Esistono vantaggi e svantaggi associati alle due principali tecnologie di batterie utilizzate nei progetti solari con accumulo. Le batterie al piombo-acido esistono da molto più tempo e sono più facili da comprendere, ma hanno dei limiti in termini di capacità di accumulo.batteria agli ioni di litioHanno cicli di vita più lunghi e sono più leggeri, ma intrinsecamente più costosi.

Gli impianti di accumulo in genere sono costituiti da un solo tipo di batteria, come nel caso di LG Chem. Foto per gentile concessione di GreenBrilliance

È possibile combinare i vantaggi di ciascuna tecnologia chimica per realizzare un pacco batterie economico e ad alta capacità?

Bisogna per forza smantellare il proprio pacco batterie al piombo per poter utilizzare le funzionalità di una nuova batteria agli ioni di litio? È possibile aggiungere al proprio sistema al litio delle batterie al piombo più economiche per raggiungere una determinata capacità in kilowattora?

Tutte domande importanti con una risposta tutt'altro che definita: dipende. È più facile e meno rischioso attenersi a un'unica chimica, ma esistono alcune soluzioni alternative.

Gordon Gunn, ingegnere elettrico presso Freedom Solar Power in Texas, ha affermato che probabilmente è possibile collegare tra loro batterie al piombo e al litio, ma solo tramite accoppiamento in corrente alternata.

"Non è assolutamente possibile collegare batterie al piombo e al litio allo stesso bus CC", ha affermato. "Nella migliore delle ipotesi, le batterie si distruggerebbero, nella peggiore... un incendio? Un'esplosione? Una lettura del continuum spazio-temporale? Non lo so."

K. Fred Wehmeyer, vicepresidente senior dell'ingegneria presso la US Battery Manufacturing Co., azienda produttrice di batterie al piombo, ha fornito ulteriori chiarimenti.

"È possibile realizzarlo, ma non sarebbe semplice come aggiungere batterie al piombo-acido al sistema di batterie al litio. I due sistemi funzionerebbero essenzialmente in modo indipendente", ha affermato Wehmeyer. "Il sistema di batterie al litio dovrebbe comunque essere controllato da un proprio BMS con un proprio caricabatterie e regolatore di carica. Il sistema di batterie al piombo-acido avrebbe bisogno di un proprio caricabatterie e/o regolatore di carica, ma non di un BMS. I due sistemi potrebbero alimentare carichi equivalenti in parallelo, ma potrebbe essere necessario un qualche tipo di controllo per allocare in modo sicuro la distribuzione del carico tra le due tipologie di batterie."

Troy Daniels, responsabile dei servizi tecnici del produttore di batterie LFP SimpliPhi Power, sconsiglia di mescolare batterie con la stessa composizione chimica, per non parlare di batterie con composizioni chimiche diverse, all'interno di un singolo sistema, pur riconoscendo che è possibile farlo.

"Un paio di modi per combinare i due sistemi potrebbero essere quello di avere due sistemi isolati (sia il caricabatterie che l'inverter) che condividano un carico comune o addirittura si dividano i carichi elettrici necessari", ha affermato. "Si potrebbe anche utilizzare un interruttore di trasferimento; tuttavia, ciò significherebbe che solo un set di batterie o un tipo di batteria alla volta potrebbe caricarsi o scaricarsi e probabilmente il trasferimento dovrebbe essere manuale."

Separare i carichi e configurare due sistemi è spesso un'operazione più complessa di quanto molti siano disposti ad affrontare.

"Alla Freedom Solar non abbiamo mai preso in considerazione un sistema ibrido litio/piombo-acido perché non sarebbe un'aggiunta economica, e cerchiamo di mantenere semplici i nostri impianti di batterie utilizzando un solo tipo di batteria e un solo prodotto", ha affermato Josh Meade, ingegnere e responsabile della progettazione.

C'è un'azienda che sta cercando di semplificare la combinazione delle due tecnologie chimiche. Il produttore di dispositivi di alimentazione portatili Goal Zero offre la Yeti Portable Power Station, una stazione di alimentazione portatile al litio che può essere utilizzata come sistema di backup parziale per la casa. La Yeti 3000 è una batteria al litio NMC da 3 kWh e 32 kg (70 libbre) in grado di alimentare quattro circuiti. Se è necessaria maggiore potenza, Goal Zero offre il modulo di espansione Yeti Link, che consente di aggiungere batterie al piombo-acido. Esatto: la batteria al litio della Yeti può essere abbinata a una batteria al piombo-acido.

“Il nostro serbatoio di espansione è una batteria al piombo-acido a ciclo misterioso. Questo permette di utilizzare l'elettronica dello Yeti [sistema a base di litio] ma di espandere la capacità della batteria”, ha affermato Bill Harmon, direttore generale di Goal Zero. “Con una capacità di 1,25 kWh ciascuna, è possibile aggiungere tutte le batterie al piombo-acido che si desiderano. Il cliente può semplicemente collegarle. Improvvisamente si ottiene la portabilità di una batteria al litio e la convenienza delle batterie al piombo-acido che si trovano a casa.”

I problemi principali quando si tenta di collegare batterie al litio e al piombo-acido sono le loro diverse tensioni, i profili di carica e i limiti di carica/scarica. Se le batterie hanno tensioni diverse o si scaricano a velocità differenti, la corrente si disperderà rapidamente tra di esse. Questa rapida dispersione di corrente provoca surriscaldamento e compromette l'efficienza del ciclo di vita della batteria.

Goal Zero gestisce questa situazione con il suo dispositivo Yeti Link. Yeti Link è essenzialmente un sofisticato sistema di gestione della batteria, progettato per la batteria al litio Yeti originale, che gestisce la tensione e la carica tra le diverse tipologie di batteria.

"Yeti Link regola il trasferimento di energia tra le batterie", ha affermato Harmon. "Garantiamo una protezione sicura, in modo che la batteria al litio non si accorga nemmeno di essere collegata a una batteria al piombo-acido."

Lo Yeti 3000 potrebbe essere più piccolo delle tradizionali batterie domestiche al litio (i modelli LG Chem, Tesla e Sonnets hanno in genere almeno 9,8 kWh di potenza), ma è proprio questo il suo punto di forza, ha affermato Harmon. E se qualcuno riuscisse ad aumentarne la capacità fino a 9 kWh con delle batterie al piombo più economiche e a portarsi dietro la batteria al litio in campeggio o durante un picnic, perché no?

"Il nostro sistema è pensato per tutte le persone del Paese che non hanno 15.000 dollari da investire in un impianto di accumulo energetico. E una volta terminato, tutto ciò che devo fare è installare un dispositivo permanente nella mia casa", ha affermato Harmon. "Yeti è per coloro che sono vulnerabili riguardo a come spendono i loro soldi. Il nostro sistema costa 3.500 dollari in totale, installazione inclusa."

Goal Zero è giunta alla sua quinta generazione di prodotti, quindi è fiduciosa nelle sue capacità di combinazione litio-piombo. Tuttavia, per molti altri che non si sentono a proprio agio nel mescolare direttamente le chimiche delle batterie, è possibile installare due sistemi isolati e indipendenti nella stessa azienda o abitazione, a condizione che l'installazione venga eseguita da un elettricista professionista.

"Un modo più semplice e sicuro per aggiungere capacità di accumulo a basso costo a un sistema al litio esistente sarebbe quello di suddividere i carichi e assegnarli separatamente ai due sistemi di batterie", ha affermato Wehmeyer di US Battery. "In entrambi i casi, l'operazione dovrebbe essere eseguita da un professionista qualificato per garantire la sicurezza."