Sì: potete collegare batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4) in serie per aumentare la tensione e in parallelo per aumentare la capacità, purché il produttore lo consenta per quel modello. La serie somma le tensioni e mantiene gli amperora di una batteria; il parallelo somma gli amperora e mantiene la tensione. Due batterie da 12,8 V 100 Ah formano in serie un banco da 25,6 V 100 Ah, in parallelo uno da 12,8 V 200 Ah, ed entrambi immagazzinano 2.560 Wh.

Il cablaggio è semplice. I problemi nascono da batterie non previste per il collegamento in serie, da unità collegate con livelli di carica diversi, da età e capacità miste, da cavi disuguali e da fusibili mancanti. Questa guida spiega la regola, i numeri e le buone abitudini che mantengono equilibrato un banco.

La serie somma la tensione, il parallelo la capacità

In serie, il polo positivo di una batteria si collega al polo negativo della successiva. In parallelo, tutti i positivi sono uniti tra loro e tutti i negativi sono uniti tra loro. La tabella mostra l’effetto sul banco.

Serie e parallelo a confronto
Caratteristica In serie (S) In parallelo (P)
Tensione Si somma Uguale a quella di una batteria
Capacità (Ah) Uguale a quella di una batteria Si somma
Energia (Wh) Si somma Si somma
Corrente Uguale in ogni batteria Ripartita tra le batterie

L’energia in wattora è la tensione moltiplicata per la capacità, quindi entrambi i collegamenti sommano l’energia immagazzinata. Una batteria LiFePO4 «12 V» è normalmente formata da quattro celle da 3,2 V in serie, cioè 12,8 V, il valore usato di seguito.

Esempi numerici con batterie da 12,8 V 100 Ah

Ogni batteria immagazzina 12,8 V × 100 Ah = 1.280 Wh. Nelle sigle, il numero prima di S indica le batterie per stringa in serie e il numero prima di P le stringhe in parallelo: 2S2P sono quindi due stringhe da due batterie.

Configurazioni di banco realizzate con batterie da 12,8 V 100 Ah
Configurazione Batterie Tensione Capacità Energia
2S 2 25,6 V 100 Ah 2.560 Wh
2P 2 12,8 V 200 Ah 2.560 Wh
4P 4 12,8 V 400 Ah 5.120 Wh
2S2P 4 25,6 V 200 Ah 5.120 Wh
4S 4 51,2 V 100 Ah 5.120 Wh

4P, 2S2P e 4S immagazzinano tutte 5.120 Wh; cambia la tensione, e con essa la corrente. Un carico da 2.000 W assorbe circa 156 A a 12,8 V, 78 A a 25,6 V e 39 A a 51,2 V, prima delle perdite dell’inverter. La guida alla tensione di sistema 12 V, 24 V e 48 V aiuta a scegliere; la guida al dimensionamento di un banco di batterie LiFePO4 spiega quanti wattora servono.

Controllare la scheda tecnica, poi abbinare le batterie

I produttori pubblicano un numero massimo di unità in serie e in parallelo, e alcuni modelli non sono previsti affatto per il collegamento in serie. Alcuni ne ammettono fino a quattro in serie e quattro in parallelo, ma dipende dal modello. Il BMS (sistema di gestione della batteria) di ogni batteria è progettato intorno a valori definiti di tensione e corrente.

La scheda tecnica ha l’ultima parola

Se la scheda tecnica non indica che l’uso in serie o in parallelo è consentito, chiedete prima di collegare qualsiasi cosa. Due batterie vendute come «12 V» si possono impilare a 24 V solo se il produttore lo approva.

Poi abbinate le batterie:

  • Stesso modello, stessa capacità, possibilmente stessa età. Una resistenza interna diversa porta a una ripartizione disuguale della corrente, e in serie l’unità più debole fissa il limite.
  • Stesso stato di carica. Caricate ogni batteria completamente, oppure portatele alla stessa tensione, e controllate con un multimetro. Batterie collegate in parallelo a tensioni diverse si scambiano corrente finché non si equilibrano.
  • Ogni batteria mantiene il proprio BMS. Non escludetelo mai. In una stringa in serie, il BMS di una sola batteria che interviene interrompe l’intera stringa; in un banco in parallelo, le altre devono sostenere la quota di un’unità che si scollega, quindi tenete il carico di ogni batteria ben entro i suoi limiti.

