Accumulatori a batteria

Alcuni Cantoni (p.es. Turgovia et Appenzello esterno), alcuni Comuni (p. es. Will e alcuni fornitori di energia mettono a disposizione degli incentivi. In ogni caso, conviene rivolgersi direttamente al Comuno o all'Ufficio cantonale dell'energia per sapere quali sovvenzioni sono disponibili.

I costi d'investimento per i sistemi di accumulo dell'elettricità dovrebbero in linea di principio sempre poter essere dedotti se l'accumulatore è installato assieme ad un impianto solare, allo stesso modo che un boiler può essere dedotto se utilizzato a scopo termico. Tuttavia, in molti Cantoni questa prassi non è ancora consolidata e la richiesta di deduzione potrebbe venir rifiutata.

Un sistema di accumulo a batteria, compresi inverter e installazione, costa oggi tra 1'000 e 2'500 CHF/kWh a seconda della capacità di accumulo. I sistemi di accumulo a batteria possono essere gestiti in modo redditizio in caso di elevati costi di acquisto dell'elettricità, elevate tariffe di potenza e basse tariffe di ripresa. Eventuali incentivi e la deducibilità fiscale migliorano ulteriormente l'economicità.

Per l'accumulo di elettricità solare esistono diversi tipi di batterie. Gli accumulatori più utilizzati sono le batterie agli ioni di litio. Le batterie al piombo-acido/gel sono nettamente più economiche ma stanno perdendo sempre più importanza a causa della loro potenza e densità energetica inferiore. Gli accumulatori si differenziano dalle seguenti caratteristiche:

Accumulatori agli ioni di litio
Gli accumulatori agli ioni di litio sono caratterizzati da densità energetiche e di potenza elevate, da una grande stabilità dei cicli e da una resa elevata. Sono adatti a quasi tutte le applicazioni e rappresentano la tecnologia dominante e più avanzata nell'ambito delle applicazioni mobili (p. es. smartphones, veicoli elettrici) e stazionarie relative al fotovoltaico. Ne esistono di diversi tipi (litio-manganese, diossido di cobalto, fosfato di ferro, titanato, ecc.).

Accumulatori al piombo-acido
Gli accumulatori al piombo sono i dispositivi di immagazzinamento dell'elettricità più importanti al mondo in termini di capacità installata (tutte le applicazioni, ad esempio alimentazioni di emergenza, batterie di avviamento per motori a combustione). Essi sono anche in gran parte riciclabili. Sono meno costosi delle batterie agli ioni di litio, ma presentano altri svantaggi, quali una resa minore e una minore stabilità dei cicli.

Accumulatori di flusso redox
Negli accumulatori di flusso redox gli elettroliti si trovano in serbatori esterni. L'energia e la potenza sono quindi modulabili in modo indipendente. Finora questa tecnologia non è molto diffusa, ma ha un potenziale per gli impianti di medie e grandi dimensioni.

Batterie al sale risp. batterie ZEBRA (Zero Emission Battery Research Activities)
Questa tecnologia utilizza elettroliti solidi e elettrodi solidi-liquidi. Per il suo funzionamento sono necessarie temperature elevate (ca. 270-350 °C). Si tratta di una batteria molto ecologica, in quanto è facile da riciclare e non contiene praticamente nessuna sostanza critica. Questa tecnologia non è ancora molto diffusa e attualmente viene utilizzata principalmente nell'ambito di progetti pilota.

Batterie all'acqua salata
Più usate delle batterie al sale, le batterie all'acqua salata sono disponibili anche come prodotto di massa. La tecnologia è matura e riciclabile al 100%. La batteria non è infiammabile, contiene materiali ecologici e ha una lunga durata di vita. Tuttavia, la densità energetica è molto più bassa rispetto agli accumulatori agli ioni di litio. A titolo di paragone, la batteria raggiunge da 12 a 24 wattora per litro, mentre le variantii agli ioni di litio raggiungono 500 wattora per litro. Di conseguenza, ciò significa che a parità di prestazioni una batteria ad acqua salata richiede più volume rispetto ad una variante al litio, ma può essere installata in qualsiasi normale locale caldaia. D'altra parte, questa batteria è più adatta a processi di carica uniformi.

Gli accumulatori di elettricità con batterie agli ioni di litio sono concepiti per una durata di vita dai 10 ai 20 anni e oltre. Una lunga durata di vita è ottenuta grazie all'utilizzo di componenti industriali di alta qualità e di sistemi sofisticati di gestione della batteria. I produttori di unità di accumulo d'energia con batterie agli ioni di litio concedono generalmente una garanzia sugli elementi utilizzati tra i 7 e i 10 anni. Inoltre, numerosi produttori garantiscono un certo numero di cicli di carica.

