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Martedì, 17 Ottobre 2023
Sistemi di accumulo, batterie e UPS
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Cosa sono e come funzionano i caricabatterie per batterie da trazione (muletti, veicoli elettrici, ecc). Tipologie, vantaggi e svantaggi

Come funziona il caricabatterie di un muletto elettrico o di un'auto elettrica?
Di quali parti è composto un caricabatterie per batterie da trazione?
Cosa sono le "curve di carica" dei caricabatterie?
Quali sono le principali curve di carica utilizzate nei caricabatterie delle batterie per trazione?
Cosa sono i profili di carica WA e WOWA ?
Quali sono le differenze, i vantaggi e gli svantaggi di un caricabatterie a trasformatore e di un caricabatterie ad alta frequenza?
Quali sono i principali passaggi da seguire e di cui tenere conto quando si ricarica un muletto o un veicolo elettrico?
Che differenze ci sono nella ricarica di batterie al piombo, al litio, AGM e al GEL?

Come funziona il caricabatterie di un muletto elettrico o di un'auto elettrica?

I caricabatterie per muletti elettrici e auto elettriche sono dispositivi progettati per fornire energia elettrica alle batterie al fine di ricaricarle. Sebbene ci possano essere differenze tra i caricabatterie specifici utilizzati per queste due applicazioni, il principio di base è lo stesso: convertono l'energia elettrica proveniente dalla rete elettrica in una forma adatta alla ricarica delle batterie.

Ecco come funziona il caricabatterie di un muletto elettrico o di un'auto elettrica:

Regolazione della tensione: Il caricabatterie regola la tensione e la corrente in ingresso dalla rete elettrica in modo da essere compatibili con le specifiche della batteria del veicolo o del muletto. Questo è importante perché diverse batterie richiedono tensioni e correnti di ricarica specifiche per garantire la sicurezza e l'efficienza del processo di ricarica.
Conversione dell'energia: Il caricabatterie converte l'energia elettrica in una forma adatta alla ricarica delle batterie. Questo processo coinvolge spesso la trasformazione di corrente alternata (CA) in corrente continua (CC) attraverso un rettificatore.
Controllo elettronico: I caricabatterie moderni sono dotati di elettronica sofisticata per monitorare e controllare il processo di ricarica. Questi dispositivi incorporano sensori e microprocessori per regolare la tensione, la corrente e la temperatura, in modo da evitare sovraccarichi, surriscaldamenti o altre condizioni potenzialmente dannose per le batterie.
Modalità di ricarica: I caricabatterie possono avere diverse modalità di ricarica, come la ricarica rapida, la ricarica standard e la ricarica a mantenimento. La modalità utilizzata dipenderà dallo stato della batteria e dalle esigenze dell'utente. La modalità di ricarica può influenzare la velocità e l'efficienza del processo di ricarica.
Sicurezza: I caricabatterie sono progettati per garantire la sicurezza durante la ricarica. Ciò include protezioni contro sovraccarichi, cortocircuiti, surriscaldamenti e altre condizioni anomale. Inoltre, molti caricabatterie sono dotati di indicatori o display per informare gli utenti sullo stato della ricarica.
Fine della ricarica: Una volta che la batteria ha raggiunto il livello di carica desiderato o la modalità di ricarica programmata è stata completata, il caricabatterie interromperà automaticamente il flusso di energia per evitare sovraccarichi.

Di quali parti è composto un caricabatterie per batterie da trazione?

Un caricabatterie per batterie da trazione è composto da diverse parti e componenti progettati per fornire una ricarica sicura ed efficiente alle batterie. Le parti principali di un caricabatterie per batterie da trazione includono:

