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Una batteria di accumulo fotovoltaico è un dispositivo che immagazzina l’energia elettrica prodotta in eccesso dai pannelli fotovoltaici, rendendola disponibile quando non c’è irraggiamento, ad esempio di notte o nei giorni nuvolosi.
Questo permette all’impianto fotovoltaico di essere funzionale anche nelle ore serali, in quanto l’energia prodotta e non consumata, viene stoccata per essere utilizzata nelle fasce in cui la produzione è ferma.
Le batterie di accumulo fotovoltaico hanno diverse funzioni:
La presenza delle batterie aumenta l’indipendenza dalla rete elettrica e potenzia al massimo i vantaggi di un impianto fotovoltaico, perché riduce la dipendenza dalla rete elettrica e di conseguenza i costi della bolletta: un impianto fotovoltaico con accumulo ben progettato, può restituire fino all’80-90% di autosufficienza energetica.
Il ciclo di una batteria di accumulo si articola in 3 fasi principali:
Dimensioni complessive del pacco batterie:
nella maggior parte dei casi il sistema di accumulo è composto non da una singola batteria, ma da un insieme. I sistemi di gestione fanno sì che la carica di tutte le batterie avvenga “in parallelo”, cioè in modo simultaneo, affinché la distribuzione dell’energia accumulata sia equilibrata tra i vari componenti. (Se così non fosse, potrebbe succedere che la prima batteria assorbe tutta l’energia che serve, andando a stressare il circuito e provocando a lungo andare un cattivo funzionamento dell’impianto).
Numero di batterie:
Con questa premessa, è facile capire che la durata del processo di carica dipende non solo da quanta energia viene immessa nelle batterie (cioè quanta energia viene prodotta dall’impianto fotovoltaico e non consumata immediatamente), ma anche dal numero di batterie di cui è composto il sistema di accumulo, e quindi dalla capacità complessiva.
Se la capacità del sistema è “piccola”, il processo di carica sarà completato in breve tempo, ma si avrà a disposizione poca energia da utilizzare nei periodi in cui non c’è produzione fotovoltaica: vale a dire che le batterie si scaricano rapidamente, soprattutto se la richiesta è elevata ad esempio nelle fasce serali.
Viceversa, un sistema di accumulo di grande capacità (cioè composto da un elevato numero di batterie) impiegherà molto tempo a caricarsi completamente, ma per contro si avrà a disposizione più energia.
È quindi di fondamentale importanza che, in fase di progettazione dell’impianto, venga prestata la dovuta attenzione al dimensionamento del sistema di accumulo, che dovrà avere una “taglia” consona alle esigenze dell’utenza, ed in particolare ai consumi elettrici nelle fasce serali.
Come tutti i sistemi a batteria, anche le batterie di accumulo per il fotovoltaico sono soggette ad usura e perdita di efficienza nel corso del tempo: una delle cause principali è proprio il numero di cicli completi carica-scarica che la singola batteria effettua nell’arco della sua vita utile: una batteria che venga “poco utilizzata” tenderà a durare di più di una batteria che viene scaricata di frequente.
Un elemento importante da considerare è la “profondità di scarica”: se i cicli di carica e scarica sono portati agli estremi (per intenderci, batteria completamente scarica, e carica al 100%) il sistema tenderà ad usurarsi più velocemente rispetto, ad esempio, ad una batteria il cui livello di carica viene tenuto tra il 20 e l’80% della capacità massima, un po’ come accade per gli smartphone.
Per questo motivo, è possibile settare i livelli di carica e scarica massima, al fine di allungare la vita utile del sistema, che tipicamente ha una durata di 10-15 anni.
È possibile tuttavia che un sistema di accumulo abbia una durata anche maggiore, se correttamente dimensionato per l’impianto cui è asservito (e quindi si riduce lo “stress” che subisce) e vengano adottati gli opportuni accorgimenti atti alla salvaguardia.
