Il pannello solare e la batteria: la guida completa

 

L’energia solare è in crescita. Che sia sul tuo tetto o in tasca con Sunslice, è utile poter calcolare quanto tempo impiegherà una batteria a caricarsi con un pannello solare, in base alla sua capacità e alla potenza del pannello.

 

Questa guida spiegherà in dettaglio i calcoli che si applicano sia a un caricatore solare portatile sia a un’installazione più grande.

 

Watt peak, wattora, mAh...: orientarsi tra le unità

Comprendere le unità è il primo passo. Una volta capito, sei già a metà strada.

Tutta la spiegazione che segue si basa sul concetto di potenza elettrica. La potenza elettrica misura un flusso di energia elettrica ed è misurata in Watt [W].

 

 

Le unità relative al pannello solare:

Proprio come compriamo il cibo in euro per chilogrammo [€/kg], i pannelli solari si acquistano in euro per Watt peak [€/Wp]. I produttori devono quindi misurare la potenza di picco dei loro pannelli solari secondo uno standard internazionale di misurazione: lo STC (standard testing conditions). Queste condizioni sono fissate a 1000W/m², a una temperatura di 25°C, corrispondenti a condizioni ottimali.  

 

Watt peak [Wp]: La potenza elettrica massima che un pannello solare può raggiungere, in condizioni di laboratorio. Questo è il valore presentato quando si vende un sistema o prodotto solare.

Watt [W]: La potenza elettrica effettiva erogata dal tuo pannello solare. Infatti, tra le misurazioni di laboratorio e ciò che otterrai nella realtà, la differenza può essere significativa.

 

Infatti, un pannello solare è sensibile al calore e all’intensità luminosa a cui è sottoposto. Un pannello solare con una potenza di picco dichiarata di 100Wp potrebbe fornire una potenza di 30W o meno, se anche solo una piccola nuvola passa sopra, se il pannello non è inclinato correttamente, se fa molto caldo, ecc.

La potenza di un pannello solare non è la stessa della potenza del sole. La potenza effettiva del tuo pannello solare è quindi abbastanza diversa dalla potenza nominale per cui hai pagato.

 

Unità relative alla batteria

Una batteria immagazzina una carica elettrica tramite un processo chimico reversibile. Iniettando energia nella batteria, questa si ricaricherà, più o meno rapidamente a seconda della potenza (flusso di energia) iniettata.

 

Watt [W]: Misura la potenza elettrica che entra o esce dalla batteria - direttamente correlata alla sua velocità di carica e scarica. Una batteria esterna Sunslice Gravity 20, per esempio, erogherà fino a 18W durante la ricarica di uno smartphone.

Watt ora [Wh]:Una misura della capacità totale della batteria. Moltiplicando una portata di corrente per una durata, si ottiene una capacità. Quindi questa misura indica per quante ore la batteria sarà in grado di fornire una certa potenza. Per esempio, una batteria esterna Sunslice Gravity 20 ha una capacità di 74Wh, quindi sarà in grado di caricare un dispositivo per 4,11 ore con 18W di potenza, o per 7,4 ore con 10W di potenza in uscita.

Milli-Ampere Ora [mAh]: Un'altra misura della capacità della batteria, spesso usata per capacità più piccole come una batteria esterna - powerbank. Può anche essere convertita in Wh.

 

Come convertire Ah in mAh e in Wh.

Come suggerisce il nome, le Ampere-ora sono la moltiplicazione di una corrente (Ampere) e una misura di tempo (ora). È quindi la quantità totale di carica accumulata quando una certa corrente (flusso di elettroni) viene erogata per un certo tempo.

Il concetto di Ampere-ora è però leggermente fuorviante, perché omette un dettaglio fondamentale: a quale tensione? Infatti, questa informazione è spesso indicata altrove (es. batteria 12V - 100Ah) o addirittura implicita (per le batterie al litio, la tensione operativa media è 3,7V). Senza questa informazione, è impossibile determinare la capacità della batteria e confrontarla con altri modelli.

