Batteria al litio ferro fosfato per l’accumulo fotovoltaico

Come viene scelta e testata la tecnologia per la sonnenBatterie. Quale tipo di batteria si trova all’interno del sistema di accumulo di sonnenBatterie?

In sostanza, all’interno di un sistema di accumulo fotovoltaico, c’è una batteria, che è a sua volta costituita da centinaia di singole celle. Esse sono tutte collegate tra loro e quindi raggiungono la capacità sufficiente per alimentare un’abitazione per molte ore con l’energia solare immagazzinata.

Come sono composte le celle della batteria?

Generalmente esse sono agli ioni di litio, tecnologia ormai utilizzata da tutti i principali produttori di sistemi di accumulo per fotovoltaico.

Ma esistono numerose sottospecie di batterie agli ioni di litio, alcune molto diverse le une dalle altre; sia per quanto riguarda la capacità, sia per la forma. Questo è comprensibile, in quanto ogni batteria deve soddisfare esigenze diverse in base alla loro funzione.

Troviamo batterie agli ioni di litio all’interno dei telefonini e nei computer portatili. Ma sono diverse da quelle per un sistema di accumulo: la batteria di un telefono cellulare, ad esempio, è sottoposta a carichi diversi rispetto ad una batteria per auto elettrica o ad un accumulatore domestico.

Noi di sonnen ci siamo orientati fin dall’inizio sulla batteria al litio ferro fosfato, conosciuto anche con l’acronimo LiFePO4 o LFP.

Ciò significa che uno degli elettrodi della batteria è composto da litio-ferro-fosfato (LiFePO4). Nella maggior parte delle batterie di telefoni cellulari, computer portatili e macchine elettriche invece, questo elettrodo è costituito da una miscela di litio-cobalto come il nichel-manganese cobalto (NMC) oppure il nichel-cobalto-alluminio (NCA).

Il compito della batteria è quello di immagazzinare l’energia in uno spazio ridotto. Utilizzata soprattutto nell’industria dell’auto elettrica, una batteria NMC deve immagazzinare una grande quantità di energia in uno spazio molto piccolo, quindi ha una dimensione ridotta e dev’essere più leggera rispetto ad altri tipi di batteria. La batteria in LiFePO4, invece, è più grande ed ha una maggiore resistenza al calore.

Noi di sonnen abbiamo deciso di non dipendere da un particolare produttore di batteria e quindi di non essere vincolati a una specifica tecnologia. Testiamo direttamente in azienda diversi tipi di materiali, per poterti offrire la migliore tecnologia disponibile sul mercato.

Una batteria al litio-ferro-fosfato è la scelta migliore, perché è l’unica che per ora soddisfa 4 criteri fondamentali: sicurezza, durata e prestazioni, tecnologia ed eco compatibilità.

1 Una batteria LiFePO4 è più sicura

La sicurezza è il primo punto da tenere in considerazione quando si produce una batteria per un sistema di accumulo. Non scendiamo a nessun compromesso, la sonnenBatterie viene installata all’interno di un’abitazione ed è fondamentale che sia sicura al 100%. I nostri sistemi di storage sono assicurati contro possibili errori e soddisfano tutti i requisiti imposti dalla legge. Ma questo per noi non è abbastanza!

Per sapere come reagiscono le batterie nel caso di un improbabile cortocircuito interno, le testiamo nel nostro laboratorio. Solo quando una batteria è in grado di sopportare questo carico senza esplodere o bruciare, è adatta al commercio. Avvalendoci di questo test, abbiamo potuto constatare come ci sono al momento molte batterie sul mercato che risultano inadatte per l’uso domestico.

Soprattutto le tecnologie con cellule NMC o NCA, che abbiamo testato in un corto circuito simulato, raggiungono temperature molto elevate (oltre 700° C), che potrebbero fondere il separatore e diffondersi ad altre cellule. L’esplosione oltretutto porta ad un fuoco non esauribile, a causa dell’ossigeno all’interno del materiale della batteria e quindi può bruciare anche sott’acqua.