La batteria di accumulo solitamente viene consigliata in vari casi:
In linea generale, quindi, la convenienza nell’installare una batteria di accumulo è legata principalmente alla distribuzione oraria dei consumi abituali: se la maggior parte dei consumi avviene durante il giorno, allora potrebbe risultare non conveniente l’installazione di batterie di accumulo. È il caso per esempio di uffici, oppure di aziende manufatturiere che lavorano solo durante il giorno.
Un altro aspetto da considerare è quello del costo dell’energia acquistata dalla rete. Maggiore è il costo dell’energia, infatti, e più diventa rilevante e conveniente l’autoconsumo di energia prodotta dall’impianto fotovoltaico. Come già accennato, le batterie permettono di aumentare notevolmente l’autoconsumo, in quanto eliminano il vincolo di dover consumare l’energia proveniente dal fotovoltaico nello stesso istante in cui viene prodotta.
La scelta di un sistema di accumulo dipende da numerosi fattori, tra cui il profilo di consumo dell’utenza e la quantità di energia necessaria a soddisfare i fabbisogni; poiché quest’ultimo aspetto è molto soggettivo e variabile da caso a caso, è difficile fare una stima attendibile “a priori”.
Facciamo un caso pratico, per capire come potersi orientare nel ragionamento.
Prendiamo ad esempio una famiglia del sud Italia che consuma mediamente 6000 kWh/anno, così distribuiti nelle fasce orarie:
F1: 2500 kWh/anno
F2: 2000 kWh/anno
F3: 1500 kWh/anno
Supponiamo che l’impianto fotovoltaico abbia una potenza di 3kW di picco. Al sud Italia, la produzione media di un impianto fotovoltaico (correttamente orientato) è di 1400 kWh/kW; come abbiamo visto nell’articolo sul dimensionamento dell’impianto, per calcolare correttamente la potenza, si moltiplica la produzione per i kW, quindi in questo caso:
3kW x 1400kWh = 4.200KWh
Considerando che la produzione dell’impianto fotovoltaico si avrà totalmente nella fascia F1 ( che corrisponde alle ore centrali del giorno), questo impianto fotovoltaico riuscirà non solo a coprire i consumi in fascia F1, ma si avrà un surplus di 1.700 kWh ( 4.200 – 2500), che può essere stoccato in un sistema di accumulo a batteria.
Se dividiamo i 1700kWh su 365 giorni, possiamo avere una stima giornaliera della percentuale di accumulo, che in questo caso è 4.65kWh al giorno, quindi, con questa specifica tipologia di consumi, potrebbe essere adatta una batteria di 5kWh, e tutta l’energia prodotta dal fotovoltaico può essere consumata, anche se assorbita durante le fasce orarie serali;
Con l’installazione di 5 kWh di accumulo la percentuale di energia autoconsumata da fotovoltaico rispetto ai consumi dell’utenza è passata dal 41.6 al 70%, con conseguenti risparmi.
Se infatti dividiamo la produzione dell’impianto fotovoltaico ( 4.200kWh) diviso il totale dato dai consumi delle 3 fasce F1,F2, e F3 ( 6.000kWh) otteniamo 0,70 che, moltiplicato x100 da il 70% dell’autoconsumo.
Se metto una batteria più capace, aumenta l’energia accumulata?
No, perché la percentuale di autoconsumo resta sempre la stessa .
In questo caso, per aumentare ulteriormente il beneficio, sarebbe necessario aumentare la potenza dell’impianto fotovoltaico e, di conseguenza, l’energia prodotta.
Vediamo ad esempio cosa accade se, sulla stessa utenza, viene montato un impianto da 6 kW di picco. A parità di condizioni, la produzione dell’impianto sarà:
6kW x 1400 kW/kWh = 8.400kWh
Per cui, la frazione di energia residua (posto che tutta l’energia prodotta di giorno viene utilizzata per soddisfare l’utenza in fascia F1), sarà:
8.400 – 2.500 ( consumi in F1) = 5.900 kWh
A quanto ammonta l’autoconsumo dell’impianto adesso?
