Le batterie per fotovoltaico, anche conosciute come batterie di accumulo solare o batterie fotovoltaiche, sono dispositivi progettati per immagazzinare l’energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico, che converte l’energia solare in elettricità. Questo sistema di accumulo consente di utilizzare l’energia solare generata durante le ore di luce del giorno anche quando il sole non è visibile, come di notte o in giornate nuvolose. Le batterie per fotovoltaico svolgono diversi ruoli chiave in un impianto solare:

  1. Immagazzinamento dell’energia: Quando i pannelli solari generano più energia di quella che viene utilizzata in quel momento, l’energia in eccesso viene immagazzinata nelle batterie. Questa energia può poi essere utilizzata quando i pannelli solari non producono energia sufficiente, ad esempio durante la notte o in condizioni meteorologiche avverse.
  2. Fornitura di energia continua: Le batterie permettono di avere un’offerta costante di energia elettrica indipendentemente dalle variazioni dell’irradiazione solare. Questo è particolarmente utile in situazioni in cui l’energia di rete è instabile o costosa.
  3. Riduzione delle bollette energetiche: Con l’energia immagazzinata nelle batterie, è possibile ridurre l’energia elettrica acquistata dalla rete elettrica, riducendo così le bollette energetiche.
  4. Backup di emergenza: Le batterie fotovoltaiche possono essere utilizzate come fonte di energia di emergenza durante interruzioni della rete elettrica, garantendo che alcune delle apparecchiature domestiche essenziali rimangano operative.
  5. Riduzione dell’impatto ambientale: Utilizzando l’energia solare e le batterie per ridurre la dipendenza dall’energia elettrica prodotta da fonti fossili, si contribuisce a ridurre l’impatto ambientale e le emissioni di gas serra.

Le batterie per fotovoltaico vengono installate come parte di un sistema fotovoltaico completo e sono collegate agli inverter , ai moduli fotovoltaici e ad un regolatore di carica. Quest’ ultimo è un dispositivo elettronico essenziale utile per controllare e regolare la carica delle batterie da parte dei pannelli solari. La sua funzione principale è quella di garantire che le batterie siano caricate in modo sicuro ed efficiente, evitando sovraccarichi o scariche profonde, che potrebbero danneggiare le batterie stesse.

Il regolatore di carica monitora la tensione delle batterie e dei pannelli solari e regola il flusso di energia solare in modo da mantenere la tensione delle batterie entro limiti sicuri. Ciò evita il sovraccarico delle batterie, che potrebbe causarne il deterioramento o il surriscaldamento. Può anche evitare che le batterie si scarichino troppo, il che potrebbe danneggiarle in modo irreparabile. Questa funzione è particolarmente importante per prolungare la durata delle batterie nel tempo.

Tipi di batterie per fotovoltaico

Esistono diverse tipologie di batterie utilizzate nei sistemi di accumulo solare, tra cui le batterie al piombo, le batterie al litio e altre tecnologie avanzate (ad esempio le batterie al sale). La scelta del tipo di batteria dipende dalle esigenze specifiche del sistema, dalle dimensioni dell’impianto e dai costi. Nel corso degli anni, le batterie al litio hanno guadagnato popolarità per la loro efficienza e durata, sebbene siano di solito più costose rispetto alle batterie al piombo.

In generale, le batterie per fotovoltaico sono un componente chiave nell’ottimizzazione dell’energia solare e nell’aumento dell’autoconsumo di energia, contribuendo a rendere l’energia solare più affidabile e accessibile per gli utenti domestici e aziendali.

