Consigli batterie acido - Accumulo per Fotovoltaico

[Diabo84]

Buonasera a tutti!

Volevo qualche consiglio, e dritta, per mantenere in efficienza delle batterie ad acido - automobilistico.

La situazione è questa:
- Impianto Off-Grid 3kw - accumulo 24v - fotovoltaico fino a 4kw
- 6 pannelli fotovoltaici 375w = 2250w
- 4 batterie 12v 100ah derivazione automobilistica uguali, acquistate in due momenti diversi a coppie

Sono consapevole che le batterie ad acido (no agm) non siano adatte a scariche profonde e cicliche, ma al momento non ho possibilità di passare ad un sistema LiPo. Sono collegate in serie di due e parallelate a coppie.
Queste batterie le ho acquistate per meno per di 160€ a coppia, dovevano servire come batterie tampone... ma provando ad utilizzarle come batterie di accumulo, ho avuto parecchia soddisfazione in termini di resa, questo fino a qualche giorno fa.

Normalmente erano in grado di mantenere oltre 1.5kw di carico per circa 20 minuti, il tempo necessario per il ciclo riscaldamento lavatrice, senza avere il minimo cedimento. Con le temperature di queste settimane, andando sotto zero per l'intera notte, ho notato un calo piuttosto marcato nelle prime ore del giorno. Non appena le temperature tornavano decenti, le batterie tornavano a reggere bene il carico, anche se con meno capacità. Negli ultimi giorni ho avuto un tracollo netto.

Le batterie sono correttamente cariche, mantenute in floating a 27v, con un consumo piuttosto marcato. Non appena arrivano dei carichi pesanti crollano nettamente fino al limite di 23v (11.5v per batteria) in pochissimi minuti. Ho provato a misurare singolarmente le batterie e trovo uno squilibrio di 0.5v tra le batterie connesse al + e quelle connesse al -. Mi spiego:
Singola batteria - 1 13.75v (collegata al polo positivo del 24v)
Singola batteria - 2 13.25v (collegata al polo negativo del 24v)

Entrambi i pacchi misurano 27v con eguale squilibrio.

Ho pensato che dipendesse da un accumulo di solfuri sugli elementi, quindi ho lanciato un equilibrazione (opzione del mio inverter) e mantenuto il floating a 29.2v per 60 minuti. Dopodichè ho escluso il consumo delle batterie (impostazione UPS) e le ho mantenute per 24 ore a 27v. Oggi ho nuovamente fatto equilibrazione a 29.2v e dopo circa un'oretta ho sentito un leggero odore di uova marce. Le batterie non si sono gonfiate, le temperature erano decisamente gelide, dagli sfiati sono uscite alcune gocce di liquido ma si sono perfettamente riprese, tornando a fornire un buona riserva di energia.

A questo punto mi chiedo... Sto agendo correttamente?
Rimango consapevole che non sono adatte al mio scopo, ma sto cercando di tirare fuori più "sangue" possibile da queste rape.

C'è qualche modo per mantenerle efficienti? Può essere utile scollegare le coppie di batterie in serie ed invertirle per ripristinare lo squilibrio all'inverso?

Ecco tutto, scusate la lunghezza del post ma ho cercato di essere il più chiaro possibile. Ringrazio chiunque possa aiutarmi, nel frattempo... buona serata!

Andrea

[Ferrobattuto]

