Ricerca Enea sull’invecchiamento delle batterie d’accumulo. E sul conseguente impatto sui costi di gestione di una colonnina dotata di fotovoltaico.
Ricerca Enea, esaminando 11 stazioni di ricarica
Il team di ricercatori ha calcolato, insieme all’Università di Cassino, l’invecchiamento dei sistemi di accumulo a batteria al litio nelle stazioni di ricarica per veicoli elettrici. E il conseguente impatto sui costi di realizzazione e gestione di una colonnina stradale dotata di impianto fotovoltaico. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista open access Energies. E si basano sui dati raccolti per un anno in 11 stazioni di ricarica nell’area metropolitana di Barcellona, nell’ambito del progetto europeo sulla mobilità del futuro USER-CHI. “Abbiamo confrontato l’impatto sui costi operativi e di investimento con l’uso di due semplici modelli per l’invecchiamento di un pacco batterie“, spiega Natascia Andrenacci del Laboratorio ENEA Sistemi e tecnologie per la mobilità sostenibile. Un modello tiene conto solo della quantità di energia scambiata dalla batteria, l’altro considera anche la profondità di scarica. Implementando i due approcci nel sistema di gestione delle risorse della stazione, si ottengono risultati diversi.
Col fotovoltaico un degrado più rapido della batteria
“Da una parte il modello che tiene conto della profondità di scarica permette di sfruttare meglio l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico, con relativo vantaggio economico”, prosegue Andrenacci “D’altra parte, questo porta a un degrado più rapido della batteria, che è un evidente svantaggio“. Ad esempio, se la batteria ha una durata di vita di 2.500 cicli completi, considerando la profondità di scarica nel modello di invecchiamento il sistema di accumulo arriva al 60% della sua capacità iniziale dopo 14 anni. Viceversa, se si considera il costo del degrado del sistema proporzionale all’energia scambiata, la batteria non raggiunge la condizione di fine vita per l’intero orizzonte di investimento di 15 anni. Nel primo caso è necessario acquistare un secondo pacco di batterie, annullando così il profitto ottenibile dal maggiore utilizzo dell’energia rinnovabile. “In questo modo dimostriamo come l’utilizzo di differenti modelli di calcolo per l’invecchiamento della batteria può influenzare e modificare in modo netto la determinazione dei reali flussi di energia. Con conseguenze dirette su utilizzo e durata del sistema di accumulo della ricarica“.
Ricerca Enea: come pianificare al meglio una stazione
E la scelta di quale modello implementare per gestire la batteria dipende da diversi fattori, tra cui il costo della batteria. Se il prezzo di acquisto è alto, risulta più conveniente il modello di utilizzo più conservativo per la batteria. Viceversa, se i prezzi di acquisto si abbattono (per incentivi, ad esempio), allora conviene sfruttare la batteria più intensamente. E si può quindi utilizzare il modello di gestione operativa più ‘aggressivo”, sottolinea la ricercatrice. L’uso sempre più diffuso di veicoli elettrici richiede, infatti, una corretta pianificazione delle infrastrutture di ricarica. Oltre all’identificazione della posizione ottimale, serve un dimensionamento accurato rispetto al fabbisogno energetico e alla gestione del flusso di potenza. In particolare, in presenza di una fonte di energia rinnovabile e di un sistema di storage, è sempre più importante identificare strategie per massimizzare l’uso di energia rinnovabile e dell’ ccumulo. Riducendo al minimo i costi di acquisto dalla rete.
Se si dimensiona l’impianto di accumulo per ricaricare ad esempio tre auto, ma in realtà ne allacci quattro o più, è chiaro che gli accumulatori, subiscano la massima scarica possibile (scarica profonda) e pertanto si degradano prima. Inoltre i continui ombreggiamenti dati dalle nuvole, sono assai deleteri, poiché sono pur sempre, cicli parziali di ricarica, che rovinano il sistema. Sui supercondensatori, purtroppo l’energia di immagazzinamento è assai limitata ad oggi. Li monta ad esempio la Mazda 2 con motore termico 1500.
Ci sono gli ottimizzatori, comunque se si usano degli accumuli stazionari il problema non sussiste.
Domanda da deficiente, ma la faccio comunque.
Visto che si parla di accumulo e quindi in teoria pesi e spazi sono argomenti meno impattanti, cosa impedirebbe di utilizzare dei condensatori di adeguata capacità e al posto delle batterie?
