Perchè investire in una batteria domestica per immagazzinare l'energia fotovoltaica?
- Massimizza la tua energia solare anche di notte : Con una batteria hai la possibilità di immagazzinare l'energia solare prodotta durante il giorno per utilizzarla di notte. Ciò significa meno dipendenza dalla rete e quindi, potenzialmente, risparmio sulla bolletta elettrica.
- Approfitta dei prezzi variabili : I prezzi basati sul momento del consumo sono in voga (e potrebbero diventare più diffusi). Queste tariffe sono spesso più alte durante i periodi di forte domanda, solitamente in prima serata.
- di riserva : assicurate la vostra alimentazione elettrica in caso di interruzione dell'EDF: in caso di interruzione dell'alimentazione di rete, una batteria domestica può sostenere tutto o parte del vostro quadro elettrico e garantire così la continuità dell'alimentazione elettrica alla vostra casa, attraverso i pannelli solari durante il giorno (o di notte grazie alle batterie).
Come funziona una batteria domestica?
Una batteria domestica funziona utilizzando un meccanismo elettrochimico che conserva energia. Consideratelo come un “sandwich” energetico. Da una parte abbiamo l'anodo, dall'altra il catodo. Nel mezzo, una sostanza chiamata elettrolita è separata da un materiale isolante.
Per ricordarvi che il catodo è positivo: immaginate i gatti, spesso percepiti in modo positivo. L'anodo invece è negativo, un po' come una zia scontrosa che potremmo chiamare zia Annette.
Gli elettroni, portando una carica negativa, si raggruppano all'anodo. Cercano di raggiungere il catodo, che è il loro opposto carico positivamente. Ma l'elettrolita al centro impedisce loro di passare direttamente attraverso la batteria.
Collegando l'anodo e il catodo con un conduttore, gli elettroni possono muoversi attraverso di essi. Questo flusso di elettroni costituisce l’elettricità che usiamo.
Nelle batterie ricaricabili, una fonte di energia esterna consente di invertire la direzione della corrente. Ciò aiuta a conservare questa energia per un uso successivo.
In una moderna batteria domestica del tipo agli ioni di litio, ci sono molte configurazioni possibili per le piastre catodiche, le piastre anodiche e il separatore. Tipicamente, sono progettati come un rotolo all'interno di cilindri metallici chiamati celle. Un sistema di accumulo di energia domestico può contenere migliaia di queste celle cilindriche.
La distinzione tra kW e kWh: potenza ed energia!
Per illustrare il funzionamento di una batteria domestica (sia essa al litio, al nichel-ferro, ecc.), possiamo pensare all'acqua che scorre in un tubo verso un contenitore.
La potenza (kW) corrisponde alla velocità con cui l'acqua circola nel tubo, entrare o uscire dal contenitore.
L'energia (kWh) rappresenta la quantità di acqua che il contenitore può contenere.
È fondamentale comprendere la distinzione tra potenza ed energia. Ciò potrebbe influenzare la scelta tra una batteria domestica adatta e una meno efficiente.
Sono disponibili molte batterie solari, ciascuna delle quali offre un equilibrio specifico tra potenza erogata ed energia immagazzinata.
La maggior parte delle batterie solari offre una potenza continua massima di 4 o 5 kW. Ad esempio, la mia batteria Pylontech US5000 eroga una potenza massima di 5 kW. Se voglio 10 kW di potenza, avrò bisogno di una seconda batteria.
È quindi fondamentale conoscere il fabbisogno energetico e di potenza della propria casa prima di scegliere una batteria.
Se la tua batteria solare fornisce solo 3 kW e la tua casa richiede 5 kW, dovrai integrarla con l'elettricità della rete. Io ad esempio a casa ho una sauna finlandese che consuma 7 kW. Non posso farlo funzionare solo con la mia singola batteria Pylontech US5000 poiché fornisce solo 5 kW. Quindi niente sauna in caso di interruzione di corrente!
Batteria domestica: Ferro-nichel, Litio, quale tecnologia scegliere?
Prima del 2015, installare un sistema di accumulo dell’energia spesso significava vivere in modo autosufficiente in una zona remota.
