Quando decidiamo di adottare un impianto fotovoltaico con accumulo, la scelta del tipo di batteria è fondamentale per una resa ottimale dell’impianto e di conseguenza un soddisfacente rientro economico dell’investimento.
Oggi sono presenti sul mercato principalmente 2 tecnologie adatte agli impianti fotovoltaici:
- Batterie al piombo di tipo AGM e GEL
- Batterie al Litio: Ioni di Litio, LiFePo4 (litio-Ferro-Fosfato)
Andiamo ad esaminare le performance delle tipologie sopra indicate, che per semplicità chiameremo “Piombo” e “Litio“.
1) Batterie al Piombo o al Litio? La Profondità di scarica
Le batterie al Piombo sono scaricabili teoricamente fino all’80% ma, se si vengono scaricate in questa percentuale ogni giorno, la vita utile è molto breve: meno di un anno! Per avere una vita di alcuni anni, nell’uso quotidiano la percentuale di scarica consigliata è del 30%
Le batterie al Litio sono scaricabili fino al 100%: dal punto di vista operativo, nell’uso quotidiano mediamente la percentuale di scarica consigliata è dell’80%.
Considerando ad esempio una batteria da 100 Ah, la prima osservazione che emerge è che:
- da una batteria al Piombo da 100Ah si consiglia di utilizzare ogni giorno 30Ah
- da una batteria al Litio da 100Ah si possono utilizzare ogni giorno 80Ah
2) Batterie al Piombo o al Litio? Numero di cicli di scarica
Le batterie al Piombo hanno mediamente circa 250 cicli di scarica all’80%, che diventano 1200-2000 se si contiene la scarica al 30%.
Le batterie al Litio hanno mediamente una vita di circa 2000 cicli di scarica all’80%, che diventano 6000 se si contiene la scarica al 30%.
Ne deduciamo che:
- con una scarica quotidiana all’80%, avremo una durata delle Litio circa 3/4 volte maggiore rispetto alle batterie al Piombo;
- con una scarica quotidiana al 30%, la durata delle Litio sarà quasi di 10 volte maggiore rispetto alle batterie al Piombo!
3) Batterie al Piombo o al Litio? Modalità di scarica
Qui subentra un’ulteriore differenza tra batterie al Piombo e batterie al Litio: le batterie al Piombo hanno una decrescita di tensione molto influenzata dal valore della corrente di scarica, mentre le batterie al Litio mantengono una tensione abbastanza costante per quasi tutto il ciclo di scarica.
Si vedano i grafici qui sotto:
- nel grafico di sinistra (batterie al Piombo), si nota che quanto più alta è la corrente di scarica (espressa in percentuale della capacità “C”), tanto minore è la capacità della batteria stessa.
Ad esempio: una batteria da “100Ah” eroga 100Ah se sottoposta ad una scarica in 20 ore (cioè con corrente di scarica pari a 5A, nel grafico 0,05C). Se varia la corrente di scarica e diventa ad esempio 50A (curva 0,5C) la sua capacità non è più di 100Ah ma scende a 50Ah
- nel grafico di destra (batteria al Litio), invece, si nota che se la batteria viene sottoposta ad una scarica di 50Ah (curva 0,5C) la tensione (V) rimane costante fino quasi al 100% di scarica, quindi eroga effettivamente 100Ah anche con questa corrente.
In ultima analisi da un ciclo di scarica di una batteria al Litio si ricava più energia che da una al Piombo, e questo vantaggio è tanto più evidente quanto più la corrente richiesta dal carico è variabile.
4) Batterie al Piombo o al Litio? Risposta ai picchi di energia
Se una batteria deve alimentare un carico che richiede un’elevata energia (ad esempio un phon o un trapano), la batteria reagisce scendendo istantaneamente di tensione, per poi risalire quando il carico pesante viene spento.
Il calo di tensione delle batterie al Piombo è marcato, e può in alcuni casi scendere al di sotto della soglia di spegnimento dell’inverter oppure della soglia di commutazione sulla rete (se è un impianto ad isola progettato per commutare sulla rete a batterie scariche), generando pertanto spegnimenti e commutazioni indesiderate.
