MANUALE DI MANUTENZIONE PER BATTERIE TROJAN ACIDO LIBERO
Manutenzione della batteria per sistemi fotovoltaici Stand Alone – OFF-GRID
Massimizza il ritorno dell’investimento, con la corretta cura del banco batterie.
La rapida crescita del fotovoltaico nei mercati di tutto
il mondo, ha stimolato una crescente attenzione sulle
batterie, come una componente chiave nella fornitura di
energia.
Selezionando il giusto tipo di batteria si può ottenere un
impatto significativo sulle prestazioni, durata e costo
totale del sistema fotovoltaico off-grid.
Il banco batterie in un impianto fotovoltaico off-grid
rappresenta spesso una notevole percentuale sul costo
complessivo dei componenti, così un attenta selezione
e corretta manutenzione delle batterie è importante al
fine di massimizzare il ritorno del vostro investimento.
Le Batterie immagazzinano, in corrente continua, l’energia
elettrica generata da fonti rinnovabili come solare, eolico,
idroelettrica ecc. in forma chimica. Poiché la produzione
delle fonti energetiche rinnovabili è spesso intermittente,
proprio per la loro natura, le batterie forniscono un
immagazzinamento di energia in modo da fornire una
fornitura relativamente costante per l’alimentazione
dei carichi elettrici, indipendentemente se il sole splende,
il vento soffia e il fiume scorre.
Le batterie utilizzate nei sistemi fotovoltaici off-grid
dovrebbero essere progettate per l’uso “deep-cycle”,
vale a dire la loro progettazione e costruzione ottimizzate
per scariche profonde e cicli di ricarica caratteristici
dei sistemi ad energia rinnovabile.
Le batterie a ciclo profondo tipicamente utilizzate in
sistemi da energia rinnovabilesi dividono in due gruppi
principali: al piombo acido (FLA) e al piombo acido con
valvole sigillate e regolate (VRLA).
La tecnologia FLA fornisce le migliori prestazioni cicliche
di tutti i tipi di batterie deep-cycle ed è l’opzione ideale
per la maggior parte delle applicazioni da fonti rinnovabili
dove l’obbiettivo chiave dell’intero sistema è il costo
dell’energia rapportato ciclo di vita delle batterie.
Tuttavia, per raggiungere il loro massimo potenziale di vita,
le batterie FLA richiedono una cura e una manutenzione
regolari nel tempo.
Sebbene la manutenzione è fondamentale per una
lunga vita un banco batteria, non sostituisce una scarsa
progettazione o uno scarso livello di installazione.
Nessun tipo di manutenzione regolare può compensare
gli effetti di un improprio dimensionamento o di un errata
installazione di un gruppo di batterie.
La cattiva progettazione o errata installazione può essere
pagata a caro prezzo, in quanto spesso si risolvono in
ulteriori acquisti di batterie.
Gli esperti di energie rinnovabili, progettisti e installatori
di sistemi off-grid svolgono un ruolo fondamentale nel
contribuire ad evitare i comuni problemi di progettazione
e cioè la scarsa durata delle batterie.
Una volta che un sistema è stato progettato e installato
correttamente, la ricarica giornaliera del gruppo batterie
è forse il fattore più importante che influenza la sua
longevità. Sia la sotto che la sovra-carica delle batterie
possono ridurre notevolmente la vita delle stesse.
È importante ottimizzare i sistemi per soddisfare i requisiti
di carico dell’applicazione, tenendo conto della natura
specifica delle fonti di ricarica disponibili.
Le batterie sono semplicemente dei dispositivi stoccaggio di
energia, quindi è di fondamentale importanza rispettare
i tre stadi di carica per ottimizzare la carica del gruppo di
batterie, indipendentemente dalla sorgente di ricarica.
Per i sistemi che si ricaricano solamente con fotovoltaico,
i regolatori di carica forniscono i mezzi per controllare i
parametri di carica della batteria e nei sistemi fotovoltaici
ibridi, che utilizzano un generatore di backup, spesso si
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utilizzano inverters combinati con caricabatteria per
fornire una ricarica supplementare del gruppo batterie,
le impostazioni di carica di questi dispositivi devono
essere impostati a seconda dei dati forniti dal produttore
di batterie e le relative raccomandazioni per consentire
una ricarica efficiente.
