Capitolo 7

Calcolo della Capacità di Accumulo delle Batterie per Impianti Fotovoltaici con batterie Custom 

Dopo aver calcolato il consumo giornaliero delle utenze elettriche e la produzione media giornaliera dei pannelli, possiamo determinare la capacità e il numero di batterie necessarie per immagazzinare energia sufficiente per l'uso serale o nei giorni senza sole.

Collegamenti:

Le batterie devono essere collegate in serie o in parallelo per raggiungere la tensione corretta per l’impianto. Nel collegamento in parallelo, la tensione rimane invariata, ma la capacità totale sarà sempre inferiore alla somma delle singole batterie a causa di flussi di corrente tra di esse. Per questo motivo, è consigliabile utilizzare una batteria unica di maggiore capacità o gestire il collegamento con dispositivi appositi come deviatori multibatteria o regolatori di carica.

Nel collegamento in serie, invece, la tensione complessiva è la somma delle tensioni di ogni batteria. Ad esempio, due batterie da 12V collegate in serie producono una tensione totale di 24V.

Capacità:

Le batterie devono avere la stessa capacità e, preferibilmente, essere dello stesso lotto di produzione per garantire un accumulo adeguato. Ogni batteria ha una capacità di accumulo misurata in Wh (Wattora), che si calcola moltiplicando la tensione della batteria per la sua capacità in Ah (Ampere-ora). Ad esempio, una batteria da 12V e 100Ah ha una capacità di 1200Wh (1,2 kWh).

Per garantire una lunga durata delle batterie AGM/GEL (piombo), è consigliabile non prelevare più del 30% della loro capacità totale per ciclo di scarica. Un utilizzo superiore riduce la vita utile della batteria, richiedendo una sostituzione anticipata.

Esempi:

Esempio pratico: Se utilizziamo una batteria da 12V e 100Ah e la scarichiamo solo al 30%, la capacità energetica utile sarà di 360Wh (12V x 30Ah). Se l'impianto utilizza due batterie in serie, la capacità totale disponibile sarà di 720Wh.

Per evitare che una batteria si scarichi oltre il 30%, è necessario considerarla "scarica" quando la tensione scende sotto i 12V. Nel caso di impianti a 24V o 48V, i valori minimi saranno 24V e 48V.

Esempio di calcolo: Se il consumo giornaliero è di 150Wh e la tensione della batteria è 12V, la capacità giornaliera necessaria sarà 12,5Ah. Tuttavia, poiché sfruttiamo solo il 30% della capacità, la batteria dovrà avere una capacità totale di 41,67Ah (arrotondato a 44Ah per un valore commerciale disponibile).

Se desideriamo 3 giorni di autonomia, moltiplichiamo la capacità giornaliera per 3, ottenendo 37,5Ah. Quindi, la capacità della batteria sarà di 125Ah, considerando sempre il 30% di scarica.

Infine, se si aumenta la capacità della batteria per garantire più giorni di autonomia, è necessario aumentare proporzionalmente anche la potenza dei pannelli per mantenere una corretta ricarica.

Batterie al Litio per Inverter di Marca come SAJ

A semplificarci la vita, sono arrivate le batterie al litio progettate per inverter di marca come SAJ, offrono una gestione più avanzata rispetto alle tradizionali batterie al piombo. Queste batterie, integrate con i rispettivi sistemi di gestione della carica e scarica (BMS), non richiedono collegamenti in serie o parallelo come le batterie al piombo. Infatti, la maggior parte delle batterie al litio utilizzate con inverter di marca sono progettate per funzionare con collegamenti semplificati, evitandoci la necessità di fare calcoli complessi. Le batterie al litio comunicano direttamente con l’inverter tramite protocolli di comunicazione standard, garantendo gestione e protezione avanzata.

Tipologie di Batterie per Impianti Fotovoltaici

Esistono diverse tipologie di batterie utilizzabili per impianti fotovoltaici. Le più comuni sono le batterie al piombo-acido, come le AGM e le GEL, che offrono costi contenuti ma una durata limitata. Le batterie al litio, tra cui le tecnologie LiFePO4 (Litio-Ferro-Fosfato) e NMC (Nickel-Manganese-Cobalto), stanno diventando sempre più popolari grazie alla loro maggiore efficienza, durata di vita più lunga e capacità di scarica più profonde. Oltre a queste, esistono le batterie a flusso, utilizzate meno frequentemente per applicazioni residenziali, ma che offrono cicli di vita molto estesi e prestazioni costanti. Ogni tipologia ha vantaggi e svantaggi specifici in termini di costo, durata e prestazioni.

Differenze tra Batterie al Litio ad Alto e Basso Voltaggio

Le batterie al litio si distinguono anche per il voltaggio operativo: batterie a basso voltaggio (solitamente tra 12V e 48V) e batterie ad alto voltaggio (fino a 400V o più). Le batterie a basso voltaggio sono generalmente utilizzate in impianti più piccoli o residenziali, offrendo una configurazione più semplice e costi inferiori. Al contrario, le batterie ad alto voltaggio, grazie alla maggiore efficienza nella conversione di energia e alla riduzione delle perdite, sono ideali per impianti di dimensioni maggiori o per applicazioni industriali. Tuttavia, le batterie ad alto voltaggio richiedono inverter e componenti compatibili per garantire la sicurezza e l’efficienza dell’impianto, rendendole una scelta più tecnica e costosa rispetto alle batterie a basso voltaggio.

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