Sistemi in corrente continua
La batteria è connessa al lato in corrente continua (lato DC) dell'inverter. Si parla spesso di "inverter ibrido" poiché i moduli fotovoltaici e le batterie possono essere connessi allo stesso apparecchio. Ciò semplifica il sistema per l'utente, consente di ridurre i costi e di ottenere un maggiore grado di efficienza. D'altra parte, l'impianto è meno flessibile nel caso in cui l'impianto fotovoltaico dovesse essere modificato o ampliato.

Sistemi in corrente alternata
La batteria è connessa al lato in corrente alternata (lato AC) dell'inverter. L'impianto fotovoltaico e il sistema di batterie sono modulari e possono essere sostituiti indipendentemente l'uno dall'altro. Ciò rappresenta un grande vantaggio se il sistema di accumulo deve essere installato a posteriori. D'altra parta, le sinergie con l'impianto fotovoltaico sono leggermente meno importanti rispetto ad un sistema in corrente continua, e ciò si rispecchia nei costi e nell'efficienza.

Sistemi ibridi
I sistemi di accumulo ibridi combinano sistemi accoppiati in corrente alternata e in corrente continua, ciò significa che nessun inverter supplementare è necessario e che l'unità di accumulo può funzionare sia come fonte di corrente alternata che di corrente continua. I nuovi e i vecchi impianti fotovoltaici possono essere allacciati all'accumulatore.

Per quanto riguarda la progettazione e l'installazione di una batteria, trovate tutte le ditte specializzate nella nostra ricerca dei membri. Aprite il filtro e come settore tecnologico selezionate «fotovoltaico», poi «Consulenza e esecuzione» oppure «Consulenza e progettazione indipendenti». Nella rubrica «Prodotti», selezionate «Batterie di accumulo».

Nel riciclaggio delle batterie agli ioni di litio si registrano i primi successi. Alcune aziende, come ad esempio Redux Recycling GmbH e librec, hanno raggiunto tassi di recupero fino al 70%, vale a dire che il 70% delle materie prime può essere riutilizzato. Tuttavia, le condizioni di estrazione del litio, che possono causare penuria d'acqua nelle zone interessate, devono essere considerate con un occhio critico. Un'attività di estrazione più rispettosa dell'ambiente potrebbe essere avviate nelle montagne dell'Erzgebirge in Germania. Anche le condizioni di estrazione del cobalto sono molto critiche. Due terzi dell'estrazione avviene in Congo attraverso il lavoro minorile. Un migliore tasso di riciclaggio nei prossimi anni e quindi un utilizzo più efficiente del litio e l'abbandono del cobalto permetterebbero di ridurre l'impatto ambientale. Nel caso degli accumulatori al piombo, il riciclaggio è una pratica stabile da anni. Per quanto riguarda le batterie al sale, praticamente non ci sono componenti nocivi per l'ambiente. In Svizzera il riciclaggio delle batterie di accumulo dell'elettricità è gestito da INOBAT.

Le batterie funzionano con il principio delle pile ricaricabili, come le batterie dei telefoni cellulari. In combinazione con un impianto fotovoltaico, le batterie vengono ricaricate soprattutto con l'elettricità autoprodotta in esubero. Durante la carica della batteria, l'energia elettrica viene convertita in energia chimica e rimane immagazzinata fino a che la batteria si scarica. Durante la scarica, l'energia chimica accumulata è riconvertita in energia elettrica e liberata sotto forma di corrente elettrica. Il sistema di gestione delle batterie che controlla i processi di carica e scarica è un elemento fondamentale dell'accumulo a batterie.

La dimensione dell'accumulatore può essere stimata grazie a due regole empiriche (fonte: Scheda fotovoltaico No. 13):

1. Adeguare le dimensioni della batteria all'impianto FV
Formula: Potenza impianto FV (kWp) x 1.5 ≙ capacità dell'accumulatore (kWh)
Esempio: Per un impianto fotovoltaico da 6 kWp va installato un accumulatore da 9 kWh.

2. Adeguare la batteria al consumo di elettricità
Formula: Consumo annuo di elettricità (kWh) / (2*365) ≙ capacità dell'accumulatore (kWh)
Esempio: Nucleo familiare con 6000 kWh di consumo annuo di elettricità diviso per il numero di mezze giornate all’anno (2*365) = un accumulatore con una capacità di 8.2 kWh.

Le schede tecniche dei vari fabbricanti sono spessi difficili da confrontare. Swissolar raccomanda pertanto di far capo a confronti indipendenti dei sistemi di accumulo. In particolare, il servizio di ispezione dell'accumulo di elettricità dell'HTW Berlin permette un migliore confronto dei sistemi di accumulo fotovoltaici disponibili sul mercato. L'obiettivo principale di questo studio era quello di esaminare i dati relativi alla capacità e all'efficienza di 60 fabbricanti di accumulatori. Inoltre, la scheda fotovoltaico No. 13 di Swissolar vi supporta nel confronto.