Capacità batteria fotovoltaico: nominale, utile e calcolo

Sull’etichetta di un accumulo c’è un numero grande, per esempio 5,12 kWh. Quel numero descrive l’energia chiusa nelle celle a piena carica e resta lontano da quella che troverai davvero alla presa. Fra i due valori stanno la profondità di scarica ammessa, le perdite di conversione e il decadimento degli anni. Questa guida mette in fila i passaggi e mostra come si arriva alla cifra che conta.

I tre numeri che si chiamano tutti «capacità»

La confusione nasce dal fatto che la stessa parola viene usata per grandezze diverse, e le schede tecniche raramente lo chiariscono.

La capacità nominale è l’energia contenuta nelle celle quando sono cariche al cento per cento. È il valore commerciale, quello che finisce nel nome del prodotto. Il Marstek Venus E 3.0 si chiama così per i suoi 5.120 Wh nominali.

La capacità utile è la parte che il sistema di gestione ti permette di prelevare. Il software di bordo tiene una riserva per proteggere le celle da una scarica profonda, e la percentuale che ti lascia è la profondità di scarica ammessa.

La capacità disponibile alla presa è quello che esce dall’apparecchio dopo le conversioni. È il numero che conta per la bolletta, ed è sempre il più basso dei tre.

Da amperora a kilowattora: la conversione che serve sempre

Molte schede tecniche, soprattutto nel mondo delle batterie a 12 e 24 V, dichiarano la capacità in amperora. Quel numero da solo non dice quanta energia c’è dentro.

kWh = amperora × tensione nominale ÷ 1.000

Cento amperora a 51,2 V danno 5,12 kWh. Gli stessi cento amperora a 12,8 V ne danno 1,28, cioè un quarto. La tensione nominale dipende da quante celle sono collegate in serie: una cella al litio ferro fosfato sta a 3,2 V, quindi un pacco «12 V» ne ha quattro e vale 12,8 V, uno «48 V» ne ha sedici e vale 51,2 V.

Confrontare due batterie sugli amperora è quindi privo di senso se le tensioni sono diverse. Il tema si presenta soprattutto quando si guardano batterie nate per il camper accanto ad accumuli domestici: la guida sulla batteria per pannelli solari 12 V affronta il caso specifico, dove il piombo cambia ancora le carte in tavola.

La profondità di scarica: quanto puoi davvero prelevare

Nessun sistema svuota le celle fino a zero, perché la scarica profonda accorcia la vita della chimica. La percentuale ammessa si chiama profondità di scarica, spesso abbreviata in DoD dall’inglese.

Sulle celle al litio ferro fosfato, che dominano oggi il mercato dell’accumulo, la profondità di scarica dichiarata sta fra il 90 e il 100 per cento. Marstek indica il 90 per cento per i propri accumuli, quindi 2,30 kWh utili sui 2,56 nominali del Jupiter C+. BigBlue dichiara oltre 6.000 cicli con lo stesso 90 per cento.

Sulle chimiche al piombo la differenza è drammatica. I dati Victron per le AGM Deep Cycle indicano circa 400 cicli all’80 per cento di profondità di scarica, 600 al 50 per cento e 1.500 al 30 per cento: la batteria dura a lungo solo se la usi per un terzo. È la ragione per cui il piombo è uscito dal mercato dell’accumulo domestico, come racconta la guida su quanto durano le batterie del fotovoltaico.

Una nota sulla lettura delle schede. Alcuni produttori dichiarano la profondità di scarica, altri la capacità residua a fine vita, e i due numeri sembrano simili senza esserlo. «Oltre 6.000 cicli al 90 per cento di profondità di scarica» descrive quanto profondamente puoi usarla; «oltre 6.000 cicli con il 70 per cento di capacità residua» descrive quanto ne resterà alla fine. Quando una scheda ne dichiara uno solo, l’altro resta ignoto.

