In passato, la maggior parte dei clienti solari residenziali che implementavano sistemi di accumulo di batterie utilizzavano batterie al piombo, in particolare quelle completamente scollegate dalla rete, ma negli ultimi anni la situazione ha iniziato a cambiare con il crescente utilizzo di batterie agli ioni di litio per i sistemi residenziali. sistemi di accumulo dell’energia. Allora, cosa è meglio per i sistemi di accumulo dell’energia, le batterie agli ioni di litio o quelle al piombo? Ecco una panoramica dei pro e dei contro di entrambi.
Applicazioni delle batterie al piombo
Le batterie al piombo sono state utilizzate come energia di riserva per gli impianti solari residenziali sin dagli anni '70. Sebbene siano simili alle tradizionali batterie per autoveicoli, le batterie utilizzate nei sistemi di accumulo di energia residenziale sono note come batterie a ciclo profondo perché vengono scaricate e ricaricate più spesso rispetto alla maggior parte delle batterie per autoveicoli.
Tradizionalmente, le batterie al piombo costano meno delle batterie agli ioni di litio, il che le rende più attraenti per i clienti residenziali. Tuttavia, hanno una durata operativa molto più breve rispetto alle batterie agli ioni di litio.
Le batterie al piombo hanno una durata operativa inferiore rispetto alle batterie agli ioni di litio. Mentre alcune celle della batteria al piombo possono essere caricate e scaricate fino a 1,000 volte, le batterie agli ioni di litio possono essere caricate e scaricate tra 1,000 e 4,000 volte.
La maggior parte delle batterie al piombo hanno una durata di circa 5 anni e sono dotate di garanzia. Di conseguenza, i clienti residenziali dovranno sostituire le batterie al piombo più volte nel corso della vita complessiva dell’impianto di energia solare.
Le batterie al piombo sono meno efficienti nell’immagazzinare energia rispetto ad altre tecnologie di stoccaggio dell’energia come le batterie agli ioni di litio. A causa della loro minore efficienza, inoltre, non possono essere caricati o scaricati così rapidamente come i sistemi di accumulo con batterie al litio.
Le batterie al piombo hanno una bassa capacità di scarica, il che significa che un consumo eccessivo di energia può causare un rapido deterioramento della loro capacità di immagazzinare energia. Uno studio del National Renewable Energy Laboratory (NREL) ha rilevato che il rilascio del 50% dell’energia in una batteria al piombo-acido consente di completare 1.800 cariche e scariche prima che la sua capacità di stoccaggio diminuisca in modo significativo. Se scaricato all'80% della capacità, può sopportare solo 600 cariche e scariche, dopodiché la sua capacità diminuirà notevolmente.
Le batterie al piombo richiedono maggiore capacità di stoccaggio e spazio rispetto alle batterie agli ioni di litio a causa della loro efficienza di stoccaggio relativamente bassa e dell’incapacità di scaricarsi completamente. Le batterie al piombo sono anche molto più pesanti delle batterie agli ioni di litio e richiedono supporti più resistenti per sostenerle e più spazio rispetto alle batterie agli ioni di litio.
Il piombo è un metallo pesante tossico e, sebbene sia riciclabile, può comunque causare inquinamento se smaltito in modo improprio.
Applicazioni delle batterie agli ioni di litio
Le batterie agli ioni di litio stanno rapidamente diventando la batteria preferita per molte applicazioni di alimentazione, dagli utensili elettrici senza fili ai computer portatili e ai veicoli. Un numero crescente di impianti solari residenziali utilizzano sistemi di accumulo di batterie agli ioni di litio. Tuttavia, le batterie agli ioni di litio presentano ancora alcuni limiti, il primo e il più importante dei quali è il costo elevato.
Le batterie agli ioni di litio hanno un costo iniziale più elevato rispetto alle batterie al piombo. Il sistema di accumulo di energia Powerwall di Tesla è stato venduto per $ 5.900 o $ 6.600 negli Stati Uniti nel 2018, compreso l'hardware di supporto. Si tratta di un sistema di batterie da 14 kWh in grado di fornire fino a 7 kW di potenza ai picchi di domanda. Il suo costo non include i costi di installazione, che in genere vanno da $ 600 a $ 2,000.
