Il sistema di accumulo energetico Fai da Te.

In questa serie di articoli vi renderò partecipe del mio progetto.

Indice:

• Non vi costruite un sistema di accumulo? Siete matti?!? 
• Il sistema di accumulo conviene?
• Tutti possono montare un sistema di accumulo: NO, Gse e Non Gse
• Allora come fare? Ecco un sistema.
• Costo di realizzazione e cosa occorre per realizzarlo
• Il mio primo pacco batterie e l’alternativa al litio ferro fosfato
• Conclusioni

Non vi costruite un sistema di accumulo? Siete matti?!? 

Oggi ci sono incentivi interessanti! Acquistatelo invece di costruirlo, con gli sgravi economici statali è molto conveniente e non avrete problemi.

Perchè volete costruirlo?!?

Sicuramente per alcuni, come me, è un divertimento cimentarsi in questa impresa, soprattutto perché lo si fa con pezzi riciclati (ecologia).

Inoltre mi diverto e passo delle ore creative, e probabilmente (probabilmente dico) c’è anche un certo risparmio.
In minima parte c’è anche un aspetto ecologico, invece di smaltire batterie ancora buone le utilizziamo evitando di inquinare ulteriormente.

Se siete pazzi come me o solo interessati potete quindi continuare a leggere.

Leggerete di un sistema come sto facendo io ma anche di un sistema più pratico e rapido per crearselo senza tanti problemi e ad un costo veramente incredibile.

Il sistema di accumulo conviene?

Ho scritto un articolo dedicato ai sistemi di accumulo faccio un’analisi se conviene o meno.

Posso dirvi che oggi un prodotto certificato permette di avere grandi soddisfazioni per chi non vuol occuparsi di niente e avere l’illusione di essere quasi autonomo.

Io non li spenderei 7-8000 euro (perchè anche se poi in 10 anni si recupera la metà del prezzo, inizialmente si anticipano tutti).

Attenzione… pensare di montare in autonomia un sistema di accumulo non è cosa per tutti.

Innanzi tutto dovreste avere un impianto fotovoltaico, ma ci sono due tipi di impianti, con incentivi GSE e senza incentivi.

ATTENZIONE

Secondo dovete avere nozioni di elettronica e capacità pari ad un impiantista, se non le avete non provate poichè il pericolo di fare errori e rimanere “FOLGORATI” è alto.

Tutti possono montare un sistema di accumulo: NO.

Ci sono dei limiti enormi di legge.

Ho un incentivo GSE

Se avete un conto energia GSE non potete crearvelo, occorrere un sistema certificato, installato da un installatore che possa certificare anche l’installazione, tutta una serie di domande fatte e inoltrate a Terna da un ingegnere con della modulistica dedicata.

Inoltre dovete avere un inverter apposito.
Io ci ho provato e ho visto 3 volte cadere la domanda, vi spiegherò poi perchè.

Non ho il GSE: è più semplice

Tutto è più facile e la documentazione è inferiore (quasi nulla).
Tuttavia il sistema deve essere comunque corredato di certificazioni adeguate.

Non mi dilungherò sul cartaceo, non sono in grado di spiegarvelo, ma il vostro installatore saprà più di me come fare.

Se non voglio fare nessuna documentazione cosa succede?

Se lo installate senza dir nulla possono accorgersi che qualcosa sta cambiando nell’erogazione della corrente e se ad un controllo non siete in regola rischiate di perdere tutti gli incentivi GSE e nel peggior caso, oltre a eventuali sanzioni, restituire gli incentivi ed andare nel penale.
Un disastro, quindi se avete un incentivo GSE fate molta attenzione.

Io ho testato un sistema di accumulo ma l’ho tolto subito!

Ho installato un sistema nel 2017 e l’ho sperimentato per qualche giorno per verificare che funzionasse (una sorta di test): posso dire che funziona alla grande.

