Anche nel 2022, l'accumulo fotovoltaico sarà ancora l'argomento più caldo e la batteria di backup residenziale è il segmento dell'energia solare in più rapida crescita, creando nuovi mercati e opportunità di espansione dell'ammodernamento solare per abitazioni e aziende grandi e piccole in tutto il mondo.Batteria di backup residenzialeL'accumulo di energia solare è fondamentale per qualsiasi casa con impianto solare, soprattutto in caso di tempesta o altre emergenze. Invece di immettere l'energia solare in eccesso nella rete, perché non accumularla in batterie per le emergenze? Ma come può l'accumulo di energia solare essere redditizio? Vi informeremo sui costi e sulla redditività di un sistema di accumulo domestico a batteria e vi illustreremo i punti chiave da tenere a mente quando acquistate il sistema di accumulo giusto. Cos'è un sistema di accumulo di batterie residenziali? Come funziona? Un sistema di accumulo residenziale a batteria o fotovoltaico è un'utile aggiunta all'impianto fotovoltaico per sfruttare i vantaggi di un impianto solare e svolgerà un ruolo sempre più importante nell'accelerare la sostituzione dei combustibili fossili con le energie rinnovabili. La batteria solare domestica immagazzina l'elettricità generata dall'energia solare e la rilascia all'operatore al momento necessario. L'alimentazione di backup a batteria è un'alternativa ecologica ed economica ai generatori a gas. Chi utilizza un impianto fotovoltaico per produrre autonomamente energia elettrica ne raggiungerà presto i limiti. A mezzogiorno, l'impianto fornisce molta energia solare, solo che in casa non c'è nessuno che la utilizzi. La sera, invece, è necessaria molta elettricità, ma poi il sole non splende più. Per compensare questa lacuna di fornitura, l'elettricità, notevolmente più costosa, viene acquistata dal gestore della rete. 
In questa situazione, un sistema di backup residenziale a batteria è quasi inevitabile. Ciò significa che l'elettricità non utilizzata durante il giorno è disponibile la sera e la notte. L'elettricità autoprodotta è quindi disponibile 24 ore su 24 e indipendentemente dalle condizioni meteorologiche. In questo modo, l'utilizzo dell'energia solare autoprodotta aumenta fino all'80%. Il grado di autosufficienza, ovvero la quota di consumo di elettricità coperta dall'impianto solare, aumenta fino al 60%. Una batteria di backup residenziale è molto più piccola di un frigorifero e può essere montata a parete nel ripostiglio. I moderni sistemi di accumulo sono dotati di un'intelligenza straordinaria che sfrutta le previsioni meteo e algoritmi di autoapprendimento per ottimizzare l'autoconsumo domestico. Raggiungere l'indipendenza energetica non è mai stato così facile, anche se la casa rimane collegata alla rete elettrica. Vale la pena acquistare un sistema di accumulo domestico? Quali sono i fattori che lo influenzano? L'accumulo di energia tramite batterie residenziali è necessario affinché un'abitazione alimentata a energia solare continui a funzionare anche durante i blackout della rete elettrica e funzionerà anche di notte. Allo stesso modo, le batterie solari migliorano l'economia aziendale del sistema trattenendo l'energia solare che altrimenti verrebbe restituita alla rete in perdita, solo per ridistribuirla quando l'energia è più costosa. L'accumulo di energia tramite batterie domestiche protegge il proprietario dell'impianto solare dai guasti della rete e protegge l'economia aziendale del sistema dalle variazioni dei prezzi dell'energia. Se valga la pena o meno investire dipende da diversi fattori: Livello dei costi di investimento. Quanto più basso è il costo per kilowattora di capacità, tanto prima il sistema di accumulo si ripagherà. Durata della vita delbatteria solare domestica Una garanzia del produttore di 10 anni è consuetudine nel settore. Tuttavia, si presume una durata maggiore. La maggior parte delle batterie solari domestiche con tecnologia agli ioni di litio funziona in modo affidabile per almeno 20 anni. Quota di energia elettrica autoconsumata Quanto più l'accumulo solare aumenta