La riduzione a valori pressoché irrisori degli incentivi per la cessione alla rete insieme alla diminuzione dei costi delle batterie hanno accelerato la diffusione delle soluzioni di accumulo per utilizzare nella propria casa l’elettricità solare autoprodotta. Tale condizione è ulteriormente favorita dall’attuale normativa sugli incentivi ECOBONUS  (D.L. 34/2020 – L.77/2020) che consente l’accesso alla detrazione del 110% anche per i sistemi di accumulo integrati negli impianti solari fotovoltaici.

Dal punto di vista della rete, gli accumulatori devono in primo luogo contribuire all’integrazione di una maggiore quantità di elettricità solare nella nostra rete elettrica, oltre a limitare l’oneroso ampliamento di quest’ultima. Inoltre con un costo aggiuntivo minimo è possibile rendere il sistema in grado di funzionare anche come alimentazione di emergenza in caso di un’interruzione di corrente.

In termini quantitativi con riferimento alla regola empirica di adeguamento delle dimensioni della batteria alla potenza dell’impianto risulta:
Capacità dell’accumulatore (kWh) = Potenza impianto FV (kWp) x 1,5.

Così, ad esempio per un impianto fotovoltaico da 6 kWp va installato un accumulatore da 9 kWh.

La durata di un sistema di accumulo va da una media di 5 anni per le batterie al piombo/gel e dai 2 ai 3 anni per quelle al piombo ed indicazioni su batterie al Litio Ferro Fosfato riferiscono di funzionamento anche sino a 10.000 cicli (vita utile circa 20 anni). Si può comunque dire che attualmente la vita utile si attesta attorno ai 10 anni con una capacità di accumulo residua è ancora almeno pari all’80% di quella iniziale portando a considerare uno sfruttamento massimo sino a circa 15 anni.

Le batterie per il fotovoltaico attualmente possono essere al PIOMBO oppure al LITIO-FERRO-FOSFATO (LIFEPO4) ed in generale, per poter fornire le migliori prestazioni elettriche, richiedono spazi o locali con caratteristiche ben precise. In generale, quando si è nell’impossibilità di disporre di un locale idoneo, non rimane che cercare un posto all’esterno, ma l’alloggiamento in interno è sempre da preferire. Il locale, in particolare, dovrà essere di dimensioni adeguate al volume delle batterie di accumulo, dovrà essere ben aerato ma al tempo stesso protetto dall’intrusione di insetti, acqua piovana, accumuli di neve, …, e dovrà essere coibentato in modo da mantenere all’interno una temperatura non eccessivamente rigida. Nello specifico, nel corso della carica normale – e ancor più in caso di sovraccarica – le batterie possono emettere idrogeno e ossigeno, i quali vengono rilasciati nell’atmosfera. Pertanto, quando il sistema di accumulo è collocato in un ambiente chiuso, può formarsi una miscela esplosiva se la concentrazione di idrogeno nell’aria supera il 4% in volume e per non superare un limite di sicurezza occorre garantire un’opportuna ventilazione. È comunque molto raro che una batteria esploda durante la normale ricarica se si trova in un’area ben ventilata. il maggiore pericolo deriva dal fatto che, quando la batteria è quasi completamente carica ma la carica sta ancora operando si produca una grande quantità di gas idrogeno: se il locale è ben ventilato, l’idrogeno si disperde e non raggiunge concentrazioni pericolose. L’idrogeno è esplosivo solo in concentrazioni molto elevate, che si possono formare sul soffitto del locale o sopra la batteria, ed in tal caso una fiamma o una scintilla nelle vicinanze può innescare una esplosione che scaglierebbe frammenti della batteria per la stanza. Inoltre, le batterie piombo-acido contengono acido solforico, che è altamente corrosivo, perciò occorre evitarne il contatto con la pelle, con i vestiti o con superfici che non si vogliono danneggiare. Pertanto, la cosa migliore, per le batterie ospitate in interno, è racchiuderle in un contenitore a tenuta e arieggiare quest’ultimo con un tubo ad aria forzata collegato con l’esterno.