Le batterie che usai erano al piombo riciclate, come suggerito dall’elettricista, tanto per verificare l’impianto in attesa di installare delle batterie AGM per impianti fotovoltaici e successivamente passare al litio.
L’installazione me l’avrebbe certificata l’elettricista anche se l’avevo fatta io (sono specializzato in elettronica ed automazione con impiantistica industriale, quindi per me non era un problema).
L’elettricista, ho scoperto, non era riuscito a metterlo in funzione (incredibile vero?!? capita anche questo!)

Grazie all’ingegnere che mi ha curato la pratica al GSE per l’omologazione ci siamo accorti che l’inverter e il sistema era fornito di certificazioni incomplete e facendo la domanda (nel 2018) per l’abilitazione in regime di GSE, questa mi venne bocciata più volte.

ATTENZIONE: Per il gestore un inverter non certificato potrebbe immettere energia in rete con una frequenza o tensione diversa da quest’ultima e quindi creare problemi alla rete stessa.

Ma soprattutto se non è installato ad hoc e certificato potreste ricaricare le batterie di notte a 20 cents al Kw e ridarle alla rete di giorno sfruttando gli incentivi da 30-40 cents al KW: di fatto una truffa.

Per non incorrere in sanzioni ho ovviamente smontato il sistema.
Da allora l’inverter staziona nella mia cantina in attesa di un utilizzo…

Allora come fare? Un sistema c’è.

La legge non vieta di ricaricare una batteria, qualunque essa sia: del cellulare, dell’auto o più grossa o addirittura un’auto elettrica.
Purché questa non alimenti un inverter che sia anche connesso alla rete.

L’inverter potrebbe cedere corrente alla rete.

Però si può usare l’inverter in modo similare ad un UPS, quindi per alimentare sistemi elettrici isolati, nessuno può dirci niente se si alimenta carichi isolati.

Ma attenzione, non come un UPS: il gruppo di continuità è connesso alla rete e interviene in caso di blackout, nel nostro caso NON DEVE ESSERE CONNESSO.

L’UPS funzionerebbe senza la spina.

La normativa dice che se usi il sistema in parallelo usando sia rete che batterie deve essere assolutamente certificato.

Dalle ricerche che ho fatto ho riscontrato che l’accumulo senza obbligo di legge può essere utilizzato solamente se è fisicamente scollegato dalla rete.

Batteria – Inverter – Carico – STOP

Ovviamente se lo usate per alimentare l’abitazione per renderla autonoma, l’impianto elettrico deve essere fatto a norma di legge per quanto riguarda il quadro elettrico e l’elettricista certificare che la sezione dell’abitazione che volete alimentare con il vostro inverter scollegata dalla rete sia fatta a norma, niente cavi o collegamenti fatti “ammiocugino“, ovvero in modo approssimativo.

Se non avete le competenze dovete lasciar perdere o
affidarvi a chi ce le ha!

Quindi il mio obbiettivo sarà proprio questo: alimentare utenze fisicamente scollegate dalla rete elettrica.

Quindi ad un controllo potrebbero trovare un caricabatterie qualunque che caricherà le batterie in senso unico, un inverter e un carico.
Il mio inverter sarà connesso unicamente alle batterie, 24h/24h.

Ad esempio un condizionatore: non sarà fisicamente collegato al 230 della rete.

In questo caso non ci può essere la possibilità che l’inverter possa inavvertitamente arrivare a cedere energia alla rete.

Ne vale la pena? Probabilmente no ma nel mio caso è un divertimento, quindi oltre al costo c’è l’interesse di riuscire a realizzare il sistema in autonomia.

Potreste anche sfruttare, ad esempio anche un grosso UPS usato e dismesso con batterie esauste, per esempio, sostituendo le batterie al piombo con altre migliori.

COSTO DI REALIZZAZIONE

A scopo didattico andiamo a vedere cosa può servire.

• Inverter per la conversione da batteria a 230Vac
• Caricabatterie
• Batterie
• Accessori

L’inverter.

Colui che converte dalla tensione delle batterie al 230Vac che usiamo noi.