Le perdite di conversione: l’energia che sparisce nel viaggio

Un kilowattora che entra nella batteria non è un kilowattora che ne esce. Il rendimento di andata e ritorno misura questa differenza e comprende l’elettronica di potenza, il sistema di gestione e la chimica delle celle.

I valori tipici si dividono per architettura. Un accumulo accoppiato in corrente continua, che intercetta i moduli prima dell’inverter, rende fra il 90 e il 95 per cento. Uno accoppiato in corrente alternata, che si collega a una presa, converte due volte in più e scende all’85-90 per cento. Il confronto completo, con il conto di quanto pesa in euro, sta nella guida all’accumulo fotovoltaico AC.

Le schede vanno lette con sospetto quando dichiarano un solo verso. Marstek indica per il Venus E 3.0 «oltre il 93,5 per cento» da batteria a corrente alternata: quel numero descrive la sola scarica, e il ciclo completo comprende anche la carica.

C’è poi una voce che quasi nessuno dichiara e che pesa più delle perdite di conversione su un impianto piccolo: il consumo dell’elettronica in stand-by. Un apparecchio che assorbe 15 W ventiquattro ore al giorno consuma 131 kWh l’anno, cioè metà del surplus annuo di un kit da balcone. Marstek non pubblica questo dato per i propri accumuli, ed è una delle poche assenze che meritano una domanda al venditore.

Capacità e potenza sono due grandezze diverse

Un errore ricorrente consiste nel leggere i kilowattora e aspettarsi che descrivano anche quanto la batteria riesce a erogare. Sono due cose distinte, e il numero che le lega si chiama C-rate.

Il C-rate è il rapporto fra la potenza e la capacità. A 1 C una batteria si svuota in un’ora, a 0,5 C in due, a 0,25 C in quattro.

La riga in fondo mostra il caso che sorprende di più. Il WattCycle contiene cinque volte l’energia dello STREAM AC e non eroga un watt in più di un Venus E: la sua capacità serve a durare a lungo, e la potenza di punta resta quella di un apparecchio cinque volte più piccolo. Chi cerca di reggere forno e piano a induzione insieme trova la risposta nella riga della potenza.

Sui sistemi da balcone il discorso si semplifica, perché il limite degli 800 W del regime semplificato italiano taglia comunque la potenza in uscita verso casa. Un accumulo che potrebbe erogare 2.500 W va limitato via software, e il C-rate effettivo scende di conseguenza.

Quanto dura una carica: il calcolo dell’autonomia

La domanda pratica è quasi sempre la stessa: quante ore copre questa batteria? Il calcolo ha due ingredienti.

Ore di autonomia = capacità utile ÷ potenza assorbita

Il carico di base di un appartamento italiano, cioè frigorifero, congelatore, router, allarme e apparecchi in stand-by, si colloca fra 100 e 250 W continui. Su quel valore si costruiscono i conti realistici.

I numeri della colonna centrale spiegano perché quasi tutti gli accumuli da balcone stanno fra 1,9 e 2,6 kWh: quella taglia copre una notte intera di carico di base, che è esattamente il compito per cui esistono. Le colonne laterali mostrano invece i due estremi: con soli 150 W di consumo una batteria da 5 kWh copre più di un giorno, con un carico da 800 W la stessa batteria si esaurisce prima di cena.

Per misurare il proprio carico di base senza stime serve un wattmetro da presa sui singoli apparecchi, oppure un misuratore al quadro che legge tutta la casa.

Cosa toglie capacità con gli anni

La capacità di una batteria scende lungo due orologi che corrono insieme, e quello che arriva per primo decide la fine della vita utile.

Il conteggio dei cicli è quello che i produttori dichiarano: 6.000 cicli con almeno il 70 o l’80 per cento di capacità residua è la formula più diffusa nella categoria. Su un impianto da balcone che compie 150-250 cicli l’anno quei 6.000 cicli coprirebbero venticinque anni e più.