Perché conta una carica uguale

La corrente tra batterie collegate è circa la differenza di tensione divisa per la resistenza dell’anello. Solo come illustrazione aritmetica, 0,3 V su 0,01 Ω (parti interne delle batterie più cavi) farebbero circolare circa 30 A tra di esse. I valori reali variano, quindi rispettate il limite indicato dal produttore.

Cablare un banco in parallelo e una stringa in serie

In un banco in parallelo, ogni batteria dovrebbe sostenere una quota simile della corrente:

  • Cavi di uguale lunghezza e sezione per ogni batteria; altrimenti la batteria con il percorso più breve eroga di più e si consuma per prima.
  • Una barra collettrice o il metodo diagonale. Con la barra collettrice, ogni batteria si collega alle barre positiva e negativa comuni con cavi identici. Con il metodo diagonale, prelevate il positivo del banco dalla prima batteria e il negativo del banco dall’ultima, così che ogni percorso della corrente abbia la stessa lunghezza.
  • Morsetti serrati alla coppia indicata dal produttore, poi ricontrollati dopo i primi giorni d’uso.
  • Un fusibile per il banco e un sezionatore, vicino alle batterie, più un fusibile su ogni batteria se il produttore lo richiede.
  • Cavi corti, dimensionati per la corrente e la caduta di tensione. Per un impianto fisso, rivolgetevi a un installatore qualificato.

In una stringa in serie, collegate ogni polo positivo al negativo della batteria successiva con un cavo corto e robusto e prelevate i collegamenti del banco dai due poli liberi alle estremità. Quando più stringhe sono collegate in parallelo, come nella 2S2P, costruite e controllate prima ogni stringa.

Non prelevate mai 12 V da una sola batteria di una stringa a 24 V: si scaricherebbe più in fretta delle altre e sbilancerebbe la stringa. Alimentate i carichi a 12 V dalla tensione completa del banco tramite un convertitore DC-DC. Una stringa 4S arriva a circa 58,4 V a piena carica, quindi fate controllare un impianto fisso da un installatore qualificato.

Caricare un banco serie-parallelo

Il caricabatterie, ogni caricabatterie DC-DC e ogni regolatore solare devono essere impostati sulla tensione del banco, che dipende dal numero di batterie in serie e non in parallelo. A 3,65 V per cella, valore di uso comune:

  • Banco da 12 V (una batteria, o un numero qualsiasi in parallelo): 14,6 V
  • Banco da 24 V (due in serie): 29,2 V
  • Banco da 48 V (quattro in serie): 58,4 V

Usate sempre la tensione indicata dal produttore della batteria. I limiti di corrente di carica si sommano tra stringhe in parallelo, ma non lungo una stringa in serie: se ogni batteria accettasse 50 A (valore d’esempio), un banco 2P ne accetterebbe fino a 100 A, una singola stringa 2S 50 A e un banco 2S2P 100 A. Un caricabatterie più piccolo impiega semplicemente più tempo, ma nessuno dovrebbe superare il limite combinato. Le sorgenti di rete e da alternatore seguono le stesse regole: vedete la guida alla carica da rete e da banchina e la guida alla carica da alternatore.

Errori comuni

  • Mescolare batterie vecchie e nuove, o marche e capacità diverse. L’unità più debole limita il banco: in serie la batteria più piccola si riempie e si svuota per prima e il suo BMS ferma la stringa.
  • Cavi di collegamento sottili, niente fusibile o niente sezionatore. I cavi sottili si surriscaldano, e un cortocircuito su batterie al litio può liberare una corrente molto elevata.
  • Collegare batterie con livelli di carica molto diversi, o in serie quando il modello non è previsto per questo.
  • Caricare con la tensione sbagliata. Una sorgente da 14,6 V non può caricare un banco da 24 V, e una da 29,2 V sovraccarica un banco da 12 V. Il BMS è l’ultima linea di protezione, non un regolatore di carica.