E’ importante che sia a onda sinusoidale pura, se non lo è può danneggiare alcuni dispositivi.

Ci sono prodotti cinesi a onda sinusoidale pura si trovano da 3000W /6000W di picco a 300 euro, sia su store esteri cinesi, come Aliexpress, ma anche su Amazon.

Impianti di ottima fattura dedicati a questo scopo possono trovarsi anche a 800-1000 euro, in questo caso possono essere una soluzione più completa e affidabile rispetto al solo semplice inverter, ma dipende da quel che cercate.
Io ho un sistema Leonardo System da 5Kw di uscita con ingresso da batterie per 48Vdc nominali con tensioni in ingresso fino a 60Vdc che sfortunatamente non ho usato a lungo.
All’interno di questo sistema c’è un Inverter della serie Victron che può essere impostato in svariati modi ma nasce principalmente per le AGM.

Si può usare anche come sistema UPS oppure chi di voi non ha questo sistema o non vuol acquistare prodotti similari (si trovano sui 5-600 euro) potrebbe anche cercare un UPS usato dismesso con batterie al piombo esauste.

Potrebbe essere una soluzione a buon prezzo.

Caricabatterie

Se non è integrato nel sistema di gestione si può trovare in rete.

Va cercato appositamente per il pacco batterie che deciderete di avere.
Da 14Celle (14S) si trovano anche da 20Amp, quindi possono ricaricare rapidamente, prezzo su Aliexpress: 100 euro circa spediti.

Per un 15S si trovano con meno potenza, sui 10-12Ampere, quindi sui 600W, sempre sui 80-100 euro.

Se si va oltre, sui 16S, si avranno tensioni e correnti maggiori ma dipende dall’inverter che avete a disposizione.

Con circa 220 euro si riesce ad acquistare un carica batterie (che altro non è che un alimentatore stabilizzato) da 0-60Vdc – 0-50Ampere regolabile, oppure uno 0-120A – 0-25A.

Ovviamente se avete dei pannelli fotovoltaici senza inverter per la cessione in rete potete collegarli direttamente tramite un caricatore MPPT, che andrà direttamente a caricare le batterie perdendo il minimo della corrente per strada.

Batterie

Ci sono due strade, una più faticosa ma anche interessante e per alcuni come me divertente, un’altra molto più facile e rapida ma meno gestibile come ricarica e scarica con il sistema che ho io.

La prima richiederà dedizione e tempo: utilizzare delle normali celle al litio 18650, come quelle della Tesla per esempio.

Le abbiamo viste nel mio precedente articolo, vi ricordate?

Specifiche: modello 18650 – Li-ion – tensione minima di 3.0V, tensione nominale di 3,7V – Tensione massima di carica: 4,2Volts.

Prese in cina, su Aliexpress, in quantità si riescono ad avere a circa 1,3 euro cada una nuove, 2500ma, un link qui, (test di acquisto di 200 celle)

Per 2,1 euro si avranno celle da 3,3A (qui) (test di acquisto di 100 celle)
Oppure per un prezzo simile da 3,0A (qui)

Ci sono poi altre possibilità, ovvero aggiudicarsi lotti di batterie usate.
Il loro amperaggio varia in genere da 1500mA a 2500mA.
Oppure di pacchi batteria per notebook che possono essere sia non funzionanti che usati, in quel caso è necessario aprire tutti i pacchi batteria, estrarre le batterie e testarle ad una ad una con un caricatore specifico e segnarle.

Es: 70euro: 20 pacchi batteria, media 4 batterie per pacco = 80 batterie con capacità minima 1,5A, costo medio 0.88 euro a batteria.

Per fare un accumulo minimo serviranno:

Pacco di 14 celle: TMin: 42V – T nominale 51.8, Tmassima 14×4,2=58.8V
Pacco di 15 celle: TMin: 45V – T nominale 55.5, Tmassima 15×4,2=63V

Stoccaggio minimo per partire: 5.000W, ovvero 5.000/55.5 = 90Ampere per cella.