l'autoconsumo, tanto più è probabile che ne valga la pena. Costi dell'elettricità se acquistata dalla rete Quando i prezzi dell'elettricità sono alti, i proprietari di impianti fotovoltaici risparmiano consumando l'elettricità autoprodotta. Si prevede che nei prossimi anni i prezzi dell'elettricità continueranno a salire, quindi molti considerano le batterie solari un investimento saggio. Tariffe connesse alla rete Minore è il guadagno per kilowattora che i proprietari di impianti solari ricevono, maggiore è la convenienza per loro di accumulare l'elettricità invece di immetterla in rete. Negli ultimi 20 anni, le tariffe per gli impianti connessi alla rete sono diminuite costantemente e continueranno a farlo. Quali tipi di sistemi di accumulo di energia per batterie domestiche sono disponibili?? I sistemi di backup a batteria domestici offrono numerosi vantaggi, tra cui resilienza, risparmio sui costi e produzione di energia elettrica decentralizzata (noti anche come "sistemi energetici domestici distribuiti"). Quali sono le categorie di batterie solari domestiche? Come dovremmo scegliere? Classificazione funzionale per funzione di backup: 1. Alimentatore UPS domestico Si tratta di un servizio di livello industriale per l'alimentazione di backup, di cui ospedali, sale dati, enti governativi federali o militari necessitano solitamente per il funzionamento continuo dei loro dispositivi essenziali e sensibili. Con un gruppo di continuità (UPS) domestico, le luci di casa potrebbero non tremolare nemmeno in caso di interruzione della rete elettrica. La maggior parte delle abitazioni non ha bisogno o non intende pagare per questo livello di affidabilità, a meno che non si tratti di apparecchiature cliniche essenziali. 2. Alimentazione elettrica "interrompibile" (backup per l'intera casa). Il passo successivo rispetto a un UPS è quello che chiameremo "gruppo di continuità" o IPS. Un IPS permetterà sicuramente a tutta la casa di continuare a funzionare con energia solare e batterie in caso di blackout, ma ci sarà sicuramente un breve periodo (un paio di secondi) in cui tutto diventerà nero o grigio in casa, perché il sistema di backup interviene sulle apparecchiature. Potrebbe essere necessario reimpostare gli orologi elettronici lampeggianti, ma a parte questo, sarete in grado di utilizzare tutti i vostri elettrodomestici normalmente per tutta la durata delle batterie. 3. Alimentazione di emergenza (backup parziale). Alcune funzionalità di alimentazione di backup funzionano attivando un circuito di emergenza quando rilevano un calo di tensione nella rete elettrica. Ciò consente ai dispositivi domestici collegati a questo circuito – in genere frigoriferi, luci e alcune prese elettriche dedicate – di continuare a funzionare tramite batterie e/o pannelli fotovoltaici per tutta la durata del blackout. Questo tipo di backup è probabilmente l'opzione più diffusa, economica ed economica per le case di tutto il mondo, poiché alimentare un'intera casa con un banco batterie le scaricherebbe rapidamente. 4. Sistema solare e di accumulo parzialmente fuori dalla rete. Un'ultima opzione che potrebbe essere interessante è un "sistema parzialmente off-grid". Con un sistema parzialmente off-grid, l'idea è quella di creare un'area della casa dedicata "off-grid", che funziona costantemente grazie a un sistema solare e a batterie sufficientemente grande da autoalimentarsi senza attingere energia dalla rete. In questo modo, le utenze domestiche necessarie (frigoriferi, luci, ecc.) rimangono accese anche in caso di interruzione della rete, senza alcun tipo di interruzione. Inoltre, poiché il sistema solare e le batterie sono dimensionati per funzionare ininterrottamente in modo autonomo senza la rete, non sarebbe necessario allocare l'energia necessaria a meno che non si colleghino dispositivi aggiuntivi al circuito off-grid. Classificazione dalla tecnologia chimica delle batterie: Batterie al piombo come backup residenziale 