Per calcolare la capacità in Wh, moltiplica il valore in Ampere-ora per la tensione per ottenere la capacità della batteria:

P= V∙I

P∙t=(V∙I)∙t

Watt∙ora=Volt∙Ampere∙ora

 

Che dire dei mAh?

Un milliampere è semplicemente un millesimo di ampere. Quindi puoi convertire una capacità data in mAh in Wh facendo:

Watt∙ora=Volt∙(milliampere∙ora)/1000

 

Quindi dovrai trovare la tensione della batteria affinché il calcolo sia corretto. Per la maggior parte dei dispositivi elettronici che funzionano con batterie al litio, questo valore di riferimento sarà 3,7V.

Esempio: La batteria solare portatile Sunslice Photon ha una capacità di 4.000 mAh e funziona con una batteria al litio da 3,7V. La capacità in Wh è quindi

3,7 V × (4000 mAh)/1000 = 14,8 Wh

Poiché la maggior parte dei dispositivi funziona con una singola cella al litio da 3,7V, puoi confrontare le misure in mAh tra loro senza problemi. Non appena confronti dispositivi che funzionano con fonti di alimentazione diverse, dovrai convertire in Wh.

Esempio:La Gravity 500 Stazione di Ricarica per Van/Batteria Solare Esterna ha una batteria da 135.000 mAh, che equivale a 500Wh. Per confrontarla con una batteria per auto da 12V-74Ah, puoi calcolare la capacità: 12V x 74Ah = 888Wh.

 

Quanto tempo ci vuole per caricare la mia batteria solare portatile?

 

Ora che hai padroneggiato i concetti e le unità, puoi calcolare quanto tempo ci vuole per caricare la tua batteria solare portatile:

tempo necessario per la ricarica [h] = capacità della batteria [Wh]
potenza del pannello solare [W]

 

Tuttavia, molto probabilmente avrai a disposizione la misura della potenza di picco del pannello solare, non la misura della potenza effettiva che produce nelle condizioni a cui è esposto. Questo calcolo ti darà quindi il tempo minimo di ricarica, possibile solo se è esposto in condizioni ottimali.

 

Tra teoria e realtà: ciò che devi sapere

 

I calcoli presentati sopra permettono stime in un mondo perfetto. Purtroppo, sappiamo tutti che la realtà è molto più complessa e che le sfumature del mondo reale tendono a far divergere teoria e pratica.

Pannelli solari:

Un pannello solare è sensibile a diversi fattori.

Il fattore principale è l'intensità luminosa che riceve. Fortunatamente, il sole splende (più o meno) costantemente, e la terra riceve 1360 W/m² fuori dalla sua atmosfera. Ma l'intensità luminosa che raggiunge la superficie terrestre può essere notevolmente ridotta e varia a seconda di

• La posizione geografica
• La stagione
• L'ora del giorno
• L'orientamento del pannello solare rispetto al sole
• Il meteo (nuvole, umidità)

 

Il secondo fattore secondario, ma comunque importante, è la temperatura. Infatti, le prestazioni dei pannelli solari diminuiscono con l'aumento della temperatura. La temperatura del pannello solare dipenderà da:

• Dall'intensità luminosa che riceve
• Dalla temperatura dell'aria circostante
• Dal vento
• Se il pannello solare è ben ventilato sul retro

 

Infine, alcune caratteristiche del pannello solare influenzeranno la sua potenza erogata:

• La pulizia del pannello solare
• La scelta del materiale che copre la cella solare
• L'età del pannello solare
• La qualità delle celle e la resistenza alle micro-fratture
• Le perdite ohmiche interne durante la raccolta e la trasmissione dell'energia.

 

Batterie

Le batterie sono meno sensibili all'ambiente rispetto ai pannelli solari. Tuttavia, ecco alcune cose importanti da sapere sulle batterie:

Perdite di conversione

Una batteria esterna portatile (powerbank) storicamente si ricarica con una tensione di 5V per funzionare con i protocolli USB (recentemente anche con tensioni più alte come 9V e 12V). Tuttavia, la cella al litio richiede una tensione intorno a 3,7V. Per non danneggiare la cella al litio, è necessario convertire la tensione da 5V a 3,7V tramite un circuito di conversione. Quando la batteria si scarica, questo processo si inverte, e la tensione deve essere aumentata da 3,7V a 5V per caricare un dispositivo portatile.