Innanzitutto non c'è da preoccuparsi per i post lunghi, più si spiega meglio e meglio si capisce.
Forse non ho capito bene, ma non capisco di che capacità sono le batterie, quanti amperora (Ah), sarebbe il caso di specificarlo.
Le batterie migliori per accumulo fotovoltaico sono proprio quelle ad acido libero, sicuramente migliori delle AGM, e in quanto alle GEL direi per esperienza che sono da scartare assolutamente.
Le tue batterie sono poco adatte ad accumulo fotovoltaico perché sono batterie di tipo "automobilistico", non perché siano ad acido libero.
Le batterie auto non sono adatte ad essere "ciclate", ossia scaricate e poi ricaricate in continuazione, sull'auto servono solo per mettere in moto ed erogare forti spunti di corrente per pochissimi istanti, il resto del tempo "si riposano" e a tutto l'impianto provvede l'alternatore di bordo. Insomma, per la maggior parte del tempo "non fanno niente", e con tutto ciò non hanno ugualmente una vita lunghissima.
Qualsiasi tipo di batteria al piombo necessita di stare in ambiente a temperatura più costante possibile, se sono fuori o in un posto con forti variazioni termiche possono rovinarsi. Altra cosa da tenere in considerazione è la densità dell'acido che in caso di forti sbalzi di temperatura andrebbe rivista stagione per stagione, ma qui la cosa si fa complicata.
Un carico di 1500W ed oltre implica un assorbimento che tra una cosa e l'altra si aggira intorno ai 70A, per sopportarlo degnamente senza guastare le batterie servirebbe una capacità totale di almeno 350 - 400Ah. Di meno comporta una serie di "cicli" tra cariche e scariche che le deteriora rapidamente.
Se il tuo regolatore lo consente puoi impostare la tensione di fine carica (absorb) a 29 - 29,5V per 20 o 30 minuti, e la tensione di mantenimento (floating) a 28V. Le equalizzazioni, specie sulle batterie auto, vanno fatte con molta cautela, hanno piastre sottilissime che possono sfaldarsi facilmente.
Se puoi togliere i tappi controlla che durante la ricarica non ci sia circolazione di polveri o fanghi, nel qual caso possono iniziare a deteriorarsi.
0,5V di differenza su 24V nominali non sono preoccupanti, lo sarebbero invece se la differenza aumentasse. Prova a spostare le batterie collegate al positivo al posto di quelle collegate al negativo. Vedi se si riequilibrano, nel caso poi si può pensare alla causa. Ma potrebbe essere un caso, per piccole differenze di fabbricazione o meglio ancora di utilizzo precedente.

[Diabo84]

Buongiorno Ferrobattuto

Innanzitutto grazie mille per la risposta e le spiegazioni, sono molto preziose!

Dunque, sto utilizzando 4 batterie 12v 100Ah (850A), collegate a in serie 2 a 2 (24v) e parallelate. Entrambe le coppie hanno lavorato per 2 mesi pieni, mantenendosi cariche di giorno e scaricandosi la notte, facendo almeno 1 ciclo al giorno. Erano tutte a voltaggio ottimale e simile, solo dopo qualche settimana ho notato una differenza inferiore a 0.2v, quasi identico in entrambe le coppie.
Questo squilibrio, insieme alla perdita di capacità, è aumentato fino a misurare oggi 0.6v. In pratica le 2 positive erano a 12.5v mentre le 2 negative erano a 11.9v. Come puoi immaginare, non appena subivano un forte assorbimento, crollava il voltaggio.

Le ho scollegate, "shackerate" un pò, e invertite. Ora sono in carica, ho impostato floating a 28v e attivato nuovamente equilibrazione. Al momento lo squilibrio è calato a 0.4v mentre caricano. Se ho ben capito dovrebbe normalizzarsi fino a invertire la differenza.

Immagino che questo difetto possa provocare i problemi di prestazione, avendo all'interno della serie una batteria piena e una mezza scarica. E' corretto il ragionamento?

Per quanto riguarda l'acido, non sono in grado di aprirle e verificare, essendo sprovviste di manutenzione. Potrei tagliare le etichette e cercare di aprire i coperchi se necessario.

Ultima cosa, ho notato che in questi ultimi giorni le batterie si scaricavano molto rapidamente, in compenso tornavano al 100% in brevissimo. Avendole invertite, ho notato che il tempo di carica si è decisamente allungato. Dovrebbe essere una buona notizia, giusto?

Grazie, buona serata!