Ripeto: domanda da ignorante completo
Credo, e ripeto credo, che i condensatori non durano quanto le batterie nel tempo, anche se di recente si è letto in giro spesso di nuovi approcci ai condensatori per farli diventare una alternativa valida alle batterie superando i punti deboli
I condensatori rispetto alle batterie di accumulo al litio sebbene hanno un capacità di carica/scarica di diverse volte superiore, hanno una però una bassa densità energetica per volume , su una EV varrebbe adire un pacco di accumulo 2/3 volte più voluminoso.
In effetti da quello che so il problema dei super condensatori non è la longevitá (che anzi è paragonabile se non superiore a quella delle batterie) ma la quantitá di energia che riescono ad immagazzinare e conservare nel tempo.
Chissá se i nuovi tipi di super condensatori riusciranno a superare i limiti di quelli attuali https://www.rinnovabili.it/energia/sistemi-di-accumulo/micro-supercondensatore-maxi-capacita/
Il MIT sta sperimentando un supercondensatore (per accumulo statico) basato su cemento e carbone che proprio per la sua natura potrebbe essere incorporato nelle fondamenta di una casa https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230731151603.htm
Ho una domanda, perché con una ricarica da fotovoltaico la batteria dura di meno.
Non so se i test sono fatti a parità di condizioni ma non capisco il motivo, se qualcuno può fare delle delucidazioni più accurate grazie
Me lo chiedo pure io, posso anche crederci ma mi piacerebbe capire perché degrada prima..
Che sia il calore sotto i pannelli? In teoria se si carica da pannelli, che per forza di cose non può essere ad altissima potenza, non dovrebbe anche degradare meno? O forse perché si tenderebbe a dar fondo alla batteria molto molto spesso quando non c’è sole? Boh non trovo nulla di particolarmente sensato per spiegarmelo, son veramente curioso
Me lo sono chiesto anche io, credo che mi cercherò la fonte…
Immagino ci sia un problema di traduzione, non trovo un senso a parte che un fotovoltaico magari eroga 3/6kW di potenza e la ricarica da rete avviene a potenze inferiori, in tal caso bastava precisarlo.
Se guardi i progetti home gli accumulatori stazionari sono garantiti 25 anni con un uscita oltre il 75%
E sulle auto risulta penalizzante ancora non capisco 🤷
Guido Baccarini 28 Aprile 2023 at 21:02
Si ma se usi il carichino che sia da rete o da FW sempre con le stesse potenze giochiamo, e se si va sotto una certa soglia non si carica l’auto, quindi non c’è il nesso delle affermazioni che hanno fatto, anche perché energia è uguale da entrambi le fonti e comunque passa per più inverter e di conseguenza non entra direttamente nella batteria ma prima viene convertita in DC e poi tramite MBS viene erogata alle varie celle.
Però non sappiamo quanto durerebbero se le ricaricassimo dalla rete anziché dal fotovoltaico,
Non so magari ci sono differenze o variazioni importanti nel degrado con una fonte non stabile di energia.
La differenza rispetto agli accumuli casalinghi invece me la spiego con le condizioni ambientali, le batterie a uso domestico in pratica devi tenerle in casa con umidità e temperature ben più controllate che all’esterno, al massimo in garage se ti arriva a portata di wifi per poter avere i dati in tempo reale nelle varie app, nelle colonnine boh o stan sottoterra o dentro la colonnina/struttura del fotovoltaico, temperature etc son molto impattanti sul lungo termine, oltre che a casa difficilmente scarichi a 22kw o 50 o 150kw
In realtà li puoi mettere fuori ho un amico che li ha su una barchessa solo coperta quindi esposte alle condizioni climatiche, e le garanzie non sono cambiate e gli installatori non hanno battuto ciglio, perché nelle specifiche di installazione non c’era nessun diniego per la loro collocazione.
Comunque teniamo presente che tutte le rinnovabili entrano nella rete elettrica nazionale, quindi ognuno di noi potrebbe esser collegato a quella rete, detto questo oggi parlavo con un elettrotecnico e mi diceva che la corrente è corrente da qualsiasi fonte viene prodotta, se prendiamo esempio da FV in realtà viene prodotta energia elettrica in DC poi sono gli inverter a convertirla in AC quindi affermazione che il fotovoltaico degrada maggiormente della rete elettrica, trova in tempo che trova, le uniche differenze sono le potenze con cui si ricarica, ma usando il carichino l’erogazione è uguale per qualsiasi tipo di produzione, se si usa la WB anche se non si imposta potenza differenti , e se si usa il FV puoi sempre integrare da rete quello che in quel momento manca da FV , quindi definire due energie differenti è fuorviante come logica.
A questo punto sarà interessante sapere costi e durata delle batterie litio ferro fosfato e di quelle al sale. Sviluppando batterie a costi bassi e a lunga durata e non di grande capacità al kg, visto l’uso statico.