La batteria al litio-ferro-fosfato, anche completamente carica, ha superato brillantemente i nostri test, non mostrando alcuna reazione. Non ci sono stati innalzamenti critici della temperatura tali da poter sciogliere il separatore, anzi essa rimane statica sui 125/130° C., senza pericolo di diffusione. Quindi la nostra scelta non ha potuto che vertere su questo materiale.

2. Lunga durata e prestazioni affidabili

Un accumulatore per fotovoltaico deve essere affidabile per molti anni, solo così può risultare economicamente sostenibile. Ancora una volta, la tecnologia delle batterie è cruciale.

Fondamentalmente una batteria, ogni volta che si carica e scarica, perde un po’ della sua capacità originale. Ciò significa che con il passare del tempo la batteria immagazzinerà sempre meno energia. Questo processo si percepisce in misura minima, fino a raggiungere un livello che è comunemente indicato come fine della vita che spesso avviene in modo improvviso. La maggior parte delle persone lo sa, dall’uso del proprio telefono cellulare, che dopo un paio di anni, la durata della batteria si riduce considerevolmente.

Ogni tecnologia delle batterie ha una sua propria durata. Rispetto ad un accumulatore come la sonnenBatterie, la batteria del telefonino è molto più breve; di solito raggiunge solo 300- 500 cicli di ricarica. Anche le batterie NMC, che sono frequentemente utilizzate per le auto elettriche, sostengono meno cicli di carica. Anche perché non è necessario: per la batteria di un’auto elettrica 1.000 cicli di carica sono più che sufficienti. Se l’intervallo per ogni carica è di 300 km, l’equivalente è di una durata di vita di 300.000 km.

Per alimentare la propria casa solo attraverso energia solare, tuttavia, 1.000 cicli di carica non sarebbero affatto sufficienti. C’è bisogno di circa 250 cicli di ricarica all’anno, una batteria NMC dovrebbe essere già sostituita dopo soli 4 anni .

Normalmente una batteria di accumulo per fotovoltaico dovrebbe durare dai 15 ai 20 anni. La batteria al litio-ferro-fosfato di sonnen può arrivare fino 10.000 cicli di carico/scarico, e avrà ancora il 70% della sua capacità iniziale. Un valore senza precedenti nel settore: anche dopo 15.000 cicli, la batteria mantiene ancora circa il 60% della sua capacità. La tecnologia al litio-ferro-fosfato ci fornisce la base giusta per consentire un uso così duraturo della batteria.

3. Tecnologia testata e collaudata 

La tecnologia al litio-ferro-fosfato è stata sviluppata oltre 15 anni fa. Ha inizialmente dimostrato la sua efficacia sugli autobus e nei sottomarini. Fin dalla sua istituzione nel 2010, l’azienda sonnen ha deciso di utilizzare esclusivamente batterie al litio-ferro-fosfato, e da allora ne sono state vendute circa 15.000. Il fornitore più importante della nostra batteria è Sony, che nel 1991, ha immesso sul mercato la batteria agli ioni di litio, dalla quale si è poi sviluppata la tecnologia al litio-ferro-fosfato.

4. La batteria è ecocompatibile

Il litio-ferro-fosfato è l’unico materiale per batterie che si verifica come un minerale naturale nella sua composizione chimica. Una batteria è costituita da due elettrodi, uno dei quali in grafite, mentre l’altro è costituito da un composto di nichel-cobalto oppure uno al litio-ferro-fosfato. Nelle nostre batterie non sono presenti né cobalto né nickel, considerati entrambi metalli pesanti tossici.

Non utilizziamo il cobalto anche per una questione ambientale. Cerchiamo di non acquistare materiali da paesi nel centro Africa, come il Congo, dove la materia prima viene estratta in circostanze discutibili. Andrebbe contro la nostra idea di voler fornire a tutti energia pulita, solo da fonti rinnovabili.

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