Nella prima e seconda parte di questa serie, pv magazine ha esaminato la durata produttiva degli inverter e dei pannelli solari residenziali. Qui esaminiamo le batterie domestiche, le loro prestazioni nel tempo e la loro durata.
Lo stoccaggio di energia residenziale è diventato una caratteristica sempre più popolare dei sistemi solari domestici. Un recente sondaggio condotto da SunPower su oltre 1.500 famiglie ha rilevato che circa il 40% degli americani è preoccupato per le interruzioni di corrente che si verificano regolarmente. Tra gli intervistati che stanno valutando attivamente l’installazione di un impianto solare nella propria abitazione, il 70% ha dichiarato di voler includere un sistema di accumulo di energia a batteria.
Oltre a fornire energia di riserva durante le interruzioni di corrente, molte batterie sono integrate con una tecnologia che consente una programmazione intelligente dell’importazione e dell’esportazione di energia. L’obiettivo è massimizzare il valore dell’impianto solare domestico. Inoltre, alcune batterie sono ottimizzate per integrare un caricatore per veicoli elettrici.
Il rapporto ha rilevato un forte aumento dei consumatori che mostrano interesse per lo stoccaggio al fine di auto-rifornirsi di energia solare, suggerendo che la riduzione delle tariffe di net metering sta scoraggiando l’esportazione di elettricità locale e pulita. Quasi il 40% dei consumatori ha indicato l’autosufficienza come motivo per richiedere un preventivo per lo stoccaggio, rispetto a meno del 20% nel 2022. Anche l’alimentazione di riserva in caso di interruzioni di corrente e il risparmio sulle tariffe dei servizi pubblici sono stati indicati come motivi principali per includere lo stoccaggio di energia in un preventivo.
Il tasso di installazione delle batterie nei progetti solari residenziali è aumentato costantemente nel 2020: secondo il Lawrence Berkeley National Laboratory, l’8,1% degli impianti solari residenziali era dotato di batterie, mentre nel 2022 tale percentuale è salita oltre il 17%.
Durata di una batteria
I periodi di garanzia possono fornire un’indicazione delle aspettative dell’installatore e del produttore riguardo alla durata di una batteria. I periodi di garanzia comuni sono in genere di circa 10 anni. La garanzia per la batteria Enphase IQ, ad esempio, scade dopo 10 anni o 7.300 cicli, a seconda di quale delle due condizioni si verifichi per prima.
L’installatore di impianti solari Sunrun ha affermato che le batterie possono durare dai 5 ai 15 anni. Ciò significa che probabilmente sarà necessaria una sostituzione durante i 20-30 anni di vita di un impianto solare.
La durata prevista della batteria dipende principalmente dai cicli di utilizzo. Come dimostrato dalle garanzie dei prodotti LG e Tesla, le soglie del 60% o del 70% della capacità sono garantite per un certo numero di cicli di ricarica.
Immagine: LG Chem
Due scenari di utilizzo causano questo degrado: il sovraccarico e la carica lenta, secondo il Faraday Institute. Il sovraccarico consiste nell’immissione di corrente in una batteria già completamente carica. Ciò può causarne il surriscaldamento o addirittura il rischio di incendio.
La carica lenta comporta un processo in cui la batteria viene continuamente caricata fino al 100% e inevitabilmente si verificano delle perdite. L’oscillazione tra il 100% e poco meno del 100% può aumentare le temperature interne, riducendo la capacità e la durata.
Un’altra causa di degrado nel tempo è la perdita di ioni di litio mobili nella batteria, ha affermato Faraday. Le reazioni collaterali nella batteria possono intrappolare il litio libero utilizzabile, riducendo così gradualmente la capacità.
Sebbene le temperature fredde possano impedire il funzionamento di una batteria agli ioni di litio, in realtà non la degradano né ne riducono la durata effettiva. Tuttavia, la durata complessiva della batteria diminuisce ad alte temperature, ha affermato Faraday. Questo perché l’elettrolita che si trova tra gli elettrodi si degrada a temperature elevate, causando la perdita della capacità della batteria di trasportare gli ioni di litio. Ciò può ridurre il numero di ioni di litio che l’elettrodo può accettare nella sua struttura, esaurendo la capacità della batteria agli ioni di litio.
Manutenzione
Il National Renewable Energy Laboratory (NREL) raccomanda di installare la batteria in un luogo fresco e asciutto, preferibilmente in un garage, dove sia possibile ridurre al minimo l’impatto di un incendio (un rischio minimo, ma non trascurabile). Le batterie e i componenti circostanti devono essere posizionati a una distanza adeguata per consentire il raffreddamento; inoltre, per garantire un funzionamento ottimale è utile effettuare controlli di manutenzione regolari.
Il NREL ha affermato che, quando possibile, è bene evitare di scaricare completamente le batterie più volte, poiché più vengono scaricate, più breve sarà la loro durata. Se la batteria domestica viene scaricata completamente ogni giorno, potrebbe essere il momento di aumentare la capacità del banco batterie.
Le batterie in serie devono essere mantenute allo stesso livello di carica, ha affermato il NREL. Anche se l’intero banco batterie può mostrare una carica complessiva di 24 volt, può esserci una variazione di tensione tra le batterie, il che è meno vantaggioso per la protezione dell’intero sistema nel lungo periodo. Inoltre, il NREL ha raccomandato di impostare i corretti valori di tensione per i caricabatterie e i regolatori di carica, come stabilito dal produttore.
Le ispezioni dovrebbero essere effettuate frequentemente, ha affermato NREL. Alcuni aspetti da controllare includono perdite (accumuli all’esterno della batteria), livelli di liquido adeguati e tensione uniforme. NREL ha affermato che ogni produttore di batterie potrebbe avere ulteriori raccomandazioni, quindi è buona norma controllare la manutenzione e le schede tecniche delle batterie.
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