Negli impianti di alimentazione elettrica isolati è di fondamentale importanza immagazzinare l’energia solare ricevuta durante le ore di irraggiamento solare per poter coprire l’approvvigionamento durante le ore in cui non c’è sole. Ad assolvere a questa funzione è l’accumulatore di energia elettrica. Gli accumulatori di energia solare devono avere una capacità sufficiente per garantire l’approvvigionamento elettrico durante i periodi in cui l’irradiamento solare non è continuo. Si tratta di sistemi elettrochimici basati su reazioni chimiche reversibili che avvengono al loro interno.
Approfondimenti
In genere i sistemi autonomi di energia solare, oltre agli accumulatori elettrici fotovoltaici, sono dotati anche di sistemi di accumulo di energia termica. I pannelli solari vengono sfruttati anche per produrre acqua calda per uso domestico in scaldabagni e impianti di riscaldamento. Gli accumulatori svolgono anche una funzione fondamentale per ridurre i costi di energia elettrica.
Quali sono i parametri principali delle batterie solari
Uno dei primi parametri fondamentali che caratterizza le batterie solari è la capacità dell’accumulatore. Per capacità si intende la quantità massima di elettricità che può immagazzinare. Ogni batteria, per evitare danni irreversibili al dispositivo, può fornire solo una parte della capacità totale (la capacità utilizzabile). La capacità viene misurata in ampere ora (Ah). Le batterie al litio (ioni di litio) e le batterie AGM sono in assoluto tra quelle con la capacità più elevata.
Un altro dei parametri che va tenuto in considerazione quando si parla di accumulatori energetici è la profondità di scarica. Con questo termine si indica la percentuale della capacità massima dell’accumulatore che può essere estratta dalla batteria in condizioni normali. È un termine variabile che dipende molto dal tipo di accumulatore e ne influenza la vita utile. Un altro dei parametri che contraddistingue un buon accumulatore di energia, è la sua durata. La durata media della vita di un accumulatore è misurata in cicli e non in anni. Per ciclo si intende un processo completo di carica e scarica. Ipotizzando la media di un ciclo al giorno in un accumulatore ben mantenuto, la durata dovrebbe aggirarsi attorno ai 10-15 anni.
L’autoscarica
L’autoscarica è quel fenomeno per il quale una batteria, per vari motivi, si scarica lentamente ma continuamente anche se non è collegata a un circuito esterno. In commercio è possibile trovare diversi tipi di accumulatori di energia solare che si differenziano in base al suo utilizzo. Nei piccoli impianti, ad esempio, vengono utilizzate le batterie monoblocco, mentre le batterie stazionarie vengono collocate di solito in un luogo fisso e forniscono corrente elettrica in modo permanente o sporadico per vari scopi.
Gli accumulatori di avviamento, invece, sono preposti alla produzione di energia elettrica con valori di intensità di corrente elevati per brevi periodi, in genere legati all’avviamento di un dispositivo elettrico. Gli accumulatori di trazione, invece, forniscono corrente ai piccoli veicoli elettrici e quindi in alcuni momenti richiedono una elevata intensità di corrente Per impianti solari con pannelli solari fotovoltaici, gli accumulatori stazionari rappresentano la soluzione ideale.
Le distinzioni in base all’elettrolita
Per quanto concerne le caratteristiche dell‘elettrolita, gli accumulatori elettrici si distinguono in varie categorie. Le batterie ad Acido (batterie al piombo, Pb-Sb, Pb-Cd), note come a ciclo profondo, sono progettate per essere regolarmente scaricate profondamente utilizzando la maggior parte della loro capacità. Queste batterie si differenziano da quelle Alcaline composte da nichel e cadmio. .
Le funzioni degli accumulatori solari
Gli accumulatori solari sono in grado di conservare la produzione di energia quando i pannelli solari producono elettricità che non viene impiegata. Possono fornire energia anche quando non vi è la presenza del sole. Nelle notti, nelle giornate nuvolose, nel ciclo giornaliero e nel ciclo stagionale, questi dispositivi assicurano l’approvvigionamento energetico per l’utilizzo di radiatori elettrici o altri dispositivi.
L’accumulatore, fra l’altro, ha anche la funzione di mantenere un livello di tensione stabile nell’impianto: la tensione all’uscita dei moduli varia a seconda della radiazione incidente, che potrebbe essere necessaria per il funzionamento di alcuni dispositivi. Questo dispositivo fornisce anche potenza istantanea, o per un tempo limitato, più consistente di quella che il campo dei pannelli potrebbe generare anche nel migliore dei casi. Si pensi, ad esempio, ai motorini di avviamento come quello del motore del compressore di un frigorifero.
Da cosa dipende la tensione
La tensione ai morsetti della batteria dipende da una serie di fattori. In primis il livello o lo stato di carica. La tensione ai morsetti della batteria diminuisce quando è scarica e aumenta quando è carica fino a raggiungere il massimo. Quando è scarica, prima che sia completamente scarica, viene raggiunto un valore di tensione limite inferiore al di sotto del quale la batteria potrebbe non funzionare più se continua a scaricarsi. E’ necessario prestare attenzione a caricare la batteria in modo appropriato. Se i pannelli solari continuano a inviare corrente alla batteria quando è carica, si possono verificare reazioni chimiche che danneggiano e accorciano la vita utile dell’accumulatore.
La temperatura
Poiché le reazioni interne che avvengono in una batteria sono di natura chimica, la temperatura ha un’influenza decisiva sul processo di ricarica. La tensione finale consigliata per raggiungere l’intero stato di carica dovrebbe essere tanto più alta quanto più bassa è la temperatura, perché le reazioni chimiche hanno maggiori difficoltà a svolgersi e, quindi, richiedono più energia per il processo da svolgere. Per questa ragione, il valore della tensione applicata deve essere calibrato in funzione della temperatura a cui è sottoposta la batteria.