Batterie al piombo acido

le batterie al piombo-acido sono una tecnologia di accumulo energetico utilizzata in una varietà di applicazioni, compresi gli impianti fotovoltaici. Queste batterie utilizzano un elettrolita acido, solitamente acido solforico, e sono disponibili in diverse varianti, tra cui le batterie al piombo-acido a liquido e le batterie AGM (Absorbent Glass Mat) sigillate. Ecco come funzionano e come vengono utilizzate in un impianto fotovoltaico, confrontate con le batterie agli ioni di litio:

BATTERIE-fotovoltaiche

Come funzionano: Le batterie al piombo-acido funzionano tramite una reazione chimica tra l’elettrolita acido e gli elettrodi, che sono solitamente costituiti da piombo per l’anodo e da biossido di piombo per il catodo. Durante la carica, l’elettricità è utilizzata per convertire il biossido di piombo nell’anodo in piombo e per convertire il piombo dell’anodo in biossido di piombo nel catodo. Durante la scarica, la reazione procede nella direzione opposta, generando elettricità.

Utilizzo nei sistemi fotovoltaici: Le batterie al piombo-acido vengono utilizzate nei sistemi di accumulo fotovoltaico per immagazzinare l’energia solare prodotta dai pannelli fotovoltaici. Questo permette di utilizzare l’energia immagazzinata durante le ore notturne o in condizioni nuvolose quando i pannelli solari non producono energia.

Vantaggi:

  • Costo: Le batterie al piombo-acido sono generalmente meno costose rispetto alle batterie agli ioni di litio, il che le rende una scelta economica per molti utenti.
  • Durata: Con la manutenzione adeguata, le batterie al piombo-acido possono durare diversi anni.

Svantaggi:

  • Peso e ingombro: Le batterie al piombo-acido sono pesanti e occupano più spazio rispetto alle batterie agli ioni di litio, rendendo più complessa l’installazione.
  • Durata limitata: La durata delle batterie al piombo-acido è generalmente più breve rispetto a quelle agli ioni di litio, e richiedono una manutenzione regolare come la pulizia degli elettrodi e il controllo del livello dell’acido.

Batterie agli ioni di litio:

Vantaggi:

  • Densità energetica elevata: Le batterie agli ioni di litio hanno una densità energetica molto più elevata rispetto alle batterie al piombo-acido, il che significa che possono immagazzinare più energia in meno spazio.
  • Durata: Le batterie agli ioni di litio tendono ad avere una durata maggiore rispetto alle batterie al piombo-acido e richiedono meno manutenzione.
  • Efficienza: Sono più efficienti nella conversione dell’energia elettrica.

Svantaggi:

  • Costo: Le batterie agli ioni di litio sono solitamente più costose rispetto alle batterie al piombo-acido.
  • Complessità: Richiedono sistemi di gestione avanzati per garantire un funzionamento sicuro.

In sintesi, le batterie al piombo-acido sono una scelta economica per chi cerca una soluzione di accumulo energetico. Tuttavia, le batterie agli ioni di litio offrono una maggiore densità energetica, una durata più lunga e una maggiore efficienza, ma ad un costo maggiore. La scelta tra queste due tecnologie dipenderà dalle esigenze specifiche dell’utente, dal budget disponibile e dalla dimensione dell’impianto fotovoltaico.

Batterie agli ioni di litio

Le batterie al litio-ione sono una tecnologia di accumulo avanzata che è utilizzata in tutte le batterie dei device elettronici, compresi cellulari e tablet e ora nei sistemi di accumulo fotovoltaico domestici. Ecco come funzionano e come sono utilizzate :

Come funzionano le batterie al litio-ioni:

  1. Elettrolita elettrolitico: Le batterie al litio-ione contengono un elettrolita liquido o solido a base di litio che consente il movimento degli ioni di litio tra gli elettrodi durante il processo di carica e scarica.
  2. Elettrodi: All’interno della batteria ci sono due elettrodi, uno positivo (catodo) e uno negativo (anodo). Gli ioni di litio vengono assorbiti dall’anodo durante la fase di carica e trasferiti al catodo durante la fase di scarica.
  3. Carica e scarica: Durante la carica, l’energia elettrica prodotta dai pannelli solari viene utilizzata per spostare gli ioni di litio dal catodo all’anodo. Durante la scarica, gli ioni di litio si muovono dal catodo all’anodo, generando energia elettrica che può essere utilizzata.

