Il solare può alimentare un piccolo impianto di coltivazione in classe, e nel farlo offre una buona lezione. Ma la risposta onesta, per la maggior parte delle scuole, è che una normale presa a muro, sostenuta da una batteria modesta, è più economica, più semplice e altrettanto affidabile. Il solare si giustifica quando vuoi che l'impianto continui a funzionare da solo durante i distacchi programmati di corrente, oppure quando lo scopo del progetto è insegnare le energie rinnovabili. Questa guida affronta i carichi, il dimensionamento, la sicurezza e il rapporto costi-benefici, così puoi scegliere la strada giusta.

Calcola quanto assorbe davvero il tuo impianto

Prima di dimensionare qualsiasi pannello, somma i carichi. Un piccolo impianto idroponico da classe ne ha tre: una pompa dell'acqua che fa circolare la soluzione nutritiva, una pompa d'aria che la ossigena (non tutti i sistemi ne usano una) e una lampada di coltivazione. Le pompe sono minuscole, di solito pochi watt ciascuna. La lampada è quasi sempre il carico principale ed è la parte che determina l'intero bilancio energetico.

Trasforma ogni carico in wattora al giorno moltiplicando la sua potenza per le ore di funzionamento. Una pompa da 5 W accesa ventiquattr'ore su ventiquattro consuma circa 120 Wh al giorno. Una lampada LED da 30 W accesa per 14 ore consuma circa 420 Wh. Sommandoli, un sistema a vassoio singolo si avvicina a mezzo chilowattora al giorno. È quel numero, non la dimensione del pannello, ciò per cui stai davvero progettando.

Dimensiona per l'inverno, non per l'estate

La resa solare dipende dalle ore di sole di picco, e a Città del Capo sono al minimo in inverno, proprio quando giornate corte e coperte ti spingono a tenere accesa la lampada più a lungo. Se dimensioni l'impianto su un luminoso pomeriggio di febbraio, in giugno non basterà. Dimensiona invece sul mese peggiore.

Procedi in quest'ordine:

1. Somma i wattora giornalieri dei carichi visti sopra.
2. Dividi per le ore di sole di picco invernali realistiche (metti in conto tre o quattro, non le cinque o sei estive) per ottenere la potenza del pannello, poi aggiungi circa il 30% per le perdite di cablaggio, regolatore di carica e batteria.
3. Dimensiona la batteria perché regga lampada e pompa per tutta la notte più una giornata grigia, e non prevedere di scaricarla del tutto. Le batterie al piombo-acido e AGM mal sopportano di scendere sotto circa metà carica; il litio può spingersi più a fondo.
4. Arrotonda per eccesso ogni valore. Un pannello e una batteria sovradimensionati costano poco di più, ma ti evitano un impianto fermo nella settimana più buia dell'anno.

La batteria serve in realtà per i distacchi di corrente

Per la maggior parte delle classi il vero valore di una batteria non è vivere completamente fuori rete. È superare una fascia di distacco programmato, di solito un paio d'ore, perché la pompa continui a muovere acqua e ossigeno verso le radici. Un sistema a ricircolo fermo per due ore è un rischio maggiore della lampada spenta per lo stesso tempo. Le piante tollerano un breve periodo senza luce molto meglio di quanto le radici tollerino l'acqua stagnante.

Questo ribalta l'impostazione dell'intero progetto. Non è detto che tu debba generare tutta la tua energia. Ti serve energia immagazzinata a sufficienza per tenere viva la pompa quando la rete cade. Una piccola batteria con un caricabatterie da rete, o un gruppo di continuità economico, fa questo a una frazione del costo di un impianto solare completo.