Le tre fasi di carica tipicamente associate con il quotidiano
ciclo di ricarica in una batteria FLA sono, bulk, absorption
e float della carica.
La carica bulk si riferisce ad un più alto tasso di carica
iniziale che porta una batteria ad uno stato dell’ 80% - 90 %
di ricarica completa e regolata a una predeterminata
tensione di set-point.
La carica absorption è lo stadio subito dopo la ricarica in
modalità bulk dove la corrente viene ridotta per evitare il
sovraccarico, pur mantenendo la batteria ad una tensione
di riferimento specifica per un periodo di tempo,
consentendo di completare l’ultimo 10% - 20% del
ciclo di carica.
La carica di float è la fase finale delle tre fasi di carica dove
la corrente di carica e la tensione sono ridotti a mantenere
una batteria completamente carica, fornendo quel tanto
che basta a compensare la carica per la scarica normale.
Poiché le variazioni di temperatura influenzano parecchio
le batterie, usando un sistema di caricamento con la
possibilità di misurare la temperatura della batteria si
farà in modo che le batterie riceveranno una carica ancor
più adeguata.
Consultare sempre, dal produttore delle batterie, le corrette
tensioni da utilizzare per i tre stadi di ricarica, così da fornire
la ricarica corretta per il nostro banco batterie.
Alcuni dispositivi sono programmabili, mentre altri possono
avere delle opzioni pre-programmate. In entrambi i casi
una non corretta impostazioni può ridurre la vita di una
batteria nel tempo.
Durante la ricarica delle batterie FLA viene prodotto
idrogeno. Questo rilascio di gas di idrogeno riduce il
livello dell’elettrolita nella batteria FLA e così è necessario
periodicamente rabboccarle con acqua distillata, necessaria
per garantire la massima durata delle batterie stesse.
L’acqua distillata dovrebbe essere aggiunta soltanto nelle
batterie completamente cariche che si trovano in modalità
di carica “float” .
I livelli degli elettroliti non dovrebbero mai essere in un
livello così in basso da esporre le piastre della batteria
all’aria. La Trojan consiglia di riempire le sue batterie FLA
finché il livello finale del elettrolita è un ottavo pollice (3
mm) sotto lo sfiato.
Molti installatori consigliano il riempimento delle batterie
su base mensile, ma la frequenza dipenderà da come si
usano le batterie e dalle temperature di esercizio.
Detto questo, i nuovi impianti devono essere controllati
frequentemente, anche ogni settimana, per poter stabilire
la frequenza di riempimento richiesta.
Con gli anni le batterie FLA aumentano il tasso di emissione
di gas e quindi richiedono più acqua distillata con regolare
frequenza. Indossare sempre indumenti di protezione
come guanti ed occhiali ecc., quando si lavora con le
batterie FLA, perché l’elettrolita è una soluzione di acido
e di acqua distillata, in modo da prendere le dovute
precauzioni per evitare il contatto con la pelle e con gli
indumenti.
Non è importante quanto spesso controlliamo il nostro
banco di batterie, ma è molto importante controllare
tensioni, livelli dell’elettrolita, densità dell’acido e una
routine di verifica delle connessioni terminali.
Un collegamento elettrico scadente, in qualsiasi parte il
sistema, se causato da un collegamento allentato o
corrosione, può portare ad uno scarso rendimento.
Utilizzare gli strumenti con manici isolati durante il serraggio
delle connessioni, le batterie possono facilmente fare
corto circuito collegando il terminale positivo col terminale
negativo. Per comprendere appieno i potenziali rischi
associati al lavoro della manutenzione sulle batterie,
consultare un professionista locale per l’assistenza.
E buona norma, valutare lo stato di carica di un banco
batterie FLA, come una normale procedura di manutenzione.
Si può determinare il corretto stato di carica “SOC” di un
banco batterie FLA prendendo la lettura della tensione, a
circuito aperto, del gruppo di batterie con un voltmetro
o prendendo la densità dell’acido “SG” per ogni singola
cella all’interno di una batteria, con un densimetro. La
densità dell’acido è ampiamente riconosciuto come il
miglior indicatore dello stato di carica di una batteria.
Sicuramente rilevare sia la tensione che la densità
dell’acido è un sistema ancor più accurato ed entrambi
questi valori devono essere rilevati in assenza di carichi,
con tutti ricarica sorgenti e carichi staccati dalla batteria.