La normativa antincendio correlata risulta:

• Nota DCPREV prot n. 1324 del 7 febbraio 2012: Guida per l’installazione degli impianti fotovoltaici – Edizione Anno 2012.
• Nota prot. n. 6334 del 4 maggio 2012: Chiarimenti alla nota prot. DCPREV 1324 del 7 febbraio 2012 “Guida per l’installazione degli impianti fotovoltaici – Edizione 2012”.
• Nota prot EM 622/867 del 18/02/2011: Procedure in caso di intervento in presenza di pannelli fotovoltaici e sicurezza degli operatori vigili del fuoco

Non vengono però riportati riferimenti specifici per gli ambienti destinati ai sistemi di accumulo. Pertanto le caratteristiche sono correlate principalmente alla portata d’aria minima per la ventilazione del luogo di installazione delle batterie che va calcolata secondo la norma CEI EN 50272-2 “Prescrizioni di sicurezza per batterie di accumulatori e loro installazioni” e EN 50272-3, specifica, in particolare, per quelle al piombo.

I luoghi di installazione delle batterie possono essere considerati sicuri ai fini delle esplosioni quando, con ventilazione naturale o forzata, la concentrazione di idrogeno viene mantenuta al di sotto di un opportuno limite di sicurezza. Il sistema di areazione deve essere in grado di effettuare il rinnovo dell’aria anche nelle parti superiori del locale, in quanto l’idrogeno, più leggero dell’aria, tende ad accumularsi in tali zone. È preferibile che la quantità di flusso d’aria per la ventilazione del locale sia assicurata dalla ventilazione naturale, anche se, nel caso in cui questa non possa essere attuata, è ammesso il ricorso alla ventilazione forzata. Nel caso di ventilazione naturale, al fine di assicurare la necessaria ventilazione, i locali devono disporre di due aperture, una per l’ingresso e una per l’uscita dell’aria.

Le dette norme EN 50272-2 e EN 50272-3 indicano come calcolare:

• la portata d’aria di ventilazione necessaria in un locale batterie;
• la superficie delle aperture di ventilazione che garantisce la suddetta portata d’aria.

La portata d’aria di ventilazione deve interessare la zona di ricarica delle batterie e pertanto le aperture devono trovarsi nelle medesima parte del locale dove ha luogo la suddetta ricarica. Dunque, se le aperture si trovano ad una distanza tale da non garantire alle batterie la prescritta ventilazione, occorre prevedere una ventilazione forzata localizzata,

La portata d’aria di ventilazione che evita la formazione di atmosfere esplosive si calcola con la formula:
Q = 0,05 x n x Igas x Crt / 1000
dove:
Q = portata d’aria di ventilazione (m3/h),
n = numero di elementi della batteria,
Igas = corrente che produce gas (mA/Ah),
Crt = capacità nominale della batteria (Ah).

Tabella B – Valori di Igas (mA/Ah) per le batterie di stazionarie.

	TIPO DI ACCUMULATORE
TIPO DI CARICA	APERTO AL PIOMBO	A VALVOLA AL PIOMPO	APERTO AL NICHEL-CADMIO
CARICA RAPIDA	20	8	50
CARICA IN TAMPONE	5	1	5

In assenza di indicazioni del costruttore, il valore della corrente Igas può essere ricavato dalla tabella B.
Quando nello stesso locale è presente più di una batteria, la portata di ventilazione deve essere calcolata come somma delle singole portate d’aria di ventilazione.

Al fine di garantire la portata d’aria sopra indicata attraverso la ventilazione naturale, nei locali batterie devono essere presenti aperture di sezione A complessiva pari a:
A = 28 x Q
dove:
A = sezione delle aperture di ventilazione (cm2),
Q = portata d’aria di ventilazione (m3/h).