Batterie al piombo-acidoSono le batterie ricaricabili più antiche e le più economiche disponibili sul mercato per l'accumulo di energia. Sono apparse all'inizio del secolo scorso, nel 1900, e ancora oggi rimangono le batterie preferite in molte applicazioni grazie alla loro robustezza e al basso costo. I loro principali svantaggi sono la bassa densità energetica (sono pesanti e ingombranti) e la breve durata, non accettando un gran numero di cicli di carica e scarica. Le batterie al piombo richiedono una manutenzione regolare per bilanciare la chimica nella batteria, quindi le loro caratteristiche le rendono inadatte per scariche a media o alta frequenza o per applicazioni che durano 10 anni o più. Presentano inoltre lo svantaggio di una bassa profondità di scarica, che in genere è limitata all'80% in casi estremi o al 20% in condizioni di funzionamento normale, a vantaggio di una maggiore durata. Una scarica eccessiva degrada gli elettrodi della batteria, riducendone la capacità di immagazzinare energia e limitandone la durata. Le batterie al piombo richiedono un mantenimento costante del loro stato di carica e devono essere sempre conservate al massimo stato di carica tramite la tecnica del galleggiamento (mantenimento della carica con una piccola corrente elettrica, sufficiente ad annullare l'effetto di autoscarica). Queste batterie sono disponibili in diverse versioni. Le più comuni sono le batterie ventilate, che utilizzano elettrolita liquido, le batterie al gel regolate da valvola (VRLA) e le batterie con elettrolita incorporato in un materassino di fibra di vetro (note come AGM - Absorbent Glass Mat), che offrono prestazioni intermedie e costi ridotti rispetto alle batterie al gel. Le batterie regolate da valvola sono praticamente sigillate, il che impedisce perdite e l'essiccazione dell'elettrolita. La valvola interviene nel rilascio dei gas in caso di sovraccarico. Alcune batterie al piombo sono sviluppate per applicazioni industriali fisse e possono accettare cicli di scarica più profondi. Esiste anche una versione più moderna, la batteria piombo-carbone. I materiali a base di carbonio aggiunti agli elettrodi forniscono correnti di carica e scarica più elevate, una maggiore densità energetica e una maggiore durata. Un vantaggio delle batterie al piombo (in tutte le sue varianti) è che non necessitano di un sofisticato sistema di gestione della carica (come nel caso delle batterie al litio, che vedremo più avanti). Le batterie al piombo hanno molte meno probabilità di incendiarsi ed esplodere in caso di sovraccarico perché il loro elettrolita non è infiammabile come quello delle batterie al litio. Inoltre, un leggero sovraccarico non è pericoloso in questo tipo di batterie. Anche alcuni regolatori di carica dispongono di una funzione di equalizzazione che sovraccarica leggermente la batteria o il banco batterie, portando tutte le batterie a raggiungere lo stato di carica completa. Durante il processo di equalizzazione, le batterie che alla fine si caricano completamente prima delle altre vedranno la loro tensione leggermente aumentata, senza rischi, mentre la corrente scorre normalmente attraverso la connessione seriale degli elementi. In questo modo, possiamo affermare che le batterie al piombo hanno la capacità di equalizzarsi naturalmente e piccoli squilibri tra le batterie di una batteria o tra le batterie di un banco non presentano rischi. Prestazione:L'efficienza delle batterie al piombo-acido è molto inferiore a quella delle batterie al litio. Sebbene dipenda dalla velocità di carica, si presume solitamente un'efficienza di andata e ritorno dell'85%. Capacità di archiviazione:Le batterie al piombo-acido sono disponibili in vari voltaggi e dimensioni, ma pesano 2-3 volte di più per kWh rispetto alle batterie al litio-ferro-fosfato, a seconda della qualità della batteria. Costo della batteria:Le batterie al piombo-acido costano il 75% in meno rispetto alle batterie al litio-ferro-fosfato, ma non lasciatevi ingannare dal prezzo basso. Queste batterie non possono essere caricate o scaricate rapidamente, hanno una durata molto più breve, non dispongono di un sistema di gestione della batteria e potrebbero anche richiedere una manutenzione settimanale. Ciò si traduce in un costo per ciclo complessivo più elevato di quanto sia ragionevole per ridurre i costi energetici o supportare elettrodomestici pesanti. Batterie al litio come batteria di backup residenziale 