Nozioni di sicurezza

Qui acqua ed elettricità condividono lo stesso tavolo, quindi mantieni il cablaggio noioso e a bassa tensione. Poche regole coprono quasi tutto:

• Fai funzionare il sistema a 5 V o 12 V ovunque possibile, e tieni prese di rete, spine e prolunghe ben lontane dal serbatoio.
• Metti un fusibile vicino alla batteria e interponi sempre un vero regolatore di carica tra il pannello solare e la batteria.
• In classe usa batterie sigillate AGM o LiFePO4, mai al piombo-acido aperte, che possono emettere gas e perdere acido.
• Prevedi per ogni cavo un'ansa di gocciolamento, così che l'acqua scivoli via invece di risalire fino a un connettore, e ordina i cavi perché nessuno inciampi.
• Lascia che sia un adulto a occuparsi di ogni cablaggio verso il pannello e la batteria; gli studenti possono costruire la parte a bassa tensione con sensori e pompa.

Quando la rete più un gruppo di continuità è l'acquisto più intelligente

Se nella tua classe c'è già una presa a muro vicino al tavolo di coltivazione, fai i conti prima di comprare un solo pannello. L'intero sistema assorbe più o meno quanto una lampadina, quindi un piccolo gruppo di continuità o una batteria da 12 V con un caricabatterie di mantenimento lo porteranno attraverso un'interruzione tipica spendendo molto meno di un impianto solare. Aspettati che pannello, regolatore di carica e batteria di un impianto solare completo costino più dell'impianto di coltivazione che alimentano.

Il solare completo diventa la scelta giusta in tre casi: non c'è una presa comoda, vuoi un impianto trasportabile da portare all'aperto o in un'altra aula, oppure insegnare l'energia solare è di per sé l'obiettivo. Se non ricorre nessuno di questi casi, rete più un piccolo accumulo tampone è di solito l'acquisto sensato, e potrai comunque aggiungere in seguito un singolo pannello dimostrativo per spiegare il principio.

Trasforma il sistema di alimentazione nella lezione

Qualunque strada tu scelga, l'elettricità è un'occasione didattica troppo buona per nasconderla dentro una spina. Collega pompa e lampada attraverso una scheda e lascia che gli studenti registrino quello che succede: tensione del pannello, livello della batteria, se la pompa è accesa e temperatura dell'acqua. Una scheda come sheenbot∞ può accendere la pompa con un timer, leggere un sensore di livello e registrare i numeri, così l'energia smette di essere astratta e diventa un grafico su cui la classe può discutere.

Questo trasforma uno scaffale di coltivazione in un quadrimestre di lavoro interdisciplinare: la misura dei wattora in matematica, la biologia vegetale in scienze e la programmazione che tiene insieme il tutto. Se vuoi vederlo funzionare prima di impegnarti, prenota una lezione di prova gratuita nella nostra academy di Città del Capo; schede, sensori e pompe si trovano nello store.

In breve

Somma prima i carichi di pompa e lampada, dimensiona l'eventuale impianto solare per l'inverno anziché per l'estate e ricorda che una batteria si ripaga soprattutto sopravvivendo ai distacchi di corrente. Per un'aula con una presa a muro, la rete più un piccolo gruppo di continuità è di solito più economica e più semplice del solare completo. Riserva l'impianto completo a quando l'indipendenza energetica, la trasportabilità o l'insegnamento del solare stesso sono il vero obiettivo.

Domande frequenti

Un solo pannello solare può alimentare sia la lampada sia la pompa?

Spesso sì per un sistema a vassoio singolo, purché tu monti anche una batteria. Il pannello carica la batteria di giorno e la batteria alimenta lampada e pompa, anche di notte e nei periodi nuvolosi. Un pannello da solo, senza batteria, si ferma nell'istante in cui passa una nuvola, quindi la batteria non è opzionale.

Le piante moriranno durante un distacco di corrente?

Non per un'interruzione di due ore. Che la luce si spenga per poco va bene. Il rischio maggiore è l'arresto della pompa in un sistema a ricircolo, quindi se metti in sicurezza una cosa sola, metti in sicurezza la pompa.