Purtroppo questa conversione è accompagnata da perdite, e parte dell'energia immagazzinata nella batteria andrà persa.

Inoltre, quando il dispositivo si ricarica dalla tua batteria esterna portatile, dovrà abbassare la tensione per ricaricare la propria batteria, il che comporterà ulteriori perdite.

Queste perdite dipendono dalla qualità del circuito di controllo integrato nel prodotto. Un prodotto economico sarà spesso soggetto a un circuito meno ottimizzato.

Velocità di carica

Più velocemente la batteria si scarica, maggiore sarà la sua corrente di uscita. Un aumento della corrente di uscita creerà anche perdite interne più elevate, il che significa che ci sarà meno energia da trasmettere al tuo smartphone o ad un altro dispositivo portatile. Avere una batteria che carica i tuoi dispositivi più lentamente ha quindi un vantaggio in questo senso.

 

 

Quanta capacità dovrebbe avere la mia batteria esterna devo caricare il mio smartphone?

Puoi stimare la capacità più adatta a te cercando la capacità della batteria che accompagna il tuo smartphone. Una rapida ricerca su Google ti aiuterà a trovare questa informazione.   

Una volta trovata questa informazione, determina quante volte vuoi che la batteria possa caricare il tuo telefono. Puoi quindi applicare la seguente formula:

 

Capacità desiderata = capacità del tuo smartphone × numero di ricariche × 1,25

Esempio: Un iPhoneX ha una batteria da 2716mAh e vuoi una batteria esterna che possa caricarlo almeno 2 volte. Quindi la capacità di cui hai bisogno è 2716 × 2 × 1,25 = 6790 mAh.

 

Quante volte la mia batteria esterna sarà in grado di caricare il mio telefono?

Al contrario, puoi anche calcolare quante volte ti aspetti che la batteria carichi il tuo dispositivo, facendo il ragionamento inverso. 

numero di ricariche = Capacità della mia batteria esterna
capacità del tuo smartphone × 1,25

Esempio: Vuoi acquistare una Sunslice Gravity 20 batteria esterna portatile con una capacità di 20000 mAh. Sarà in grado di caricare un iPhoneX 20'000 / 2'716 / 1,25 = 5,89 volte.   

 

L'importanza dell'efficienza del pannello solare

 

Una delle caratteristiche più discusse nel mondo dei pannelli solari è l'efficienza energetica. Ma cos'è esattamente?

 

L'efficienza di un pannello solare è definita come la potenza che un pannello solare sarà in grado di generare dalla potenza luminosa che gli viene fornita:

Efficienza = potenza elettrica generata dal pannello solare [W/m²]
potenza della luce incidente [W/m²]

 

Poiché si tratta di un rapporto tra flussi di potenza e stiamo dividendo Watt/m² per Watt/m², l'efficienza non ha unità di misura. Si dice che sia adimensionale.

 

Sappiamo che la potenza della luce incidente è determinata dall'ambiente e quindi varia tra 1360W/m² (in alta quota, senza nuvole) e 0W/m² (di notte). Questa variabile è quindi fuori dal nostro controllo.

L'efficienza del pannello solare determinerà quindi la quantità di energia elettrica prodotta per metro quadrato. Un pannello con un'efficienza del 20% richiederà quindi metà dell'area per produrre la stessa quantità di un pannello con un'efficienza del 10%.

Perché non scegliere comunque la massima efficienza?

Un pannello solare con buona efficienza generalmente costerà di più rispetto a un pannello con efficienza inferiore, a causa dei processi di produzione più recenti e complessi.

Esistono celle solari con efficienze fino al 40%. Non sono utilizzate su larga scala perché il loro prezzo per Watt può essere fino a 100 volte superiore rispetto ai pannelli residenziali. Non avrebbe quindi senso, poiché non sarebbero mai redditizie. Questo tipo di celle è usato solo in applicazioni dove dimensioni e peso sono i fattori più importanti, e il costo è secondario (come nei satelliti, per esempio).