Se usiamo batterie da 2500mA (2,5A) dovremo avere:
90/2,5=36 batterie in parallelo per cella.

Se usiamo celle da 1500ma (1,5) dovremo avere:
90/1.5=60 batterie in parallelo per cella.

Ogni cella da 3,7V sarà messa in serie alle altre per arrivare al voltaggio richiesto.

Fate attenzione perchè se mettete batterie con capacità mista la capacità massima sarà inferiore.

Nel parallelo le batterie con capacità inferiore verranno caricate dalle batterie con capacità superiore ma la cella avrà una capacità inferiore globale.
Nelle serie di batterie invece avere capacità inferiori significa che l’intero pacco avrà la capacità più bassa e la cella con meno capacità andrà a scaricarsi più in fretta e il BMS andrà in protezione.
La cosa più pericolosa è che se il BMS non si accorge del problema la cella si può danneggiare rendendola inutilizzabile o addirittura creando i presupposti di un danno più grave (esplosione), che se pur remota ci può essere.

Quindi dovrete cercare di mettere le celle con capacità il più vicine tra loro.
Potrete avere una cella con 60 batterie ed un’altra con 38, purchè la capacità sia similare. Per questo avrete bisogno di un apposito caricatore specifico che misuri la capacità della singola batteria.
Ma soprattutto dovete anche testarle per essere sicuri che funzioni tutto ok e monitorarle inizialmente per averne la certezza di buon funzionamento.

Io ho provato lo Zanflare C4 che trovate sotto. Dopo tante ricerche ho visto che è eccezionale, l’ho acquistato e ne sono rimasto molto soddisfatto, avendo anche altri caricatori questo lo reputo il migliore e preciso.

Funzionamento: carica e scarica e ricarica di nuovo le batterie e ti dice esattamente la loro capacità, facile da usare.
Funziona anche altri tipi di batteria oltre a quelle litio.

Tornando a noi… ipotizzando una cella media di 50 batterie, avrete necessità di circa 750 batterie per 15 celle, per un costo medio di 1 euro x batteria = 750 euro circa.

Se comprate nuove da 2,5A, dovrete acquistarne solamente 540, 1,3€ x540 = 702 euro.

Da 3,3A, ne dovrete comprare solo 28 x cella x 15 celle = 420 x 2,1 = 882 euro.

Il mio primo pacco batterie

Un cenno su quello che ho e quello che andrò a fare…

Nel 2018 acquistai un pacco batteria in Cina da 120Ampere che doveva essere con tensione massima 58,8 (14S), quando arrivò erano 2 pacchi da 60A con 13S.

Per questo motivo aprii i pacchi e li unii in uno in modo alquanto artigianale.

Per farlo ovviamente dovetti prima bilanciare con attenzione le varie celle per evitare danni tra le batterie che hanno la brutta abitudine di scaricare brutalmente là dove le celle sono più basse di tensione.

Poi non ho usato queste batterie, per i motivi sopra indicato.
L’unico utilizzo è stato un ciclo di carica/scarica/carica per verificarne il funzionamento… e stop. Praticamente è nuovo.

 

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Ad oggi ho aperto i pacchi e sto creando delle celle da 120Ampere singole che lascerò separate al momento.

 

 

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Litio Ferro Fosfato – Pacchi industriali

Alternativa molto molto valida oggi: comprare pacchi batterie al litio-ferro-fosfato.

Si trovano a prezzi bassissimi su Aliexpress, ad esempio a questo link si trovano 16 pacchi da 200A a 1300 euro spedite, per uno storage di circa 10Kw.

Manca ovviamente il caricatore (che converte dalla tensione alternata dei pannelli alla continua per i pacchi, il controllore (bms), e l’inverter per convertire la corrente continua a nuovamente alternata per l’utenza.

Le Litio Ferro Fosfato hanno un range di tensione diverso dalle litio standard.
Tensione Minima 3 volts.
Tensione Massima 3,6Volts.