La superficie A delle aperture va intesa “libera”, cioè al netto di eventuali ostacoli al flusso dell’aria (grigliature).

Se le batterie sono installate all’interno di un armadio, anche lo stesso armadio (oltre al locale batterie) dovrà essere dotato, nella parte superiore, di aperture di ventilazione di sezione A, idonee a garantire, all’interno di ciascuno scomparto, la portata d’aria Q.
Anche all’interno degli armadi possono infatti verificarsi problemi di accumulo di gas, in particolare in presenza di divisori interni.

La portata d’aria richiesta deve essere garantita mediante la ventilazione naturale; soltanto se questo non è possibile, si ricorre alla ventilazione forzata localizzata. Se l’impianto di ventilazione forzata è necessario, eventuali anomalie a tale impianto (ad es. assenza del flusso d’aria o abbassamento dello stesso al di sotto del valore minimo necessario) devono essere rilevate (mediante un flussometro o un relé amperometrico inserito sul circuito di alimentazione dell’aspiratore) e comportare il blocco, senza ritardo, dell’alimentazione elettrica dei caricabatteria. Non è, infine, necessario che l’estrattore sia di tipo Ex (antiesplosione), purché posto all’esterno della zona 1 (in proposito vedasi nel seguito).

Nelle immediate vicinanze di una batteria in carica, anche in presenza della ventilazione sopra indicata, le norme EN 50272-2 e EN 50272-3 prevedono l’esistenza di una zona pericolosa che, per le sue caratteristiche, deve essere classificata, secondo quanto previsto dalla norma EN 60079-10, come zona 1.
Tale zona si estende per la distanza d, indicata nel seguito, dalle sorgenti di emissione del gas della batteria (valvole della batteria stessa o aperture superiori di ventilazione di un armadio che contiene la batteria).
La distanza d varia secondo le caratteristiche della batteria e pertanto, in presenza di più tipi di batterie, deve essere individuata per ciascuna di esse.
La zona 1 complessivamente presente nel locale batterie è costituita dall’inviluppo delle zone 1 che si trovano entro la distanza d dalle sorgenti di emissione presenti nel locale.

Distanza d per batterie stazionarie (secondo la norma EN 50272-2)
La distanza d è individuata dalla seguente formula:
d = 28,8 x radice 3 di Igas x radice 3 di Crt

dove:
d = estensione della zona pericolosa (mm),
Igas = corrente che produce gas (mA/Ah),
Crt = capacità nominale della batteria (Ah).
Il valore della corrente Igas può essere ricavato, in assenza di indicazioni del costruttore, dalla sopraccitata tabella B.

La distanza d, che definisce la zona con pericolo di esplosione circostante una batteria, assume valori diversi secondo che sia individuata in base alle norme EN 50272 (d50272), come sopra indicato, oppure secondo la guida CEI 31-35 (d31-35). In proposito, tenuto conto che le EN 50272 sono norme europee, espressamente finalizzate a prevenire il rischio nei locali batterie, appare consigliabile assumere il valore individuato per la distanza d dalle suddette norme; infatti:

• se d50272 < d31-35, è inutile incrementare la distanza d, poiché nessuna contestazione può essere mossa a chi
  abbia seguito norme europee specifiche (quali sono le EN 50272);
• se d50272 > d31-35, appare inopportuno diminuire la distanza d, in quanto ridurre una distanza individuata da norme specifiche europee, sulla base delle indicazioni di una guida italiana, potrebbe (almeno in teoria) essere oggetto di contestazione.