[Ferrobattuto]

Vedi se il divario di tensione diminuisce e se migliora qualcosa, ma credo di non poterti dare buone notizie: come spiegato nel mio post precedente la capacità delle tue batterie per gli assorbimenti che tu hai di solito è troppo bassa e le batterie subiscono continui cicli profondi di carica e scarica, per cui si stanno esaurendo velocemente. Le batterie auto di solito sono previste per 200 - 250 cicli completi (si intende scaricate completamente e ricaricate completamente), per cui le tue anche se non ne hanno subiti di profondi sicuramente stanno perdendo capacità ed efficienza.
Purtroppo in un impianto di energia solare ad isola il banco di accumulo è la parte più delicata e più costosa. Se sei fortunato nel surplus industriale puoi trovare delle batteria ad elementi singoli, ex muletto elettrico oppure ex UPS di grossa potenza di qualche industria.
Comunque sia mai usare batterie che non si possano rabboccare con acqua distillata. Prova a staccare l'etichetta superiore a quelle tue, forse sotto ci sono dei tappi sfilabili.

[Diabo84]

Dunque, aggiornamento rapido: non ha funzionato.

Oggi, dopo aver raggiunto carica piena, ho trovato nuovamente lo squilibrio... Tra l'altro, siamo oltre 0.7v.

Ho deciso di tentare un strada diversa, avendo un divario così ampio mi trovo con una batteria carica e una quasi scarica mentre l'inverter legge carica piena. Ho scollegato tutto e montato le 2 batterie cariche in serie, ho fatto lo stesso con le 2 scariche. I 2 banchi erano rispettivamente a 25.2v e 23.8v. Parallelati ho ottenuto 24.5v circa, ho poi messo tutto alla frusta mettendo 1.5kw di carico. Entrambi sono scesi a 23v, stabilmente, per diversi minuti. Togliendo il carico sono rientrato a 24.3v.

Ho attivato la ricarica dei banchi batteria e sta impiegando veramente parecchie ore per tornare in forma. Interrompendo l'operazione e scollegando il parallelo, ho trovato entrambi i pacchi allo stesso voltaggio.

Sembra che 2 batterie abbiano sofferto di una scarica più rapida, tenendole in serie con altre più in forma peggioro sensibilmente la loro condizione. Facendole lavorare assieme dovrei recuperare una carica più uniforme. Sono consapevole che in questo modo potrei peggiorare la condizione del pacco in forma, ma attualmente ho sensibilmente migliorato la situazione. Devo tenere monitorate tutte le batterie e controllarne i voltaggi.

Considera che attualmente potrei avere degli assorbimenti alti in particolari momenti, quando invece le giornate saranno più lunghe questi carichi verrano condivisi insieme ai pannelli solari, oltre 2kw di resa massima. Le batterie serviranno solo a tamponare le eventuali mancanze.

[Ferrobattuto]

Bene, vedi di tenere molto bassi i carichi notturni.

[Diabo84]

Buongiorno!

Torno per portare aggiornamenti sulla discussione. Dunque, siamo rimasti che avevo mischiato le coppie di batterie: le 2 con voltaggio basso assieme, le 2 con voltaggio alto come seconda coppia) mi trovo incredibilmente in buone condizioni. Scollegandole e lasciandole a riposo, entrambe le coppie rimangono con voltaggio simile, leggermente più basso la 1° coppia.

Sotto sforzo ho una bella riserva di potenza, quando il fotovoltaico si scollega ho parecchie ore di riserva prima di bypassare a rete e iniziare la ricarica. La sera/notte, dopo la disconnessione per basso voltaggio, inizia la ricarica da rete con 2A. In poche ore rientro a 26v e ritorno ad utilizzare le batterie. Uso questo modo per non lasciarle scariche per troppe ore e per essere sicuro che il giorno successivo siano operative (in caso di brutto tempo non vorrei ritrovarmi con batterie che restano scariche a lungo, magari per qualche giorno...)

Confermo di aver trovato una soluzione al mio guaio, naturalmente passerò ad un altro tipo di batteria quando avrò possibilità.

Grazie Ferrobattuto e grazie a tutti quelli che hanno letto. Se ci saranno novità le posterò qui, buona giornata!

Diabo84 - Andre