Attualmente, le batterie di maggior successo commerciale sono quelle agli ioni di litio. Dopo l'applicazione ai dispositivi elettronici portatili, la tecnologia agli ioni di litio è entrata anche nei settori delle applicazioni industriali, dei sistemi di alimentazione, dell'accumulo di energia fotovoltaica e dei veicoli elettrici. batterie agli ioni di litioSuperano le prestazioni di molti altri tipi di batterie ricaricabili sotto molti aspetti, tra cui la capacità di accumulo di energia, il numero di cicli di lavoro, la velocità di ricarica e il rapporto costo-efficacia. Attualmente, l'unico problema è la sicurezza: gli elettroliti infiammabili possono incendiarsi ad alte temperature, il che richiede l'uso di sistemi elettronici di controllo e monitoraggio. Il litio è il più leggero tra tutti i metalli, ha il più elevato potenziale elettrochimico e offre densità di energia volumetrica e di massa più elevate rispetto ad altre tecnologie di batterie note. La tecnologia agli ioni di litio ha reso possibile l'impiego di sistemi di accumulo di energia, principalmente associati a fonti energetiche rinnovabili intermittenti (solare ed eolica), e ha inoltre favorito l'adozione di veicoli elettrici. Le batterie agli ioni di litio utilizzate nei sistemi di alimentazione e nei veicoli elettrici sono di tipo liquido. Queste batterie utilizzano la struttura tradizionale di una batteria elettrochimica, con due elettrodi immersi in una soluzione elettrolitica liquida. I separatori (materiali isolanti porosi) vengono utilizzati per separare meccanicamente gli elettrodi, consentendo al contempo il libero movimento degli ioni attraverso l'elettrolita liquido. La caratteristica principale di un elettrolita è quella di consentire la conduzione di corrente ionica (formata da ioni, atomi con eccesso o carenza di elettroni), senza però permettere il passaggio di elettroni (come avviene nei materiali conduttivi). Lo scambio di ioni tra elettrodi positivi e negativi è alla base del funzionamento delle batterie elettrochimiche. La ricerca sulle batterie al litio risale agli anni '70; la tecnologia si è sviluppata e ha iniziato a essere utilizzata commercialmente intorno agli anni '90. Le batterie ai polimeri di litio (con elettroliti polimerici) sono ora utilizzate nelle batterie di telefoni, computer e vari dispositivi mobili, in sostituzione delle vecchie batterie al nichel-cadmio, il cui problema principale è l'"effetto memoria", che riduce gradualmente la capacità di accumulo. Quando la batteria viene caricata prima che sia completamente scarica, si scarica. Rispetto alle vecchie batterie al nichel-cadmio, in particolare alle batterie al piombo, le batterie agli ioni di litio hanno una densità energetica più elevata (immagazzinano più energia per volume), un coefficiente di autoscarica inferiore e possono sopportare più cicli di carica e scarica, il che si traduce in una lunga durata. Intorno ai primi anni 2000, le batterie al litio hanno iniziato ad essere utilizzate nell'industria automobilistica. Intorno al 2010, le batterie agli ioni di litio hanno suscitato interesse per l'accumulo di energia elettrica in applicazioni residenziali esistemi ESS (Energy Storage System) su larga scala, principalmente a causa del crescente utilizzo di fonti energetiche in tutto il mondo. Energia rinnovabile intermittente (solare ed eolica). Le batterie agli ioni di litio possono avere prestazioni, durata e costi diversi a seconda del metodo di produzione. Sono stati proposti diversi materiali, principalmente per gli elettrodi. In genere, una batteria al litio è costituita da un elettrodo metallico al litio che costituisce il terminale positivo della batteria e da un elettrodo al carbonio (grafite) che costituisce il terminale negativo. A seconda della tecnologia utilizzata, gli elettrodi al litio possono avere