Le unità di accumulo dell'energia sono ormai presenti in molti aspetti della nostra vita quotidiana.
Tra questi troviamo gli smartphone che utilizziamo costantemente, le batterie di avviamento dei veicoli, i droni, le biciclette elettriche e molti altri dispositivi.
Le batterie hanno una durata e un prezzo differenti a seconda della tecnologia utilizzata.
Oggi tutti desiderano una fornitura di energia continua e senza interruzioni, ma fino a poco tempo fa il costo delle batterie era piuttosto elevato. Tuttavia, la situazione sta iniziando a cambiare.
A causa di molte informazioni errate considerate corrette, ogni anno nel nostro Paese vengono importate milioni di batterie al piombo-acido che, dopo poco tempo, diventano rifiuti. Inoltre, molte di queste batterie si guastano talvolta anche prima di sei mesi, causando problemi sia agli utenti che ai rivenditori.
Molti venditori di batterie non possiedono conoscenze sufficienti per spiegare correttamente la durata e le caratteristiche dei prodotti che commercializzano. Allo stesso tempo, molti acquirenti, attratti esclusivamente dal prezzo più basso, finiscono per sostenere costi maggiori nel lungo periodo.
Lo scopo di questo articolo è spiegare perché è arrivato il momento di passare alle batterie al litio.
Di seguito illustriamo le motivazioni supportate da dati e informazioni tecniche.
DOMANDA: COSA SIGNIFICA UNA BATTERIA DI QUALITÀ?
RISPOSTA: Una batteria di qualità è una batteria che dimostra che i dati tecnici dichiarati sono corretti.
Ad esempio, supponiamo di avere una batteria da 12V 100Ah. Se, in base alla curva di scarica, la scarichiamo a 1C, cioè a 100A sotto un carico di 12V, la batteria dovrebbe scaricarsi in circa un'ora. In altre parole, se è in grado di erogare l'energia contenuta secondo la formula Energia = V × I × h (Tensione × Corrente × Tempo), la capacità dichiarata è corretta.
Oppure possiamo dire che una batteria con un elevato numero di cicli è una batteria di qualità.
DOMANDA: COME SI DEVE CALCOLARE IL COSTO DI UNA BATTERIA?
RISPOSTA: Il costo reale di una batteria è il costo generato per ogni ciclo completo di carica e scarica.
Ad esempio, una batteria può costare 150 USD e resistere a 300 cicli di carica-scarica. Il costo per ciclo sarà quindi di 0,50 USD. Un'altra batteria può costare 450 USD ma offrire una durata di 8000 cicli. In questo caso il costo per ciclo sarà di 450/8000 = 0,056 USD. Pertanto, quella che sembra più costosa è in realtà quasi dieci volte più conveniente.
Nel 2023 il costo medio delle batterie al litio era di circa 300 USD/kWh, mentre quello delle batterie GEL era di circa 150 USD/kWh.
Le batterie al litio hanno una durata minima di circa 6000 cicli, mentre le batterie GEL offrono mediamente circa 300 cicli.
DOMANDA: QUALI SONO LE DIFFERENZE TRA LE BATTERIE AL LITIO ECONOMICHE E QUELLE PIÙ COSTOSE?
RISPOSTA: Anche batterie che dichiarano le stesse caratteristiche possono avere prezzi molto diversi.
1. La capacità effettiva delle celle al litio può essere differente. È necessario analizzare attentamente le schede tecniche.
2. Le date di produzione possono essere diverse.
3. Le caratteristiche del BMS possono essere differenti.
4. Le condizioni di garanzia offerte dal produttore possono variare.
5. Il valore e la reputazione del marchio possono influenzare il prezzo.
Un utilizzo improprio delle batterie al litio può causare problemi molto seri.
È necessario conoscere il carico totale collegato alla batteria, i picchi di corrente istantanei, le correnti continue di carica e scarica, le caratteristiche del caricabatterie e la compatibilità con il BMS.
Anche tra BMS dichiarati con le stesse caratteristiche possono esistere differenze di prezzo superiori al 1000%.
DoD e Cycle...
Uno degli elementi più importanti che determinano la qualità di una batteria è il DoD (Depth of Discharge), ovvero la profondità di scarica.
Che cos'è il DoD?
È la percentuale di energia che viene scaricata dalla batteria.
Questo parametro viene spesso utilizzato nelle schede tecniche per definire la durata operativa della batteria.
Cycle Life: 5000 cicli al 100% DoD (significa che la batteria può essere completamente scaricata e ricaricata 5000 volte).
Cycle Life: 4000 cicli all'80% DoD (in questo caso il 20% dell'energia rimane sempre inutilizzato e la batteria può essere utilizzata 4000 volte. Se necessario, ciò richiede un investimento iniziale con una capacità maggiore del 20%).
Come si può vedere, confrontare le batterie esclusivamente in base al prezzo d'acquisto è un errore.
Quando si confrontano batterie con diverse tecnologie, è necessario considerare il costo per ciclo, la durata operativa, la profondità di scarica (DoD), l'efficienza energetica e i costi di manutenzione.
Ad esempio:
Una batteria GEL da 10 kWh può costare 1.500 USD e offrire circa 300 cicli al 100% DoD.
Una batteria al litio da 10 kWh può costare 3.000 USD e offrire oltre 6.000 cicli.
In questo caso, anche se l'investimento iniziale è più elevato, il costo per ciclo e per kWh utilizzato risulta notevolmente inferiore per la batteria al litio.
Inoltre, le batterie al litio presentano generalmente un'efficienza di carica-scarica superiore al 95%, mentre nelle batterie GEL tale valore si aggira intorno all'80-85%.
Ciò significa che una parte dell'energia immagazzinata nelle batterie GEL viene persa durante il processo di carica e scarica.
CHE COS'È IL BMS?
BMS (Battery Management System) è il sistema elettronico che controlla e protegge le batterie al litio.
Monitora tensione, corrente, temperatura, stato di carica e bilanciamento delle celle.
Un BMS di qualità protegge la batteria da sovraccarico, scarica eccessiva, cortocircuiti e temperature anomale.
Per questo motivo il BMS è uno dei componenti più importanti di una batteria al litio.
PERCHÉ LE BATTERIE AL LITIO STANNO DIVENTANDO SEMPRE PIÙ POPOLARI?
Le batterie al litio offrono numerosi vantaggi rispetto alle tradizionali batterie al piombo-acido e GEL.
Per questi motivi, le batterie al litio stanno rapidamente diventando la soluzione preferita nei sistemi fotovoltaici, nei veicoli elettrici, nelle applicazioni industriali e nei sistemi di accumulo energetico.
CONCLUSIONE
Quando si acquista una batteria, il criterio di scelta non dovrebbe essere soltanto il prezzo iniziale.
La durata utile, il numero di cicli, il costo per ciclo, la qualità del BMS, la garanzia del produttore e l'efficienza energetica devono essere valutati insieme.
In molti casi, una batteria al litio apparentemente più costosa può risultare molto più conveniente nel lungo periodo rispetto a una batteria GEL.
Per questo motivo consigliamo sempre di effettuare un'analisi tecnica ed economica completa prima dell'acquisto.