Si consiglia di tenere un registro di manutenzione delle
batterie sul quale registrare le letture di tensione e densità
dell’acido nel corso del tempo.
Registrare le varie letture ci può aiutare nel capire eventuali
problemi futuri, ma aiuta anche a stabilire un piano
regolare di manutenzione che altrimenti non potrebbe
essere dato con la priorità che merita.
Quando si utilizza la tensione o la densità come mezzo
per la comprensione dello stato di carica della batteria,
consultare sempre le specifiche tecniche del costruttore
della batteria di riferimento. Non date per scontato che
tutte le batterie FLA hanno la stessa tensione o densità
per indicare una percentuale specifica dello stato di carica.
Per esempio, Trojan Battery Company, la linea Premium
Line di batterie FLA, che sono state ottimizzate per
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ciclo di vita massima nelle applicazioni delle energie
rinnovabili, impiegano un elettrolita con densità inferiore
maggior parte delle batterie FLA in commercio. Le Linee
Premium sono considerate al 100% dello stato di carica
con una lettura di densità di 1.280, mentre la linea Trojan
Industrial sono considerate al 100% dello stato di
carica con una lettura di densità di 1.260. Perché ci sono
variazioni tra batterie di produttori diversi e anche tra le
batterie di un unico produttore.
La carica di equalizzazione è un processo mediante il
quale le batterie FLA sono sovra-caricate di una maggiore
tensione per un determinato periodo di tempo.
Le batterie così, vengono equiparate al fine di prevenire
la stratificazione dell’elettrolita. Il processo riduce anche
solfatazione e incongruenze cellulari, che si sviluppano
nel tempo e riducono in generale l’efficienza del sistema.
Come per il rabbocco di acqua distillata, le batterie devono
essere in modalità di carica float (mantenimento) prima
della fase di equalizzazione. Il processo di equalizzazione
produce più idrogeno che in fase di ricarica normale,
quindi è opportuno fornire la massima ventilazione del
gruppo di batterie. Ci sono diverse scuole di pensiero
sulla la frequenza con cui le batterie FLA devono essere
equalizzate, e molti controller può essere programmato
per eseguire questa funzione automaticamente.
Molti comuni, eppure apparentemente minori, errori fatti
durante la progettazione dei sistemi di energia rinnovabile
contribuiscono a scarse prestazioni e accorciano la vita
del gruppo di batterie. Molto spesso, questi errori, provocano
danni maggiori in una banco di batterie perché questo
che sembra funzionare bene inizialmente.
Tuttavia, se non si raggiunge mai uno stato di piena carica
su base regolare i risultati sono, danni a lungo termine.
Un banco batterio che trascorre lunghi periodi di tempo
in condizioni di parziale stato di carica è potenzialmente
più probabile che essa avrà una ridotta
la vita.
Non esistono sistemi di energia rinnovabile uguali, data
l’ampia gamma di carichi, le condizioni ambientali e le
varie metodologie di dimensionamento che potrebbero
avere un impatto nell’approccio progettuale del sistema.
Analogamente, la durata della batteria FLA dipende da
una serie di fattori, molti dei quali sembrano difficili da
prevedere o controllare. Tuttavia, impegnarsi nella cura
e in un piano di manutenzione regolare nel tempo per
le batterie ed in un corretto dimensionamento di un
impianto fotovoltaico Stand alone è indispensabile per
un corretto investimento iniziale e per ammortizzare il
costo totale delle batterie al 100%.
Tuttavia le letture di densità devono essere utilizzate per
determinare se l’equalizzazione è veramente richiesta
così come se il processo di equalizzazione è stata
completamente completato. Le procedure step-by-step
variano a seconda della configurazione del sistema, la
fonte di carica e nella misura in cui la batteria è scarica ed
è stata mantenuta fino al punto di equalizzazione. Trojan
consiglia la compensazione quando la densità dell’acido
delle batterie scende sotto 1,250 per la Premium e 1,220
per la linea industriale, in tutte le celle o quando vi è una
gamma di densità 0,030 o più tra le celle.
Fare riferimento alle raccomandazioni del produttore e
tenere registrare tutte le letture è una buona chiave di
successo a lungo termine per sapere quando equalizzare
le batterie FLA.
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