Utilizzo delle batterie al litio-ione nei sistemi di accumulo fotovoltaico: Le batterie al litio-ione sono ampiamente utilizzate nei sistemi di accumulo fotovoltaico per immagazzinare l’energia solare prodotta dai pannelli solari durante il giorno e utilizzarla quando il sole non è visibile, come di notte o in giornate nuvolose. Questo consente di ottimizzare l’autoconsumo dell’energia solare, ridurre le bollette energetiche e fornire una fonte di energia di emergenza durante interruzioni della rete elettrica.

Dimensionamento per un impianto da 3 kW: Il dimensionamento delle batterie al litio-ione per un impianto fotovoltaico da 3 kW dipende dalle esigenze specifiche dell’utente. La capacità della batteria necessaria dipenderà da fattori come il consumo energetico medio giornaliero, la durata delle interruzioni della rete e le preferenze dell’utente. Un impianto da 3 kW potrebbe richiedere una batteria con una capacità di alcune decine di kWh per garantire un funzionamento affidabile durante le ore notturne o in caso di black-out.

Prezzi e offerte delle batterie per il mercato residenziale: Le principali aziende, tra cui Tesla, Sonnen e CATL, propongono modelli di batterie al litio-ione per il mercato residenziale. Tuttavia, i prezzi possono variare notevolmente a seconda del produttore, del modello e della capacità della batteria. In generale, i costi delle batterie al litio-ione sono diminuiti negli ultimi anni, rendendo questa tecnologia più accessibile per i consumatori.

Tesla, ad esempio, offre “Powerwall“, una batteria al litio-ione progettata per applicazioni residenziali. Sonnen offre sistemi di accumulo energetico intelligenti per abbinare l’energia solare ai picchi di consumo energetico. CATL è uno dei principali produttori di celle di batteria al litio e fornisce batterie agli installatori di sistemi fotovoltaici.

Prima di scegliere una batteria al litio-ione, è importante effettuare una valutazione delle esigenze energetiche, confrontare le opzioni disponibili e considerare i costi a lungo termine e i benefici economici del sistema.

Cicli di vita di una batteria

Il ciclo di vita di una batteria fotovoltaica si riferisce al numero di cicli di carica e scarica che la batteria può completare prima di raggiungere una capacità residua inferiore a un certo livello accettabile. Ogni volta che una batteria viene caricata e quindi scaricata, si completa un ciclo. Ad esempio, se una batteria può sopportare 5.000 cicli di vita, significa che può essere caricata e scaricata 5.000 volte prima di raggiungere il termine della sua vita utile.

La profondità di scarica, d’altra parte, indica quanto energia può essere estratta da una batteria prima di dover essere ricaricata. Ad esempio, se una batteria ha una profondità di scarica dell’80%, significa che è possibile scaricarla fino al 20% della sua capacità residua senza danneggiarla in modo significativo.

Il ciclo di vita e la profondità di scarica sono parametri importanti da considerare quando si valuta l’efficienza e la durata delle batterie nei sistemi di accumulo fotovoltaico. Una profondità di scarica più elevata consente di utilizzare una maggiore quantità di energia immagazzinata, ma può influire negativamente sulla durata della batteria. Al contrario, una profondità di scarica più limitata può prolungare la vita della batteria, ma comporta una minore utilizzazione dell’energia immagazzinata.

Nel dimensionamento di un sistema di accumulo fotovoltaico, è importante bilanciare la profondità di scarica desiderata con il ciclo di vita previsto della batteria. Le batterie al litio-ione, ad esempio, sono spesso progettate per avere una profondità di scarica del 80-90% e possono durare migliaia di cicli di carica e scarica, rendendole una scelta popolare nei sistemi di accumulo solare residenziale. Tuttavia, per mantenere una lunga vita della batteria, è importante seguire le raccomandazioni del produttore e non scaricare la batteria al di sotto dei limiti specificati.

In generale, il ciclo di vita e la profondità di scarica sono importanti considerazioni quando si sceglie la tecnologia delle batterie e si pianifica il sistema di accumulo solare per garantire prestazioni ottimali e una lunga durata utile.

