Quanto durano le batterie solari residenziali?

Nelle prime due parti di questa serie (parte 1 e parte 2), pv magazine ha esaminato la durata produttiva dei pannelli solari residenziali e degli inverter. Qui esaminiamo le batterie domestiche, le loro prestazioni nel tempo e la loro durata.

L’accumulo di energia residenziale è diventato una caratteristica sempre più popolare dell’energia solare domestica. Un recente sondaggio condotto da SunPower su oltre 1.500 famiglie ha rilevato che circa il 40% degli americani si preoccupa regolarmente delle interruzioni di corrente. Il 70% degli intervistati che hanno preso in considerazione la possibilità di installare un impianto solare nelle proprie abitazioni ha dichiarato di voler includere un sistema di accumulo dell’energia a batteria.

Oltre a fornire energia di riserva durante le interruzioni, molte batterie sono integrate con una tecnologia che consente di programmare in modo intelligente l’importazione e l’esportazione di energia. L’obiettivo è massimizzare il valore dell’impianto solare della casa. Inoltre, alcune batterie sono ottimizzate per integrare un caricabatterie per veicoli elettrici.

Il rapporto ha rilevato un forte aumento dell’interesse dei consumatori per l’accumulo al fine di autoalimentare la generazione solare, suggerendo che la riduzione delle tariffe di misurazione netta sta scoraggiando l’esportazione di elettricità pulita locale. Quasi il 40% dei consumatori ha indicato l’auto-approvvigionamento come motivo per ottenere un preventivo di stoccaggio, rispetto a meno del 20% nel 2022. Anche l’energia di backup per le interruzioni e i risparmi sulle tariffe sono stati indicati come i motivi principali per includere lo stoccaggio di energia in un preventivo.

Secondo il Lawrence Berkeley National Laboratory, i tassi di installazione delle batterie nei progetti solari residenziali sono aumentati costantemente: nel 2020 l’8,1% degli impianti solari residenziali era dotato di batterie e nel 2022 il tasso è salito a oltre il 17%.

Durata di una batteria

I periodi di garanzia possono dare un’idea delle aspettative degli installatori e dei produttori in merito alla durata di una batteria. I periodi di garanzia più comuni sono in genere di circa 10 anni. La garanzia della batteria Enphase IQ, ad esempio, termina dopo 10 anni o 7.300 cicli, a seconda di quale si verifichi per primo.

L’installatore solare Sunrun ha dichiarato 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 sistema solare.

L’aspettativa di vita delle batterie è determinata principalmente dai cicli di utilizzo. Come dimostrano le garanzie dei prodotti LG e Tesla, le soglie del 60% o 70% di capacità sono garantite per un certo numero di cicli di carica.

Due scenari di utilizzo determinano questo degrado: il sovraccarico e la carica di mantenimento, secondo il Faraday Institute. La sovraccarica è l’atto di spingere la corrente in una batteria completamente carica. Questo può causare il surriscaldamento della batteria o addirittura un potenziale incendio.

La carica di mantenimento prevede un processo in cui la batteria viene continuamente caricata fino al 100%, con inevitabili perdite. Il rimbalzo 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 detto Faraday. Le reazioni collaterali nella batteria possono intrappolare il litio libero utilizzabile, riducendo così gradualmente la capacità.

Sebbene le basse temperature possano bloccare le prestazioni di una batteria agli ioni di litio, in realtà non la degradano e non ne riducono la durata effettiva. La durata complessiva della batteria diminuisce invece alle alte temperature, ha spiegato Faraday. Questo perché l’elettrolita che si trova tra gli elettrodi si rompe a temperature elevate, facendo perdere alla batteria la sua capacità di trasporto degli ioni di litio. Questo può ridurre il numero di ioni di litio che l’elettrodo può accogliere 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 l’impatto di un incendio (una minaccia piccola ma non nulla) può essere ridotto al minimo. Le batterie e i componenti che le circondano devono essere adeguatamente distanziati per consentire il raffreddamento, e regolari controlli di manutenzione possono essere utili per garantire un funzionamento ottimale.

Il NREL ha affermato che, quando è possibile, bisogna evitare di scaricare ripetutamente le batterie in profondità, poiché più vengono scaricate, più la loro durata si riduce. Se la batteria di casa viene scaricata a fondo ogni giorno, potrebbe essere il momento di aumentarne le dimensioni.

Secondo il NREL, le batterie in serie devono essere mantenute alla stessa carica. Anche se l’intero banco di batterie può mostrare una carica complessiva di 24 volt, la tensione può variare tra le batterie, il che è meno vantaggioso per la protezione dell’intero sistema a lungo termine. Inoltre, il NREL raccomanda di impostare i punti di tensione corretti per i caricabatterie e i regolatori di carica, come stabilito dal produttore.

Anche le ispezioni dovrebbero essere frequenti, secondo il NREL. Tra le cose da controllare ci sono le perdite (accumuli all’esterno della batteria), i livelli di fluido appropriati e la tensione uguale. Secondo il NREL, ogni produttore di batterie può avere ulteriori raccomandazioni, quindi controllare le schede di manutenzione e le schede tecniche di una batteria è una pratica ottimale.

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