell’operatore di rete. Le tarature fanno parte della conformità CEI 0-21 del modello e delle condizioni con cui il kit è stato comunicato al distributore: un profilo di un altro paese o una soglia alzata a mano fanno uscire l’impianto da quelle condizioni.

Montare uno stabilizzatore di tensione. La CEI 0-21 lo esclude in modo esplicito: nell’impianto dell’utente non è permesso usare apparecchi che stabilizzano la tensione durante il funzionamento in parallelo con la rete. Oltre a non essere ammesso, nasconderebbe al distributore proprio il problema che deve risolvere.

Ignorare una spina che scalda. Un contatto che fa salire la tensione ai morsetti dell’inverter dissipa potenza in un punto piccolo. La presa va controllata e, se serve, sostituita da un elettricista, meglio ancora con un circuito dedicato.

Quando la rete è troppo bassa

Più raro, il caso opposto: l’avviso di sottotensione. Per i kit da 800 W in su la protezione interviene sotto i 195,5 V per 1,5 secondi, sotto gli 800 W sotto i 184 V per 0,4 secondi. Sono valori che una rete sana raggiunge solo durante un guasto o un buco di tensione di pochi istanti, e in quel caso il microinverter riparte dopo i soliti 300 secondi.

Se la sottotensione si ripete con carichi forti accesi in casa, come forno, piano a induzione e lavatrice insieme, la causa probabile è una connessione debole dentro l’impianto domestico. Un neutro allentato nel quadro o nella cassetta di derivazione produce cali di tensione quando la corrente sale, e scalda. È un controllo da elettricista, con priorità alta.

Il verdetto

L’inverter fuori tolleranza sta facendo quello che la norma gli chiede. Nella grande maggioranza dei casi italiani la grandezza fuori finestra è la tensione, la soglia è la media dei dieci minuti a 253 V, e la causa è la rete del quartiere che nelle ore di sole sale oltre il limite. Il tuo kit aggiunge un volt o due e raramente è il colpevole.

La sequenza giusta è breve: misura la tensione per qualche giorno la sera e a mezzogiorno, escludi il contatto difettoso con un controllo della presa e, se la media supera davvero i 253 V, chiedi la verifica al venditore. Il distributore ha 20 giorni lavorativi per l’esito e 50 per il ripristino, e il costo di 150 euro scatta solo se la tensione risulta regolare. Per capire meglio come lavora l’apparecchio che si stacca, la guida all’inverter fotovoltaico parte dalle sue funzioni di base, e se oltre agli stacchi hai anche scatti del differenziale, la causa è diversa e la trovi nella guida all’inverter che fa scattare il differenziale.