Ingresso di alimentazione (Input Power): Questa parte del caricabatterie è la porta attraverso la quale il caricabatterie è collegato a una fonte di alimentazione esterna, come una presa elettrica standard. Può includere un connettore o una spina adatta per l'inserimento nella rete elettrica.
Trasformatore o raddrizzatore (Transformer or Rectifier): Il trasformatore o il raddrizzatore è responsabile della conversione dell'energia elettrica in ingresso da corrente alternata (CA) in corrente continua (CC) utilizzabile per la ricarica delle batterie. Questo componente aiuta a stabilizzare la tensione in ingresso.
Circuiti di controllo e regolazione (Control and Regulation Circuits): Questi circuiti controllano e regolano il flusso di corrente e tensione in uscita in modo da adattarli alle specifiche della batteria e al profilo di ricarica desiderato. Spesso includono microprocessori e sensori per monitorare e gestire il processo di ricarica.
Connettore di uscita (Output Connector): Il connettore di uscita è il punto in cui la batteria da trazione viene collegata al caricabatterie. Può essere un connettore specifico per il tipo di batteria utilizzato e può variare a seconda dell'applicazione.
Pannello di controllo o display (Control Panel or Display): Alcuni caricabatterie sono dotati di un pannello di controllo o di un display che consente all'utente di monitorare il processo di ricarica e apportare eventuali regolazioni. Questo può includere indicatori luminosi, schermi digitali e pulsanti di controllo.
Ventilatori o raffreddamento (Fans or Cooling): In alcuni casi, i caricabatterie per batterie da trazione possono essere dotati di sistemi di raffreddamento, come ventilatori, per mantenere la temperatura dei componenti del caricabatterie a livelli accettabili durante la ricarica.
Fusibili e protezioni (Fuses and Protections): I caricabatterie includono spesso fusibili e protezioni per prevenire cortocircuiti, surriscaldamenti e altri problemi elettrici che potrebbero danneggiare il caricabatterie o la batteria.
Scatola o custodia (Enclosure): Il caricabatterie è solitamente alloggiato in una scatola o custodia che protegge i componenti interni da polvere, umidità e danni fisici. La custodia può avere aperture per il raffreddamento e i connettori.
Cavi e cavi di collegamento (Cables and Connecting Wires): I caricabatterie vengono forniti con cavi e cavi di collegamento per connettere il caricabatterie alla batteria o al veicolo che si desidera ricaricare. Questi cavi devono essere isolati per evitare cortocircuiti.

Cosa sono le "curve di carica" dei caricabatterie?

Le "curve di carica" dei caricabatterie sono grafici o diagrammi che mostrano come la corrente e la tensione di ricarica variano nel tempo durante il processo di ricarica di una batteria. Queste curve rappresentano il profilo di ricarica e forniscono informazioni dettagliate su come un caricabatterie gestisce la ricarica di una batteria specifica.

Le curve di carica sono importanti per diverse ragioni:

Ottimizzazione della ricarica: Le curve di carica consentono di determinare la velocità e l'efficienza della ricarica. Possono essere regolate per ottimizzare il processo, tenendo conto del tipo di batteria, delle sue specifiche e delle condizioni di utilizzo.
Monitoraggio del processo di ricarica: Le curve di carica permettono di monitorare il processo di ricarica e di individuare eventuali anomalie o problemi. Ad esempio, possono rivelare se una batteria non sta accettando una carica completa o se si sta surriscaldando durante la ricarica.
Prolungamento della vita utile della batteria: Una ricarica troppo veloce o troppo intensa può danneggiare una batteria e ridurne la durata. Le curve di carica aiutano a evitare situazioni che potrebbero portare a un'usura eccessiva.
Caratteristiche della batteria: Le curve di carica possono anche evidenziare le caratteristiche specifiche di una batteria. Ad esempio, alcune batterie possono richiedere una carica costante iniziale seguita da una diminuzione graduale della corrente, mentre altre possono richiedere una carica pulsata.

Le curve di carica possono essere diverse a seconda del tipo di batteria. Ad esempio, le curve di carica per le batterie al piombo-acido saranno diverse da quelle per le batterie al litio. Inoltre, possono variare in base al design del caricabatterie e alla tecnologia utilizzata per la ricarica (ad esempio, caricabatterie a carica rapida, caricabatterie a carica lenta, ecc.).

In generale, le curve di carica forniscono informazioni essenziali per garantire una ricarica sicura ed efficiente delle batterie, contribuendo al prolungamento della loro vita utile e alla prestazione ottimale dei dispositivi che le utilizzano.