Una batteria al Litio invece ha un minor calo di tensione a parità di picco di energia richiesta, e pertanto il funzionamento del sistema ad accumulo è più stabile ed efficiente.
5) Batterie al Piombo o al Litio? Il prezzo d’acquisto e il costo effettivo
Se consideriamo il prezzo di acquisto, osserviamo che una batteria al Litio, a parità di capacità, oggi costa ca. 3,5 volte di più di una batteria al Piombo.
Alla luce delle caratteristiche finora esaminate, vediamo però qual è il costo effettivo di ogni kWattora nell’arco di vita di una batteria.
Ipotizziamo una batteria da 100Ah e consideriamo i seguenti valori:
- Capacità di scarica: 100Ah, uguale per entrambe le batterie
- Corrente di scarica: ipotizziamo una corrente costante di 5A per entrambe le batterie, corrispondente a una codifica della batteria C20 (o 0,05C, nella codifica delle batterie al Litio)
- Tensione nominale: 12V per le batterie al piombo, 12,8V per le batterie al Litio
- Cicli di scarica durante la vita della batteria (ved. tabella qui sotto)
- Profondità di scarica: 50% per entrambe le batterie
- Coefficiente correttivo: questo valore tiene conto di quanto evidenziato al punto 3, e cioè che le batterie al piombo non mantengono costante l’energia erogata per tutta la durata del ciclo di scarica. Applicheremo orientativamente 0,75 per considerare la diminuzione di energia prodotta dalla batteria al piombo
|
Batteria 100Ah al Pb |
Batteria 100Ah LiFePo4 | |
| Cicli di scarica nella vita della batteria |
1250 |
5000 |
| Energia prodotta durante il ciclo di vita (kWattora) = (Capacità x tensione nominale x cicli di scarica x profondità di scarica x coefficiente correttivo) |
562.5 (100Ah x 12V x 1250 x 0,5 x 0,75) |
3200 (100Ah x 12,8Vx 5000c x 0,5 x 1) |
| Costo medio orientativo | € 160 | € 600 |
| Costo per kwattora = costo batteria diviso il numero di kWattora prodotti nell’arco della vita della batteria | =160/562,50 | =400/3200 |
Ci sono poi ultimi 2 fattori da considerare:
– le batterie al Litio sono più leggere e meno ingombranti: una 100Ah al Piombo pesa 30 kg, contro i 13 kg della batteria a Litio
– le spese di trasporto e di sostituzione delle batterie. Per ottenere 5000 cicli di vita da batterie al Piombo possiamo dover cambiare 3/4 batterie nel corso degli anni, spendendo quindi costi aggiuntivi di trasporto e di sostituzione.
Batterie al Piombo o al Litio? Conclusioni
Alla luce di quanto sopra, il nostro suggerimento è pertanto:
- a favore delle batterie al Litio nei casi di consumi quotidiani parecchio variabili (tipicamente nell’uso domestico, ad esempio) con picchi di potenza
- a favore delle batterie al Piombo nei casi in cui l’utilizzo sia saltuario con carichi di bassa potenza di scarica, in quanto il costo più contenuto può risultare un vantaggio determinante
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N.B.: L’obiettivo di questa breve presentazione è quello di informare e tracciare linee guida sulla scelta delle batterie più adatte alle proprie esigenze, mostrando aspetti funzionali talvolta poco noti. I valori che abbiamo indicato sono pertanto orientativi: valori precisi possono essere indicati solo a fronte di casi specifici, dove è possibile entrare in maggior dettaglio.
sunisyou 
Interessantissimo articolo, Esistono differenze anche sui tempi di ricarica?
No, i tempi di ricarica sono gli stessi. La corrente di carica delle Litio può però essere più elevata (se disponibile) rispetto alle Piombo
Comincio a rendermi conto che
1) I pannelli fotovoltaici vanno collegati in rete senza accumulo, sia per avere la luce o il riscaldamento di notte che per vendere elettricita’ d’estate.