Quando il costruttore dice che una batteria è dichiarata con 2000 cicli, vuol dire che dopo tale numero di ricariche avrà energia rimanente dell’80%. Quindi non vuol dire che dopo 2000 cicli sia morta. ma sarà meno efficiente.

Batterie fotovoltaiche al sale

sono una categoria di batterie di accumulo avanzate che utilizzano il sale fuso o elettroliti basati su sali fusi come componente principale. Queste batterie sono una forma di batterie al flusso, che utilizzano elettroliti liquidi per immagazzinare e rilasciare energia. Le batterie al sale sono notevoli per alcune delle loro caratteristiche uniche, tra cui l’elevata durata, l’affidabilità e la capacità di immagazzinare grandi quantità di energia, oltre che per il basso prezzo del componente principale, ovvero il sodio, poi c’è ferro, nichel, ceramica.

Ecco come sono fatte le batterie al sale e quali materiali sono coinvolti:

  • Elettrolita a base di sale: L’elemento chiave di una batteria al sale è l’elettrolita a base di sale fuso. Questo elettrolita è costituito da sali fusi, spesso composti da una combinazione di cloruri o fluoruri di metalli alcalini o alcalino-terrosi, come sodio, potassio, litio, stronzio o bario. Questi sali fusi consentono alla batteria di immagazzinare e rilasciare energia chimica sotto forma di elettricità.
  • Elettrodi: Le batterie al sale hanno due elettrodi, uno positivo (anodo) e uno negativo (catodo), immersi nell’elettrolita a base di sale. Gli elettrodi possono essere realizzati da diversi materiali, tra cui grafite, carbonio o leghe di metalli specifici, a seconda della progettazione della batteria.
  • Contenitori e isolanti: Poiché l’elettrolita è altamente reattivo e corrosivo, le batterie al sale richiedono contenitori robusti e materiali isolanti per garantire la sicurezza e la stabilità del sistema.

L’impiego delle batterie al sale in un impianto fotovoltaico comporta l’installazione delle batterie come parte di un sistema di accumulo solare. L’energia elettrica prodotta dai pannelli solari durante il giorno viene utilizzata per caricare le batterie al sale. Successivamente, l’energia immagazzinata può essere utilizzata quando i pannelli solari non sono operativi, come durante la notte o in condizioni meteorologiche nuvolose. Le batterie al sale sono particolarmente adatte per applicazioni in cui è richiesta una grande capacità di accumulo e una lunga durata.

Quanto costano le batterie al sale dipende da diversi fattori, tra cui le dimensioni del sistema, la capacità di stoccaggio, la marca e il modello. Le batterie al sale tendono a essere più economiche rispetto a molte altre tecnologie di accumulo energetico, come le batterie al litio o al piombo, a causa dei materiali . Di contro la loro vita è minore, cosi’ come la capacità di accumulo rispetto a quelle agli ioni di litio. LEGGI QUESTO STUDIO SUL FUTURO DI QUESTA TECNOLOGIA.

Questa tecnologia non è nuova, ma vecchia di almeno 40 anni e se non ha preso piede fino ad oggi ci sono validi motivi. Il più grande svantaggio è intrinseco al suo funzionamento: una batteria al sale ha bisogno di alta temperatura per funzionare perché altrimenti il sale non fonde e non funziona.

In base alla potenza della batteria può impiegare più o meno tempo per raggiungere quella temperatura di funzionamento e per mantenersi operativa . Inoltre il tasso di scaricamento della batteria stessa è elevato ; una batteria di questo genere in 24 ore andrà a perdere qualcosa come il 30% della sua energia per mantenersi operativa.

Batterie fotovoltaiche prezzi

  • Tesla Powerwall 2 da 7 kWh costa circa 6.500 euro. La consegna e il montaggio hanno un prezzo variabile fra i 900 e i 2000 euro, a seconda del numero di batterie da installare, dalla tipologia di pannello elettrico e ad altri fattori.
  • Sonnen da 10 kWh 6899 euro.
  • sistema di accumulo 5kWh Huawei a partire da 2.300 euro.

 

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