Batterie per costruire un banco e una lista di controllo

Batterie LiFePO4 per costruire un banco

Aprite ogni pagina prodotto e leggete i dati documentati, compresi gli eventuali limiti indicati in serie e in parallelo, la tensione di carica e la corrente massima di carica e di scarica, prima di decidere quante acquistarne. Se una pagina non lo dice, chiedeteci prima di ordinare.

Prima di collegare qualsiasi cosa:

  1. Leggete la scheda tecnica: verificate che l’uso in serie e in parallelo sia consentito e annotate il numero massimo di unità. Verificate che le batterie siano dello stesso modello e della stessa capacità e di età simile.
  2. Caricate ogni batteria completamente, oppure uguagliate le tensioni, e controllate con un multimetro.
  3. Verificate che caricabatterie, caricabatterie DC-DC, regolatore solare e inverter siano adatti alla tensione del banco.
  4. Preparate cavi di uguale lunghezza e sezione e pianificate una barra collettrice o uno schema diagonale.
  5. Montate un fusibile e un sezionatore vicino alle batterie, più un fusibile su ogni batteria se il produttore lo richiede.
  6. Serrate ogni morsetto alla coppia indicata dal produttore, con carichi e caricabatterie spenti, ed eseguite per ultimo il collegamento finale.
  7. Provate prima con un carico leggero e verificate che le batterie si dividano la corrente.

Domande frequenti

Posso mescolare batterie con Ah diversi?+

Meglio di no. In serie, la batteria più piccola raggiunge per prima il pieno o il vuoto e il suo BMS ferma l’intera stringa. In parallelo la ripartizione della corrente non è controllata e la batteria più piccola può essere sollecitata oltre i suoi limiti. Usate lo stesso modello e la stessa capacità, salvo diversa indicazione del produttore.

Posso collegare batterie da 12 V in serie per ottenere 24 V?+

Sì, se il produttore prevede il modello per il collegamento in serie. Due batterie da 12,8 V danno 25,6 V nominali e richiedono una tensione di carica di 29,2 V; caricabatterie, inverter e regolatore solare devono essere modelli da 24 V. Alcuni modelli non sono previsti affatto per il collegamento in serie.

Quante batterie posso collegare in parallelo?+

Quante ne indica il produttore, e dipende dal modello: alcune schede tecniche ne ammettono fino a quattro, altre meno. Oltre il limite la ripartizione della corrente diventa difficile da controllare. Per più energia, considerate una tensione di sistema più alta o batterie più grandi.

Mi serve un bilanciatore?+

Non di default. Il BMS di ogni batteria bilancia le celle al suo interno, e le batterie in parallelo si equilibrano tramite il cablaggio. In serie di solito nulla bilancia le unità tra loro, quindi abbinatele e fatele partire allo stesso livello di carica. Se il produttore specifica un dispositivo di bilanciamento, seguitelo.

Devo mettere un fusibile su ogni batteria?+

Proteggete sempre il banco con un fusibile. Un fusibile anche su ogni batteria è prassi comune nei banchi in parallelo, perché le altre possono alimentare un guasto in una di esse, e alcuni produttori lo richiedono. Seguite il manuale, usate un fusibile per corrente continua con adeguato potere di interruzione e montatelo vicino al polo positivo della batteria.

Le cifre sopra sono esempi di calcolo. I valori e i limiti sono dichiarati dal fornitore, variano da prodotto a prodotto e non sono testati in modo indipendente da PVShop. Seguite le specifiche del produttore di batteria, caricabatterie e convertitore per i limiti in serie e in parallelo, la tensione di carica, i fusibili e la coppia di serraggio, e rivolgetevi a un installatore qualificato per gli impianti fissi.