La tecnologia comune a quel tempo era basata sul piombo-acido. Questa soluzione richiedeva un ampio set di batterie, tipicamente collocate in uno spazio separato come un rifugio, e richiedeva una cura costante, lontana dall’idea di una soluzione “installalo e dimenticalo”.
Ma, con l’emergere delle tecnologie al litio, queste hanno guadagnato slancio nel mercato dello stoccaggio energetico residenziale per vari motivi:
- Offrono capacità migliori (sia in termini di potenza erogata che di profondità di scarica).
- Sono praticamente esenti da manutenzione.
- Beneficiano di garanzie estese.
- Sono offerti a prezzi interessanti.
- Sono più compatti e meno ingombranti.
- Pertanto, attualmente, gran parte delle batterie solari residenziali si basano sul litio.
Esistono due varianti principali di questa tecnologia: Nichel Manganese Cobalto (NMC) e Litio Ferro Fosfato (LiFePO). A titolo illustrativo, le batterie TESLA Powerall o TESVOLT si basano sulla tecnologia NMC.
Nonostante i notevoli vantaggi delle batterie agli ioni di litio di tipo LIFEPO4 o NMC, le batterie al nichel-ferro e al litio titanato sono superiori in termini di durata e numero di cicli possibili:
Aggiungi una batteria domestica al tuo impianto fotovoltaico: accoppiamento AC vs DC?
Le batterie, invece, si caricano e scaricano utilizzando la corrente continua. Allora come si integrano le batterie domestiche in un sistema solare?
Esistono principalmente due tecniche:
Accoppiamento CC: Questo metodo utilizza un singolo "inverter ibrido" per controllare sia i pannelli solari che la batteria. I ruoli di questo inverter includono:
- La conversione dell'elettricità CC proveniente dal sistema solare in una forma di CC adatta alla ricarica della batteria.
- Converte le uscite CC della batteria e dei pannelli solari nella corrente CA da 230 volt necessaria per la casa.
- Conversione della corrente AC 230 V dalla rete in corrente DC, consentendo, se necessario, la ricarica della batteria direttamente dalla rete.
Gli inverter ibridi di questo tipo sono generalmente completamente integrati (funzione di gestione solare tramite MPPT e gestione della batteria). Un esempio èt l'inverter ibrido Fronius GEN24:
Accoppiamento CA:
In questo scenario, un inverter a batteria (tipo Victron Multiplus) è responsabile della conversione della potenza dei pannelli solari nell'uscita dell'inverter solare, per ricaricare le batterie. Quindi c'è un ulteriore passaggio. Durante il giorno l'autoconsumo avviene direttamente all'uscita dell'inverter solare, solo l'eccedenza verrà reimmessa nelle batterie, ad esempio per l'utilizzo notturno.
Vantaggi e svantaggi di ciascuna architettura?
Vantaggi dell'accoppiamento DC : Un sistema accoppiato in CC presenta meno passaggi intermedi. Meno passaggi = meno sprechi = maggiore efficienza.
Svantaggi dell'accoppiamento DC : Le batterie sono spesso progettate per funzionare con inverter ibridi specifici. Pertanto un futuro prodotto innovativo per l’accumulo di energia potrebbe non essere compatibile con l’inverter ibrido che acquisti oggi. Questo non è un problema se prevedi di acquistare un sistema solare + batteria in una volta sola.
Vantaggi dell'accoppiamento CA : È indipendente dall'inverter solare. È possibile aggiungere una batteria accoppiata CA a qualsiasi sistema solare esistente.
Svantaggi dell'accoppiamento CA : Con la conversione CC->CA->CC sono necessari più passaggi, il che la rende leggermente meno efficiente. Un'altra limitazione dell'accoppiamento AC riguarda le regole riguardanti la dimensione dell'impianto. Infatti, se hai già installato, ad esempio, 5 kW di pannelli solari, dovrai installare un inverter a batteria (Victron Multiplus per esempio) di potenza almeno equivalente, per rispettare il rapporto di dimensionamento 1:1.