2) le pompe di calore aria aria sono le migliori in assoluto perche’ non richiedono manutenzione e controlli periodici.
3) I pannelli fotovoltaici oramai te li tirano dietro, le batterie invece costano care, ingombrano e durano poco
4) con 6 kwp si riscaldano 60 mq con un condizionatore da cop =4
(D’inverno 6kwp fa circa 12 kwh al giorno x4 di cop fanno 48 kwh di calore in casa tutti I giorni anche senza sole)
Quindi volendo stare larghi 9 kwp + inverter+ pompa di calore di spendono 10000 euro.
Con un consumo annuo di 10000 kwh per tutto elettrico in tre anni hai ammortizzato tutti I costi! Poi il boiler se lo carichi d’inverno di notte compensi con la vendita di luce d’estate.
conclusione: no collettori, no manutenzione, no batterie e w l’energia gratis per 20 anni senza bollette tra I piedi.
Che regolatore di carica solare e che pannello ci vuole per una piccola litio max 38 ah
Ciao Toni, il dimensionamento del pannello dipende da cosa devi caricare con la tua batteria. Se hai bisogno di aiuto, scrivici a energiasolare@ilportaledelsole.it o chiamaci allo 0399712258
38 Ah non vuol dire niente.
Quello che conta e’ la potenza, per cui devi specificare la tensione.
Se la tensione e’ 12 volts allora siamo sui 38×12=456 wh
In questo caso se prendi un pannello da 100 watt, la batteria ti si carichera’ in 7-8 ore.
Se invece ne prendi uno da 250 watt in tre ore sara’ carico.
Poi bisogna vedere se la batteria e’ dotata di bms (battery management system) o meno.
Se ha il bms puoi utilizzare un mppt e devi comprarlo con tensione di uscita pari a quella della batteria.
Se nin ha il bms dubito che tu possa utilizzarla con un normale regolatore di carica.
Devi acquistare un prodotto specifico che si interfacci con il pannello e ti consiglio di rivolgerti al rivenditore stesso della batteria.
Ciao mario
Ho un fotovoltaico da 6 kW Vorrei un accumulo per non disperdere la corrente che non uso gradirei maggiori precisazioni per un accumulo al litio che ho letto essere i migliori 100 ampere sono sufficienti per togliermi la bolletta della dell’Enel? Ringrazio per le precisazioni che vorrete darmi con un preventivo di spesa e se è possibile il montaggio. Grazie Trabaldo
Possiedo una piccola barca in alluminio da pesca che uso con due motori elettrici alimentati da due batterie al piombo da 110Am più una uguale di scorta. Ovviamente il peso a bordo è molto importante…. potrebbero fare al caso mio quelle al litio? E se si che caratteristiche mi consigliate? E che Marche?
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Per uso di una carrozzina elettrica per disbili meglio litio o al piombo? Grazie Gianni
Meglio il litio. Il litio e’ un altro pianeta. Il piombo e’ adatto per basse scariche invece per il deep cycle e’ piu’ adatto il litio. Il punto poi e’ che la batteria al piombo “muore” presto rispetto al litio. Cinsidera 1/5 dei cicli di carica e scarica del litio. Se il litio consente 5000 cicli, il piombo va sui 1000 o meno.
Ottima spiegazione tecnica.. Si preferisce batterie al litio… Grazie
E’ chiaro che il litio e’ da consigliare però di contro è l’elevato costo . Se poniamo di utilizzare le batterie in modo discontinuo ( entrambe di 100 ah ) e al max una sola ora al giorno(es. per una bici) la percentuale di scarica (30 e 80) rimane invariata sino alla scarica totale delle batterie . Oppure le stesse devono essere caricate tutti giorni per rimanere nel range ottimale?
Mi interessano informazioni più dettagliate per un impianto da 3 kW AUTONOMO, senza collegamento alla rete.
Ciao Vincenzo, dai un’occhiata ai nostri kit già pronti e se non trovi quello che cerchi contattaci pure per una personalizzazione gratuita: https://www.ilportaledelsole.it/1002-impianti-solari-accumulo-a-isola