L’invecchiamento calendariale corre comunque, anche a batteria ferma, e non compare quasi mai nelle schede. È la ragione per cui le garanzie commerciali si fermano a dieci o dodici anni pur dichiarando migliaia di cicli: su un impianto piccolo il limite pratico lo fissa l’età delle celle.

Tre fattori accelerano entrambi gli orologi. Il calore, che è il nemico principale delle celle al litio e rende sconsigliabile l’installazione al sole diretto. Il freddo sotto zero, che impedisce la carica: i modelli pensati per stare fuori integrano un riscaldamento, come lo STORCUBE S1000 Pro che dichiara così un funzionamento fino a -20 °C. E la permanenza a carica piena o vuota, che stressa le celle più di un ciclo completo.

Quale capacità serve davvero dietro un impianto da balcone

Qui il ragionamento si ribalta. Il punto di partenza è quanta energia avanza davvero ogni giorno.

Un kit da 880 Wp montato in verticale a Roma produce circa 879 kWh l’anno secondo i dati PVGIS, e circa il 70 per cento viene consumato nell’istante in cui nasce. Restano 263 kWh l’anno che escono verso il contatore, cioè 0,72 kWh al giorno di media, concentrati nei mesi caldi.

Quel surplus è il tetto assoluto di quello che una batteria può recuperare. Il modello di calcolo riportato nella guida al fotovoltaico da balcone con accumulo mostra che oltre i 2 kWh di capacità utile la curva si appiattisce del tutto: batterie da 3 e da 5 kWh recuperano gli stessi 236 kWh all’anno di una batteria da 2, e costano di più.

Le eccezioni che giustificano una taglia grande sono due e vanno verificate prima di spendere. Un impianto oltre i 2 kWp, tipico di un terrazzo o di un giardino, produce surplus sufficiente a riempire 4 o 5 kWh nei mesi da aprile a settembre. E una tariffa a fasce marcate, che rende conveniente caricare dalla rete di notte per usare l’energia la sera: in quel caso la capacità lavora tutti i giorni dell’anno, meteo compreso.

Le sei righe da cercare in una scheda tecnica

Quando due prodotti sembrano equivalenti, la differenza sta quasi sempre in queste voci.

• Capacità nominale e profondità di scarica: se manca la seconda, la prima è un numero senza contesto
• Rendimento di andata e ritorno: e in quale verso è misurato, perché il valore della sola scarica è più alto del ciclo completo
• Potenza massima in carica e in scarica: dividendola per la capacità ottieni il C-rate e capisci quanto la batteria è veloce
• Cicli dichiarati e capacità residua: i due numeri vanno letti in coppia, per esempio 6.000 cicli al 70 per cento
• Temperatura di esercizio, distinta fra carica e scarica: sotto zero le celle al litio accettano scarica ma non carica, salvo riscaldamento integrato
• Consumo dell’elettronica in stand-by: raramente dichiarato, e su un impianto piccolo pesa più delle perdite di conversione

Il verdetto

Il percorso dai 5,12 kWh dell’etichetta ai 4,31 kWh alla presa toglie il 16 per cento, e dopo dieci anni di servizio la stessa batteria ne consegnerà circa 3,45. Sono numeri da mettere in conto prima dell’acquisto, perché nessuna scheda commerciale li presenta in fila.

La regola pratica che riassume tutto: moltiplica la capacità nominale per 0,85 e avrai una stima onesta dell’energia che userai davvero nei primi anni. Su un impianto da balcone confronta poi quel risultato con il surplus giornaliero disponibile, che raramente supera i 2 kWh: se la batteria è più grande del surplus, i kilowattora in eccesso resteranno vuoti tutti i giorni e continueranno a costare.

Sul passo successivo, cioè quanto viene a costare ogni kilowattora che attraversa davvero la batteria nella sua vita utile, il conto completo sta nella guida alla batteria per impianto fotovoltaico.