L’energia prodotta dai moduli fotovoltaici può essere immagazzinata nei sistemi di accumulo per impianti fotovoltaici o batterie, per rendere disponibile l’energia elettrica quando la luce del sole non è sufficiente.

I sistemi di accumulo o batterie devono avere delle caratteristiche specifiche per essere efficienti:

– costante disponibilità ad assorbire ed erogare energia solare in grandi e piccole quantità
– erogazione di corrente sufficientemente grande
– lunga durata di vita nel funzionamento ciclico
– esercizio con poca manutenzione
– costi minimi

Tra le batterie disponibili sul mercato, la più idonea risulta sempre la batteria al piombo, grazie soprattutto al rendimento di carica e scarica e al rapporto tra prezzo e prestazioni.
PbO2+Pb+2 H2SO4 <–> 2PbSO4+ 2 H2O
Durante la carica gli elettrodi emettono acido; durante la scarica si produce il processo inverso.

Il regolatore di carica (centralina) è un elemento molto importante perché previene la sovraccarica della batteria, bloccando il processo di carica quando si raggiunge una tensione finale di carica di 2,35 V per cella.
Per evitare invece l’eccesso di scarica, con relativo rischio di solfatazione delle piastre, il regolatore di carica interromperà il prelievo di corrente nel caso in cui la tensione dell’elemento scende sotto un certo livello (1,75 V).
Aumentando la corrente di scarica, inoltre, aumentano le perdite dovute alla resistenza (P = R * I2) e si incrementano le reazioni secondarie, riducendo in tal modo la capacità della batteria.

La temperatura di esercizio ideale per i sistemi di accumulo al piombo è  tra 15 – 25°C.

Col ridursi della temperatura la capacità diminuisce, mentre con l’aumentare della temperatura si velocizzano le reazioni chimiche e si verifica una maggiore autoscarica–> 3 – 5% / mese a 20°C. Poiché al variare della temperatura cambia la tensione (DV max (T) = – 6 mV/°C) è importante che il regolatore sia in grado di considerare la temperatura.

Principali tipi di Sistemi di Accumulo o batterie

Le batterie sono un’elemento essenziale e anche il più delicato negli impianti fotovoltaici non collegati alla rete elettrica locale (impianti fotovoltaici isolati o stand alone) e possono essere di diverso tipo:

1. Batterie con piastre positive e negative a griglia (Durata di vita doppia di quella delle automobili, debole autoscarica, resistenza ai cicli, poca manutenzione)
2. Batterie OPzS con piastre positive corazzate (Piastre positive tubolari corazzate, piastre negative a griglia. La lega al piombo contiene selenio e pochissimo antimonio, garantendo in tal modo una buona resistenza ai cicli. Eccezionale resistenza ai cicli (circa 3000 cicli con una profondità di scarica del 30%), autoscarica inferiore al 3%, carica senza problemi, poca manutenzione, impiego possibile fino a -5°C al massimo, ottimo rapporto prezzo-qualità, grande durata di vita. Applicazioni: impianti con forte sollecitazione delle batterie, per grandi capacità.)
3. Batterie a blocchi con piastre positive tubolari. (Le piastre positive tubolari e le piastre negative a griglia sono isolate le une dalle altre mediante separatori microporosi. Un ulteriore involucro in fibre di vetro racchiude l’elettrodo positivo e previene cortocircuiti interni. La speciale lega del blocco e la grande scorta di elettrolito assicurano assenza di manutenzione per 3 anni. Anche con correnti deboli la carica è buona (sono quindi ideali per gli impianti fotovoltaici), grande durata di vita, elevata resistenza ai cicli (circa 4.500 cicli con profondità di scarica del 30%), alto rendimento in Ah (95-98%).)
4. Batterie con elettroliti solidi. (Utili per temperature sotto lo zero. Sono robuste e non hanno problemi per trasporti in aereo. Durata cicli: maggiore che nelle batterie con piastra a griglia, ma inferiore a quelle OPzS o tubolari. Poiché la cella è molto sensibile alle perdite idriche il processo di carica deve essere perfettamente adeguato alla batteria, in modo da contenere al massimo la formazione di gas. Costo elevato.)
5. Batterie al nichel-cadmio. (Per temperature estreme (da – 50°C ad oltre + 55°C). Nel caso dei piccoli cicli il rendimento in Ah è di oltre il 95% e, con scariche profonde, ancora del 70%. Le batterie al Ni-Cd possono essere scaricate completamente. Con buone condizioni di funzionamento la durata di vita è lunghissima. Essendo la scarica totale possibile, il regolatore di carica è superfluo. Svantaggio: alta autoscarica (5 – 10 volte superiore di quella delle batterie al piombo). Alto costo.)

Durata media Sistemi di Accumulo o Batterie

Se la batterie è “ben regolata” può arrivare anche a 8 – 10 anni di vita. Se la profondità di scarica è eccessiva, la durata di vita della batteria si riduce.

Manutenzione dei Sistemi di Accumulo o Batterie

In fase di manutenzione dell’impianto é fondamentale eseguire un controllo periodico dell’elettrolita. Gli intervalli di manutenzione possono essere prolungati facendo ricorso a dispositivi di ricombinazione dell’idrogeno (capsule al carbone attivo da avvitare al posto dei tappi): l’ossigeno e l’idrogeno che si producono durante la carica si congiungono di nuovo per formare acqua, che ritorna alla batteria riducendo sensibilmente le perdite idriche.

Altri accorgimenti che si possono adottare sono quelli di isolare le batterie per ridurre al minimo l’escursione termica. I collegamenti tra diverse batterie devono essere fatti unicamente tra elementi assolutamente identici.