Tuttavia, il costo delle batterie agli ioni di litio sta diminuendo rapidamente. Negli ultimi anni, i costi di varie tecnologie di stoccaggio delle batterie sono stati valutati nel rapporto Analisi dei costi medi di stoccaggio dell’energia. Nel suo sondaggio più recente, nel novembre 2017, ha rilevato che il costo di installazione di un sistema di accumulo di energia con batterie al piombo che accompagna l’energia solare residenziale variava da 598 a 635 dollari per kilowattora. I costi di installazione delle batterie agli ioni di litio variavano da 831 a 1.089 dollari per kWh.
Sulla base di queste cifre, il costo di una batteria al piombo-acido da 14kWh è di soli 8.372 dollari, mentre la capacità equivalente di una batteria agli ioni di litio è di soli 11.634 dollari. Tuttavia, il basso costo delle batterie al piombo nasconde molti altri costi, come una durata operativa più breve e costi operativi più elevati.
Nel corso del tempo, il costo dei nostri sistemi di batterie varierà notevolmente. Le indagini hanno dimostrato che i sistemi di accumulo dell’energia con batterie agli ioni di litio costano meno per megawattora rispetto alle batterie al piombo. I sistemi di batterie al piombo costano da 1.160 a 1.239 dollari per megawattora. Ciò si confronta con un costo compreso tra 1.024 e 1.274 dollari per megawattora per un sistema di batterie agli ioni di litio.
Anche il costo delle batterie agli ioni di litio ha continuato a diminuire, come rilevato in un altro rapporto di indagine. Le batterie agli ioni di litio sono state vendute fino a $ 1,000 per kilowattora nel 2010, con prezzi che sono scesi di oltre il 20% negli anni successivi. Alla fine del 2016, il prezzo medio di vendita delle batterie agli ioni di litio era sceso di 209 dollari per kilowattora.
Tuttavia, un esperto del settore ha sottolineato che questi prezzi riguardano principalmente le batterie fornite dai produttori di veicoli elettrici. Dice: "A causa degli ordini molto inferiori da parte degli sviluppatori di sistemi di accumulo di energia stazionari, si prevede che il costo di acquisto delle batterie sarà superiore del 51% rispetto a quello che pagano le case automobilistiche".
Per questi motivi, è importante comprendere i costi delle batterie agli ioni di litio e al piombo attualmente utilizzate nei sistemi di accumulo dell’energia residenziale. Possono essere utilizzati come sistemi di accumulo di energia autonomi o in combinazione con impianti di generazione di energia solare residenziale per soddisfare alcune o tutte le esigenze energetiche di clienti residenziali o aziende.
In termini di durata operativa, si prevede che le batterie agli ioni di litio continuino a funzionare per circa 10 anni e siano in grado di caricarsi e scaricarsi a livelli più elevati senza ridurre significativamente la capacità. Lo studio del National Renewable Energy Laboratory (NREL) presuppone che il Tesla Powerwall possa funzionare per 15 anni senza perdite significative di accumulo e rilascio di energia, con 5.475 cariche e scariche durante quel periodo.
Le batterie agli ioni di litio si caricano anche più velocemente a tensioni più elevate. Mentre le batterie al piombo possono impiegare fino a 16 ore per ricaricarsi completamente, anche le batterie agli ioni di litio a carica più lenta possono essere caricate completamente in circa quattro ore.
In termini di peso. Le batterie agli ioni di litio utilizzate nei sistemi di accumulo dell’energia residenziale non sono leggere, ma sono molto più leggere rispetto allo stoccaggio al piombo-acido. Il Tesla Powerwall da 13,5 kWh pesa circa 278 libbre, la batteria al piombo-acido da 1,7 kWh pesa circa 132 libbre e una batteria al piombo-acido con la stessa capacità del Powerwall peserebbe oltre 1,000 libbre.
In conclusione, le batterie agli ioni di litio presentano vantaggi rispetto alle batterie al piombo per le applicazioni di accumulo di energia e diventeranno più ampiamente utilizzate nei sistemi di accumulo di energia man mano che i costi diminuiranno.
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Blue Carbon ha molta esperienza nello stoccaggio dell'energia, fino a 17 anni di ricerca nel settore dello stoccaggio dell'energia e batterie al litio ferro fosfato molto lungimiranti per l'accumulo di energia domestica. Lo sviluppo dei prodotti per lo stoccaggio dell'energia di Blue Carbon è maturo e la tecnologia è più all'avanguardia.
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