Le Batterie per i Pannelli Fotovoltaici Prezzi e Caratteristiche

Abbiamo già parlato dei sistemi fotovoltaici con storage per conservare l’energia prodotta durante il giorno per consumarla di giorno. Si tratta di impianti che ci rendono elettricamente autosufficienti e non dipendenti da qualsiasi compagnia di elettricità. La corrente viene immagazzinata in grandi batterie, ed è di questo che vogliamo parlare oggi, delle loro caratteristiche, prezzi e proprietà. Le batterie per fotovoltaico possono non solo essere usate per impianti off-grid casalinghi, ma anche nelle barche, camper o in luoghi dove l’elettricità non arriva. I prezzi partono da 100 euro per una batteria per 30-40 watt fino 3000 euro per un sistema da 3 Kwp.

Introduzione

tutti noi abbiamo a che fare con le pile o batterie che utilizziamo per fornire energia ai piú disparati oggetti nella nostra casa. Computer, smartphone, telecomandi, calcolatrici. Solitamente compriamo le usa e getta da 1,5 V per alimentare piccoli oggetti, usiamo le piú economiche zinco carbone o le piú costose e durevoli alcaline. Altrimenti ci sono le ricaricabili che vengono utilizzate anche nelle batterie per impianti fotovoltaici.

Anche se ci sono diverse tecnologie disponibili, quelle al piombo-acido rimangono ancora le piú diffuse, perchè sono piuttosto economiche ed è probabile che le cose non cambieranno per i prossimi anni.

Ci sono poi le batterie Nichel Cadmio, Ni-Cd, le stesse che si usano per smartphone e pc. Sono piú perfromanti, veloci da ricaricare ma costano di piú . In futuro ci sono pronte anche quelle al Nichel metallo idruro, batterie ibride.

È anche possibile trasformare l’energia prodotta di giorno in idrogeno, ma stiamo già andando oltre.

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Batterie al Piombo Acido

Le piú utilizzate sono le AGM ermetiche e un po’ di meno quelle al piombo gel. La batteria realizzata con questo sistema comprende un catodo in piombo ed un anodo in ossido di piombo immersi in una soluzione di acido solforico. La reazione di scarica elettrica all’anodo consiste in uno scambio di ioni di ossigeno dall’ anodo con ioni di solfato dell’elettrolita. Al catodo, la scarica coinvolge ioni solfato dall’elettrolito che si combinano con gli ioni di piombo per formare il solfato di piombo.

La rimozione di ioni solfato dalla soluzione riduce l’acidità dell’elettrolita. Per mantenere la neutralità di carica, due elettroni devono entrare nell’ terminale dell’ anodo, e due elettroni devono lasciare il terminale di catodo tramite il circuito esterno per ciascuno dei due ioni solfato che lasciano l’elettrolita. Questo corrisponde ad una corrente positiva che abbandona l’ anodo.

Tipicamente, il processo di carica ha un’efficienza di circa il 95%. Il processo di scarica si traduce in alcune perdite dovute alla resistenza interna della batteria, in modo che solo circa il 95% dell’energia immagazzinata può essere recuperato. In generale l’efficienza di carica e scarica di una batteria al piombo è quindi circa il 90%.

La quantità di energia immagazzinata in una batteria è misurata in Ampere-ora (Ah). Mentre Ah non è tecnicamente un’ unità di energia, ma, piuttosto, un’ unità di carica, la quantità di carica di una batteria è approssimativamente proporzionale all’energia immagazzinata nella stessa. Se la tensione della batteria rimane costante, allora l’energia immagazzinata è semplicemente il prodotto della carica  per la tensione.

La capacità di una batteria viene spesso indicato come C. Pertanto, se un carico è collegato ad
una batteria, in modo che la batteria si scarichi in x ore, il tasso di scarico è indicato
come C / x.

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A seconda del composizione specifica degli elettrodi, le batterie al piombo possono essere ottimizzate per uno scarico superficiale o totale. Le prima presentano una piccola quantità di calcio in combinazione con il piombo per conferire maggiore forza al cavo altrimenti puro. Le piastre possono essere realizzate più sottili con una maggiore superficie per produrre correnti di avviamento elevate.