Possiamo calcolare le percentuali di autoconsumo nei due casi, considerando:
Nel primo caso, si calcola sempre prendendo il valore minimo tra consumo in F1 e totale dei consumi, quindi, con questo esempio di riferimento:
2.500kWh/6000 ( somma di F1,F2,F3) kWh x100= 41.6%
Come si può osservare, la percentuale di autoconsumo nel primo caso è rimasta invariata (in quanto già l’impianto da 3 kW era sufficiente a soddisfare i consumi in F1, per cui non si apprezzano benefici).
Nel secondo caso, aumentando la capacità delle batterie di accumulo, la percentuale di autoconsumo aumenta:
8.400kWh / 6000 ( somma di F1,F2,F3) kWh= 1.4 x100 = 140%
l’inserimento del sistema di accumulo permette di avere una percentuale di autoconsumo superiore al 100%. Ciò significa che, oltre ad avere energia sufficiente per soddisfare interamente i fabbisogni dell’utenza (che grazie alla presenza dell’accumulo è disponibile in tutte le fasce orarie), l’impianto produce anche una quota parte di energia in eccesso che può essere immessa in rete e quindi retribuita.
Questo esempio dimostra come il dimensionamento e la scelta di un sistema di accumulo siano da valutare caso per caso, in quanto dipendono da numerosi parametri e circostanze: questi possono incidere in maniera significativa sulla convenienza e sul risparmio prodotto da un impianto fotovoltaico.
Quando si sceglie di installare un sistema di accumulo è importante dedicare attenzione non solo alla qualità delle batterie, ma anche al luogo in cui andranno collocate. Non si tratta solo di trovare uno spazio libero: le batterie, per funzionare bene e durare nel tempo, hanno bisogno di condizioni ambientali precise. Vediamole:
Temperatura:
Le batterie moderne, soprattutto quelle al litio, non amano gli eccessi. Lavorano bene in ambienti con temperature moderate, ideali tra i 15 e i 30°C. Se fa troppo caldo, la loro efficienza si riduce e si deteriorano velocemente.
Se invece fa troppo freddo, la batteria fatica a ricaricarsi e può addirittura danneggiarsi.
Per questo è sempre preferibile installarle in locali interni, ben isolati termicamente e lontani da sbalzi estremi.
Protezione da polvere e umidità:
Le batterie non sono fatte per stare ovunque: luoghi come cantine umide, sottoscala polverosi o locali non areati possono metterle in difficoltà. Se si sceglie di posizionarle all’esterno, è essenziale che siano contenute in box adeguatamente protetti, in grado di resistere alla pioggia e agli agenti atmosferici. Esistono infatti gradi di protezione – indicati con la sigla “IP” – che certificano quanto un involucro sia efficace contro polvere e acqua. In ambienti chiusi e puliti basta una protezione base, ma all’aperto serve qualcosa di molto più robusto.
Accessibilità:
Le batterie odierne richiedono pochissima manutenzione, ma è comunque importante poterle raggiungere facilmente in caso di controlli o interventi tecnici. Vanno quindi evitate installazioni in spazi troppo stretti o difficili da aprire.
Quali sono i luoghi ideali per le batterie di accumulo?
In generale, i luoghi migliori sono locali tecnici, garage ben ventilati, o ambienti di servizio che non siano soggetti a umidità o calore eccessivo. L’importante è che siano sicuri, arieggiati e abbastanza comodi da consentire un controllo periodico.
Installare correttamente una batteria d’accumulo significa proteggerla, garantirle una lunga vita operativa e, soprattutto, fare in modo che possa restituire tutta l’energia che ha immagazzinato senza sprechi o problemi. Un piccolo accorgimento iniziale può fare una grande differenza nel tempo.
La risposta a questa domanda dipende da vari fattori:
La tecnologia ad oggi più utilizzata per gli impianti fotovoltaici sono quelle al Litio-ferro-fosfato (LiFePO4), una variante ancora più sicura e duratura del litio – ione utilizzata fino a pochi anni fa, e che abbina l’efficienza e la durata con una massima sicurezza.
Se stai pensando a un impianto fotovoltaico, e desideri una consulenza gratuita sulla tua situazione energetica e ciò che puoi ottenere, compila il form e parleremo insieme per offrirti la soluzione più adatta alle tue esigenze.
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