CAPACITA’ DI UNA BATTERIA

 

PREMESSA

In linea generale le batterie si possono dividere in due categorie: Primarie e Secondarie.

  • Le primarie sono quelle che non possono essere ricaricate dopo il loro utilizzo e di solito vengono chiamate “pile” che trasformano in energia elettrica, e nel caso di quelle chimiche, la variazione di energia libera che accompagna una reazione spontanea di ossidoriduzione.

  • Le batterie secondarie, o accumulatori, trasformano l’energia chimica in elettrica durante il processo di scarica e funzionano come le pile, e l’energia elettrica in energia chimica durante il processo di carica. Per cui la carica può essere completamente ristabilita attraverso l’applicazione di un’adeguata energia elettrica.

CAPACITA’

La capacità (Q) di un accumulatore (batteria) alla temperatura ambiente di 25°C è pari al prodotto tra la corrente di scarica (A) e il tempo (h) che è necessario per raggiungere la tensione finale di scarica. Praticamente indica la quantità di carica elettrica che una cella elettrochimica è in grado erogare prima di scaricarsi.

Q= Is*t= Ah

Q= capacità (Ah); Is= corrente di scarica (A); t= tempo (h)

La Capacità nominale Q (definita per omogeneizzare i criteri di scelta di un accumulatore) viene indicata, convenzionalmente, alla scarica in un determinato intervallo di tempo (h), ed è riferita a una corrente di scarica costante.

Se definiamo un indice C come intensità della corrente di scarica media di un’ora: un accumulatore con una capacità nominale Q pari a 200 Ah e un indice C₁₀ può erogare per 10 ore (alla temperatura costante di 25°C) una corrente nominale di 20 A. In modo analogo se lo stesso accumulatore ha un indice C₂₀ può erogare per 20 ore una corrente di scarica di 10 A.

Il valore della capacità di una batteria non rimane costante ma è influenzata da due fattori principali: la temperatura e l’intensità della corrente di scarica. Se la temperatura aumenta come conseguenza aumenta la capacità e viceversa; se aumenta la corrente di scarica diminuisce la capacità e viceversa.

L’Ampere-ora (Ah) è l’unità di misura della carica elettrica e rappresenta la quantità di carica necessaria per erogare 1 Ampere per un’ora. E viene utilizzata per misurare il tempo di scarica di una batteria (es. una batteria da 1 Ah se eroga continuamente 1 A si scarica in 1 ora), ma si utilizza anche per stimare il tempo di ricarica (es. per caricare una batteria da 1 Ah con una corrente costante di 1 A sarebbe necessario 1 ora).

Per convenzione: la capacità di una batteria (Q) con un indice C₂₀, è la quantità di corrente che la batteria può erogare continuamente per 20 ore prima di scendere a 10,5 Volt che è il valore convenzionale di batteria completamente scarica. 

Invece è completamente carica, quando la tensione ai poli della batteria è di circa 12.8 Volt.

Una batteria al piombo con elementi immersi in acido solforico è in grado di sopportare scariche non superiori al 50% della sua capacità nominale, se viene superata si può danneggiare in modo irreversibile. Per le batterie al Gel il valore è di poco superiore. Per cui se la batteria ha una capacità di 100 Ah, sarà in grado di erogarne solo 50 prima che sia scarica.

CALCOLO DELLA CAPACITA’

Per calcolare la Capacità (Q) del pacco batteria in Ah  da utilizzare in un impianto fotovoltaico bisogna tenere conto dei seguenti fattori:

  1. Et= Wh*t= Ah (Energia totale). Sommare i Watt di ogni apparato connesso all’impianto fotovoltaico e moltiplicarlo per le ore di utilizzo, e si ottengono i Wh (es. il televisore consuma 150 Watt x 6 ore di utilizzo= 900 Wh; ecc.).
  2. NgNumero dei giorni per cui si ritiene che le batterie eroghino energia quando manca quella proveniente dal solare.
  3. Se si utilizza batterie al piombo acido o piombo gel devono essere scaricate al 50% della capacità nominale, o all’80 % se sono al Litio.
  4. Sapere la tensione dell’impianto fotovoltaico (es. 12, o 24 Volt)
  5. l’Efficienza : 1,1 per batterie al Gel1,15 per quelle AGM1,2 per al piombo acido.

FORMULA PER LA CAPACITA’

Con scarica al 50% della capacità nominale se sono batterie al piombo acido o piombo gel   

Se volessimo tener conto anche dell’efficienza della batteria utilizzerò il valore di 1,15 che sono quelle in tecnologia AGM (  1,1 per batterie al Gel, 1,15 per quelle AGM, 1,2 per al piombo acido) il valore ottenuto si può definire attendibile.

Con scarica all’80% della capacità nominale se sono batterie al Litio (in questo caso non teniamo conto dell‘Efficienza)

CALCOLO AMPERE-ORA

Se volessi calcolare gli Ah di una batteria che eroghi kWh a 12 Volt farò in questo modo:

per ottenere la capacità QWh espressa in Wh devo moltiplicare il valore della capacità QAh espressa in Ah per la tensione nominale Vn del sistema di accumulo:

QWh= QAh* Vn

Da cui ricavo gli Ah con la formula:

QAh= QWh/ Vn

Per cui: QAh= 3000/12=250 Ah

Esempio: Per avere 100 Watt per 10 ore da una batteria a 12 Volt (V) saranno necessari: 83,3 Ah  ( 100*10/12= 83,3 Ah).

Dal valore ottenuto bisogna tenere conto che se si utilizza batterie al piombo acido, o piombo gel devono essere scaricate al 50% della capacità nominale, o all’80 % se sono al Litio, per cui è necessario aumentare la capacità

Se si tratta di batterie al piombo divido gli Ah per 0,5; e per 0,8 se si tratta di batterie al Litio .

Per cui se devo utilizzare una batteria al piombo con una Capacità nominale di 200 Ah dovrò acquistarne una di 400 Ah (Ah=C/0,5=200/0,5=400 Ah), se invece dovessi utilizzare una batteria al Litio con una capacità nominale di 200 Ah dovrò acquistarne una da 250 Ah (Ah=C/0,8= 200/0,8=250 Ah)

RIASSUNTO

Ah = capacità, corrente immagazzinata, che potremmo paragonarla ai litri di acqua in un grande recipiente
A = corrente che scorre in questo momento, è come la portata di acqua in un tubo che rifornisce il recipiente
Wh = energia totale usata, prodotta o accumulata, come il conto in banca
W = potenza istantanea prodotta o consumata, è quanto lavoro riusciamo a fare contemporaneamente.

Nota: il valore espresso nella targhetta di una batteria (180 Ah/ 1200 A) significa che la batteria potrà erogare sullo spunto la corrente massima di 1200 Ampere.

 

COME CALCOLARE IN AUTOMATICO  LA CAPACITA’ DELLE BATTERIE PER FOTOVOLTAICO

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