Scegli quindi con saggezza in base alle tue esigenze. Possedere pannelli solari con una potenza inferiore non è necessariamente un male se hai abbastanza spazio sul tetto o sul terreno, poiché ti permetteranno di ridurre il prezzo totale dell'installazione e quindi di renderla redditizia più rapidamente. Naturalmente, devi considerare anche altri fattori come la qualità del pannello solare, la resistenza al calore, agli urti e la durata per fare la scelta migliore per la tua situazione.   

Da Sunslice, il nostro obiettivo è realizzare caricabatterie solari portatili ad alte prestazioni, ultra-compatti, leggeri, di buona qualità e allo stesso tempo accessibili.

Per la nostra batteria solare portatile Sunslice Photon e Sunslice Electron, abbiamo scelto celle monocristalline ad alta efficienza, più costose ma con maggiore rendimento e quindi in grado di produrre più energia per unità di superficie. Questo rende queste batterie solari portatili più compatte, leggere ed efficienti rispetto ai concorrenti.

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Per il nostro pannello solare flessibile portatile Fusion Flex, abbiamo scelto celle a tecnologia CIGS, che hanno un'efficienza leggermente inferiore rispetto al monocristallino, ma vantano la flessibilità e un peso molto più leggero. Questo ci permette quindi di ottenere un prodotto che, a parità di potenza, sarà leggermente più grande ma fino al 40% più leggero rispetto alla concorrenza.

 

 

Come calcolo la produzione del mio sistema solare?

 

Stai pensando di installare pannelli solari sul tuo tetto e vuoi stimare quanta energia produrranno, così da sapere quanto velocemente si ripagheranno? Ecco come fare:

Inizia individuando il potenziale solare dell'area in cui ti trovi sulla mappa qui sotto:

 

 

 

Questa formula ti permetterà di stimare rapidamente la produzione annua di elettricità che puoi aspettarti da un pannello solare correttamente orientato.

Ovviamente si tratta di una semplificazione, poiché servirebbero più parametri per ottenere un risultato preciso, ma fornisce una soluzione con un margine di errore di circa il 10%.

Esempio: in Belgio, dove il potenziale solare annuo è di 950 kWh/kWp, un impianto da 8 kWp produrrà annualmente 950 x 8 = 7600 kWh, ovvero 7,6 MWh.

Una volta calcolata la potenza del tuo impianto, potrai determinare il ritorno economico annuo del tuo impianto solare trovando il prezzo/MWh applicabile nel tuo paese.

Esempio: In Belgio, il prezzo per MWh è attualmente di 217 € IVA inclusa. Il nostro impianto belga che produce 7,6 MWh all'anno ci fa risparmiare quindi 217 x 7,6 = 1650 € all'anno. Se l'impianto è costato 15.000 €, si ripagherà in 9 anni e continuerà a farti risparmiare 1650 € all'anno per il resto della sua vita.

 

Quindi conviene avere pannelli solari?

Prendendo l'esempio del paragrafo precedente, si vede subito che un impianto solare, una volta redditizio, sarà vantaggioso dal punto di vista finanziario per tutta la sua vita utile. Gli impianti solari sono nella maggior parte dei casi garantiti per funzionare all'80% del loro valore iniziale dopo 20 anni, e possono anche superare questa durata. 

Il prezzo dell'elettricità dal tuo fornitore sulla rete elettrica è composto da 3 "costi" separati:

1. Il costo dell'elettricità stessa - circa 40%
2. Le tariffe di rete (costo di distribuzione) - circa 40%
3. L'IVA (per i privati) - 20% (in Francia). 

Generare la propria elettricità in loco evita quindi di pagare i costi di rete e l'IVA sull'elettricità autoconsumata. Inoltre, avere una propria fonte di energia permette di essere parzialmente indipendenti dalla rete e quindi autosufficienti in caso di blackout o disastro naturale.  