Tensione consigliata per ottimizzarne la vita: Vmin: 3,1 – Vmax: 3,4

Un pacco batteria da 16 celle potrebbe arrivare ad una tensione minima di 48Vdc (troppo scariche) a massima di 56Vdc (troppo cariche).

Ma è meglio, per la salute di queste batterie, di rimanere tra 50Vdc e 54,5 Vdc.
Sono effettivamente molto stabili nella tensione.
Hanno, come vedete, un range di lavoro più contenuto.

Quindi occorre gestire la scarica e ricarica in modo diverso rispetto alle litio standard (più elastiche) che possono essere usate più facilmente o similmente ad una batteria al piombo.

Questo complica un pò le cose e non ho affrontato per adesso l’analisi di come usarle in modo efficace ma non credo che sia difficile.
Poichè non ho le litio fosfato non mi sono posto troppi problemi ad oggi.

Ma andiamo un pò avanti…

Accessori

Questi sono svariati.

Le Batterie vanno installate tra loro, esistono dei supporti (es: qui) che permettono il fissaggio delle batterie.

Ma vanno anche saldate, io consiglio di saldarle con il saldatore e collegarle come nelle foto: Un altro esempio:

Il lavoro di un appassionato:

Il sottile conduttore che vedete farà anche da auto-fusibile, in caso di un problema ad una batteria, se assorbirà troppa corrente il filo si brucierà, diversamente riuscirà a condurre senza problemi 0,3-0,5A di corrente, probabilmente a 2A inizierà a soffrire, ma a 4A si brucierà evitando di sovraccaricare la batteria.

Se si cerca in rete “autofusibile” litio si troveranno tanti esempi utili.

Se contate che sto creando celle da 48 batterie cada una, e che 2500W sono circa 50Ampere, ogni cella dovrà portare circa 1Ampere.

Inoltre occorreranno cavi, aste di rame o fili di rame, un contenitore.

Useremo anche un termometro per il controllo delle celle e il loro raffreddamento, dei voltmetri per il controllo delle singole celle a livello visivo…

C’è sicuramente da lavorare e divertirsi, ma sicuramente il risultato è fattibile.

Ma vedremo come il altri articoli come fare.

Quel che farò io…

Non lo so ancora, il mio intento è quello di creare una pacco batterie da 15 celle (46-63Vdc) ma devo prima testarlo con 14 celle (42-58,8).

Il sistema Victron che ho permette di usare le batterie al piombo tubolare con fattore di carica massima di 15Vdc per batteria da 12Vdc, quindi per un totale massimo di 60Vdc, che potrebbe essere utile per le 15 celle.

A 48 volts inizia a staccare, ma voglio verificare che lo faccia realmente, se la tensione minima di scollegamento sarà a 45-46Volts… allora userò 14S, per evitare che le celle si danneggino troppo.

Avendo celle al litio standard la gestione della tensione è più elastica rispetto alle litio ferro fosfato, che hanno un’escursione ridotta (anche se sono più stabili).

L’elasticità delle litio standard mi permetterebbe di usare il sistema per le batterie al piombo in modo elastico e semplice.

Diversamente dovrei trovare un firmware aggiornato per consentire all’inverter di staccare in caso di fine batteria… per non danneggiarle o altri sistemi comunque.

Oppure riuscire a trovare il software per collegarmi all’inverter e modificare il sistema di carica diretta, ma in questo caso userò un caricatore esterno quindi non dovrei avere problemi comunque sia.

Ecco alcune foto del mio lavoro… ancora all’inizio.

Conclusione

Crearsi un accumulo potrebbe essere molto laborioso, ma con buona volontà si può fare a partire da circa 1000-1300 euro, un pò di ingegno e un bel pò di lavoro.

Una volta realizzata la base ci si può espandere.

Vedremo strada facendo come viene fuori.

Sicuramente non sarà breve… ma lavorerò con molta calma nel tempo libero.

Vi terrò certamente al corrente.