Queste unità non dovrebbe essere scaricate a meno del 75% della loro capacità. Nelle applicazioni automobilistiche, quest esono condizioni operative soddisfacenti, poiché la batteria è necessaria soprattutto per il funzionamento del motorino di avviamento fino all’avviamento del motore. Dopo questo punto, l’alternatore prende il sopravvento, ricaricando la batteria . Le batterie al piombo a scarica profonda utilizzano l’ antimonio.

Queste batterie sono progettate per l’uso delle macchinine per trasportare i giocatori di golf, per gli elevatori elettrici, così come per l’utilizzo nei sistemi fotovoltaici.

Quando un impianto fotovoltaico che utilizza batterie al piombo viene realizzato, il progettista deve determinare i tassi di ricarica adeguati per le batterie e dovrebbe anche tenere presente le esigenze di ventilazione del sistema di batterie.

 

Batterie al Nichel-Cadmio

le Batterie Ni-Cd utilizzano idrossido di nichel per le piastre anodiche e l’ossido di cadmio per le piastre catodiche, in una struttura simile a quella del sistema piombo-acido. L’ elettrolita nel sistema Ni-Cd è idrossido di potassio. L’anodo NiOH è generalmente costituito da fibre di nichel miste con fibre di plastica Grafite o nichelato. Si aggiungono anche quantità di altri materiali come composti di bario e cobalto per migliorare le prestazioni. Il catodo è spesso costituito da un rivestito cadmio- fibra plastica. Se il catodo non è rivestito in plastica allora è comunemente miscelato con ferro o nichel.

Le batterie Ni-Cd sono più robuste rispetto alle batterie piombo-acido. Possono sopravvivere al congelamento e alle alte temperature. Possono essere completamente scaricate, e sono meno colpite da unl sovraccarico. Di conseguenza, in alcune applicazioni, le batterie Ni-Cd possono essere la migliore scelta perché la loro robustezza può consentire l’eliminazione del controllo di carica

Se le batterie devono essere utilizzate in una posizione in cui l’accesso per la manutenzione
è difficile, il maggior costo di queste batterie può spesso essere giustificato.

Se le batterie al Ni-Cd vengono caricate e poi lasciate inutilizzate, perderanno la loro carica ad un tasso di circa il 2% al giorno per i primi giorni, per poi stabilizzarsi a tassi piú bassi di perdita. In un periodo di 6 mesi, la perdita totale è tipicamente di circa il 20%, a seconda se la batteria è media, alta, bassa velocità di scarico.
Più alto è il punteggio di scarica della batteria, maggiore è la perdita di carica nel tempo. La perdita di carica è anche dipendente dalla temperatura. Il tasso di perdita è maggiore a temperature più alte, a -20 ° C, non vi è quasi nessuna perdita.

La durata di una batteria al Ni-Cd dipende da come viene utilizzata, ma è meno dipendente
dalla profondità di scarico rispetto alle batterie piombo-acido. Una durata di almeno
2000 cicli è nella norma quando non è utilizzata ad elevate temperature. Come risultato, in determinate applicazioni e condizioni operative, una batteria
può durare fino a 25 anni . Non è irragionevole aspettarsi una durata doppia rispetto a quelle al piombo-acido.

Gli svantaggi delle batterie al Ni-Cd includono la difficoltà nel determinare lo stato di
carica delle batterie e la tossicità del cadmio, specialmente quando deve essere smaltito. Esse sono anche più costose rispetto a quelle al piombo.

Altre tecnologie per le Batterie

Ci sono tante altre tecnologie. Un elenco parziale di queste batterie comprende quelle ossido di zinco / argento, metallo / aria, ferro / aria, zinco / aria, alluminio / aria, litio / aria, zinco / bromo, litio-alluminio solfuro / ferro, disolfuro litio-alluminio / ferro, sodio / zolfo, cloruro di sodio / metallo, e diverse varianti di batterie al Litio.

Prezzi

un sistema al piombo-acido utile per un impianto da 3 Kwp costa circa duemila euro. I prezzi comunque si stanno abbassando, così come per i sistemi nichel-cadmio che comunque costano quasi il doppio.

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