strutture diverse. I materiali più comunemente utilizzati per la produzione di batterie al litio e le loro principali caratteristiche sono i seguenti: Ossidi di litio e cobalto (LCO):Elevata energia specifica (Wh/kg), buona capacità di stoccaggio e durata soddisfacente (numero di cicli), adatto per dispositivi elettronici, lo svantaggio è la potenza specifica (W/kg) ridotta, che riduce la velocità di carico e scarico; Ossidi di litio e manganese (LMO):consentono elevate correnti di carica e scarica con bassa energia specifica (Wh/kg), il che riduce la capacità di accumulo; Litio, nichel, manganese e cobalto (NMC):Combina le proprietà delle batterie LCO e LMO. Inoltre, la presenza di nichel nella composizione contribuisce ad aumentare l'energia specifica, garantendo una maggiore capacità di accumulo. Nichel, manganese e cobalto possono essere utilizzati in proporzioni variabili (per supportare l'uno o l'altro) a seconda del tipo di applicazione. Nel complesso, il risultato di questa combinazione è una batteria con buone prestazioni, buona capacità di accumulo, lunga durata e basso costo. Litio, nichel, manganese e cobalto (NMC):Combina le caratteristiche delle batterie LCO e LMO. Inoltre, la presenza di nichel nella composizione contribuisce ad aumentare l'energia specifica, garantendo una maggiore capacità di accumulo. Nichel, manganese e cobalto possono essere utilizzati in proporzioni diverse, a seconda del tipo di applicazione (per favorire una caratteristica piuttosto che l'altra). In generale, il risultato di questa combinazione è una batteria con buone prestazioni, buona capacità di accumulo, buona durata e costo contenuto. Questo tipo di batteria è stato ampiamente utilizzato nei veicoli elettrici ed è adatto anche per sistemi di accumulo di energia stazionari; Litio Ferro Fosfato (LFP):La combinazione LFP offre alle batterie buone prestazioni dinamiche (velocità di carica e scarica), una maggiore durata e una maggiore sicurezza grazie alla buona stabilità termica. L'assenza di nichel e cobalto nella loro composizione ne riduce i costi e ne aumenta la disponibilità per la produzione di massa. Sebbene la sua capacità di accumulo non sia la più elevata, è stata adottata dai produttori di veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia grazie alle sue numerose caratteristiche vantaggiose, in particolare il basso costo e la buona robustezza; Litio e titanio (LTO):Il nome si riferisce a batterie che hanno titanio e litio in uno degli elettrodi, in sostituzione del carbonio, mentre il secondo elettrodo è lo stesso utilizzato in uno degli altri tipi (come NMC – litio, manganese e cobalto). Nonostante la bassa energia specifica (che si traduce in una ridotta capacità di accumulo), questa combinazione offre buone prestazioni dinamiche, buona sicurezza e una durata notevolmente maggiore. Batterie di questo tipo possono accettare più di 10.000 cicli operativi al 100% di profondità di scarica, mentre altri tipi di batterie al litio accettano circa 2.000 cicli. Le batterie LiFePO4 superano le prestazioni delle batterie al piombo-acido grazie all'elevata stabilità al ciclo, alla massima densità energetica e al peso minimo. Scaricando regolarmente la batteria dal 50% di DOD e poi ricaricandola completamente, la batteria LiFePO4 può effettuare fino a 6.500 cicli di carica. L'investimento aggiuntivo si ripaga quindi nel lungo periodo e il rapporto prezzo/prestazioni rimane imbattibile. Sono la scelta ideale per l'uso continuativo come batterie solari. Prestazione:La carica e lo sgancio della batteria hanno un'efficacia del ciclo totale del 98%, con tempi di carica e sgancio rapidi inferiori alle 2 ore, o anche più rapidi per una durata inferiore. Capacità di archiviazione: un pacco batterie al litio ferro fosfato può avere una capacità superiore a 18 kWh, occupando meno spazio e pesando meno di una batteria al piombo della stessa capacità. Costo della batteria: Il litio ferro fosfato tende a costare di più delle batterie al piombo, ma di solito ha un costo di ciclo inferiore grazie alla maggiore longevità
Notizia