Un certo numero di produttori produce delle apposite “scatole” progettate per alloggiare le batterie dotate di collegamento ad un tubo di ventilazione forzata. Tali contenitori sono ben isolati da garantire variazioni di temperatura tali da danneggiare le batterie e da impedire che qualcuno venga a contatto con esse. In ogni caso, è raccomandabile collocarle su un supporto in legno, poiché il cemento è più freddo e raffreddando le batterie ne ridurrebbe le prestazioni. Un’altra cosa da considerare è che le batterie possono contenere acidi, perciò quando le si maneggia è sempre bene proteggersi le mani con dei guanti e gli occhi con degli occhiali. Esistono, inoltre, anche sistemi integrati inverter-accumulo.

Attualmente i sistemi di accumulo connessi al fotovoltaico domestico sono comunque, di fatto, agli ioni di Litio (Li-ion) che non solo presentano notevoli vantaggi in termini di pesi e di dimensioni rispetto alle celle al piombo ma, soprattutto, non determinano emissioni in termini di emissioni di idrogeno e quindi non necessitano di ambienti con specifica ventilazione/aerazione.

Fonti:
Tutto Normel – Febbraio 2009

 Ing. Paolo Croce- ZED PROGETTI srl

The reduction to almost negligible values of the incentives for the transfer to the grid together with the decrease in battery costs have accelerated the spread of storage solutions to use self-produced solar electricity in the home. This condition is further encouraged by the current legislation on incentives ECOBONUS (D.L. 34/2020 – L.77/2020) which allows access to the deduction of 110% also for storage systems integrated in photovoltaic solar systems.
From the point of view of the grid, accumulators must first of all contribute to the integration of more solar electricity into our electricity grid, as well as limiting the costly expansion of the latter. In addition, with a minimal additional cost, the system can also function as an emergency power supply in the event of a power failure.
In quantitative terms with reference to the empirical rule of thumb for adapting the battery size to the performance of the system results:
Accumulator capacity (kWh) = PV system power (kWp) x 1.5.
For a 6 kWp PV system, for example, a 9 kWh battery should be installed.

The batteries for photovoltaics currently can be LITHIUM-IRON-PHOSPHATE (LIFEPO4) and in general, in order to provide the best electrical performance, require spaces or rooms with specific characteristics. In general, when it is impossible to have a suitable room, all that remains is to look for an outdoor place, but the indoor housing is always to be preferred. The room, in particular, must be of a size appropriate to the volume of storage batteries, must be well ventilated but at the same time protected from intrusion of insects, rainwater, snow accumulations, …, and must be insulated so as to maintain a temperature inside not excessively rigid. Specifically, during normal charging – and even more so in case of overcharging – batteries can emit hydrogen and oxygen, which are released into the atmosphere. Therefore, when the storage system is placed in a closed environment, an explosive mixture can form if the concentration of hydrogen in the air exceeds 4% in volume and in order not to exceed a safety limit, appropriate ventilation must be ensured. However it is very rare that a battery explodes during normal recharging if it is located in a well ventilated area. the biggest danger comes from the fact that when the battery is almost fully charged but the charge is still working a large quantity of hydrogen gas is produced: if the room is well ventilated, hydrogen is dispersed and does not reach dangerous concentrations. Hydrogen is explosive only in very high concentrations, which can form on the ceiling of the room or above the battery, and in this case a flame or a spark nearby can trigger an explosion that would throw fragments of the battery for the room. In addition, lead-acid batteries contain sulfuric acid, which is highly corrosive, so avoid contact with skin, clothing or surfaces that you do not want to damage. Therefore, the best thing for batteries housed indoors is to enclose them in a sealed container and ventilate it with a forced-air tube connected to the outside.

However, there are no specific references for storage system environments. Therefore, the characteristics are mainly related to the minimum air flow rate for the ventilation of the place of installation of the batteries, which must be calculated according to CEI EN 50272-2 “Safety requirements for accumulator batteries and their installations” and EN 50272-3.

Currently, the storage systems connected to domestic photovoltaics are in fact Lithium-ion (Li-ion) systems, which not only have considerable advantages in terms of weight and size compared to lead cells but, above all, do not give rise to hydrogen emissions and therefore do not require a specifically ventilated/ventilated environment.