Non tutti i vantaggi: cosa devi sapere

A seconda delle scelte di installazione, può diventare un po' complicato. Infatti, se colleghi il tuo impianto solare alla rete, è probabile che tu immetta parte della tua elettricità nella rete quando non ne hai bisogno nel momento in cui viene prodotta.     

In precedenza, in Belgio, questa elettricità veniva riacquistata dalla rete (da qui il famoso "contatore che gira al contrario"), rendendo l'impianto solare redditizio non appena produceva elettricità. Tuttavia, negli ultimi anni la normativa è cambiata, e l'elettricità reimmessa nella rete non viene più riacquistata, ed è inoltre soggetta a una tassa di immissione, che riduce il ritorno economico del pannello solare. È quindi importante essere ben informati sulla regolamentazione vigente nella tua regione o paese. 

Per evitare questo, sono possibili due soluzioni:

1. Autoconsuma quanta più elettricità possibile prodotta - cioè, usa l'elettricità nel momento in cui viene prodotta (es.: fai partire la lavatrice a mezzogiorno quando il tempo è bello).
2. Conserva l'elettricità in eccesso in modo che nulla venga reimmesso nella rete. Per farlo, dovrai dotarti di un sistema di accumulo a batteria specializzato. 

 

Installazione di pannelli solari: puoi farlo da solo?

Dato l’alto costo di un impianto solare, è opportuno chiedersi se installarlo da soli sia più vantaggioso. In effetti, in alcuni casi lo è.

Installazione sul tetto

Se vuoi installare pannelli solari sul tetto della tua casa, è meglio rivolgersi a professionisti. Lavorare su un tetto richiede esperienza e attrezzature specializzate. Un errore nel montaggio dei pannelli solari potrebbe danneggiare il tetto e il sistema solare, senza contare i pericoli di cadute che possono essere mortali. 

Inoltre, il collegamento alla rete deve rispettare le norme elettriche, quindi è meglio che venga eseguito da un elettricista. 

Per un’installazione di questo tipo, sconsigliamo fortemente di farla da soli.

Installazione a terra

Una buona alternativa all’installazione sul tetto è costruire un impianto solare a terra. I rischi di caduta sono praticamente eliminati e la resistenza al vento dei pannelli solari sarà ridotta, permettendo a chi ha un’attitudine al fai-da-te di realizzare un impianto solare a costi ridotti. Su internet sono disponibili kit solari che forniscono pannelli, regolatori e possibilmente batterie. 

Naturalmente è necessario avere abbastanza spazio. Alcune regioni potrebbero anche richiedere un permesso di costruzione per questo tipo di installazione, quindi ricorda di informarti prima di intraprendere un progetto simile. 

Ancora una volta, se decidi di collegarti alla rete elettrica, ti consigliamo di assumere un elettricista. 

 

Pannelli solari per un capanno staccato, garage, caravan o tiny house

Avere accesso all’elettricità nel tuo capanno da giardino o tiny house è spesso essenziale. Tuttavia, spesso è limitante o addirittura impossibile tirare un cavo per accedere alla rete elettrica. Una piccola installazione solare può quindi rappresentare un’ottima alternativa!

Questo tipo di installazione può essere realizzato molto facilmente e rapidamente da te stesso, senza bisogno di conoscenze elettriche, grazie ai generatori solari di Sunslice. I nostri generatori solari tutto-in-uno offrono:

• Prese 220V - identiche alla rete elettrica
• Una batteria integrata ad alta capacità
• Porte USB e DC per alimentare i tuoi dispositivi, luci ecc.
• Una potente fonte di luce
• Regolatore solare MPPT integrato

Con una sola connessione, i pannelli solari si collegano alla batteria e permettono un’installazione completa a basso costo senza alcun costo o sforzo di installazione. 

Spero che questo articolo ti sia stato utile e che ora caricare una batteria con un pannello solare non abbia più segreti per te. Sentiti libero di condividere le tue impressioni nei commenti qui sotto, o inviaci i tuoi suggerimenti via email tramite il modulo di contatto del nostro sito!!