Quali sono le principali curve di carica utilizzate nei caricabatterie delle batterie per trazione?

Le curve di carica utilizzate nei caricabatterie delle batterie per trazione, come quelle impiegate nei muletti elettrici, veicoli elettrici e altre applicazioni simili, possono variare in base al tipo specifico di batteria e alle esigenze dell'applicazione. Le curve di carica più comuni includono:

Carica costante (CC): In questa fase iniziale, il caricabatterie fornisce una corrente costante alla batteria, mentre la tensione aumenta gradualmente. Questa fase è progettata per ricaricare rapidamente la batteria e portarla a una tensione sicura. La corrente costante è mantenuta fino a quando la tensione raggiunge un determinato livello di soglia o fino a quando la batteria raggiunge un certo stato di carica.
Tensione costante (CV): Dopo la fase di carica costante, la tensione fornita dalla fonte di alimentazione rimane costante mentre la corrente inizia a diminuire gradualmente. Questa fase è progettata per portare la batteria alla sua tensione massima senza superarla.
Carica a mantenimento (Float o Trickle): Una volta che la batteria ha raggiunto la tensione massima, il caricabatterie passa a una modalità di carica a mantenimento, in cui la tensione e la corrente vengono ridotte al minimo necessario per compensare l'autoscarica della batteria. Questo previene il surriscaldamento e il sovraccarico.
Carica pulsa (Pulse): In alcuni casi, i caricabatterie utilizzano una modalità di carica pulsata per ridurre il gassificazione e l'ossidazione delle piastre della batteria. Questa modalità è caratterizzata da piccoli impulsi di corrente inviati alla batteria a intervalli regolari.

Le curve di carica possono variare in base al tipo di batteria utilizzato, ad esempio:

Le batterie al piombo-acido utilizzano spesso una carica costante seguita da una tensione costante.
Le batterie al litio possono richiedere curve di carica più complesse per gestire le loro caratteristiche specifiche di tensione e corrente.

L'obiettivo principale è garantire una ricarica sicura ed efficiente delle batterie, evitando sovraccarichi o scariche eccessive che potrebbero ridurre la vita utile della batteria o causare danni. Le curve di carica sono progettate in modo specifico per ciascun tipo di batteria al fine di ottenere i migliori risultati in termini di durata e prestazioni.

Cosa sono i profili di carica WA e WOWA ?

I profili di carica WA e WOWA sono due standard di ricarica per batterie utilizzati principalmente in applicazioni industriali, come carrelli elevatori e muletti elettrici impiegati in magazzini e stabilimenti industriali. Questi standard definiscono le modalità di ricarica e le specifiche tecniche per garantire una ricarica sicura ed efficiente delle batterie dei veicoli elettrici utilizzati in questi ambienti. Di seguito una breve spiegazione di entrambi i profili:

Profilo di carica WA:
- Il profilo di carica WA è progettato per applicazioni in cui i veicoli elettrici vengono ricaricati in una stazione di ricarica dedicata in officina o in un'area specifica all'interno dell'impianto.
- Questo profilo di carica può prevedere una carica più intensa e rapida, poiché i veicoli sono generalmente fermi e fuori servizio durante la ricarica.
- L'obiettivo principale del profilo di carica WA è ricaricare le batterie nel minor tempo possibile per massimizzare la produttività dei veicoli elettrici.
Profilo di carica WOWA:
- Il profilo di carica WOWA è adatto a situazioni in cui i veicoli elettrici devono essere caricati direttamente sul posto, cioè nei corridoi o negli spazi di lavoro del magazzino.
- Questo profilo di carica è progettato per garantire la sicurezza e la gestione efficiente delle batterie durante il processo di ricarica.
- Poiché i veicoli elettrici in applicazioni WOWA spesso devono essere in servizio durante le operazioni di ricarica, il profilo è progettato per fornire una carica più lenta, che riduce al minimo l'impatto sulla produttività.
- La carica WOWA è nota per essere più delicata e meno intensiva rispetto alla carica WA.

Entrambi questi profili di carica sono definiti per ottimizzare la gestione delle batterie nei veicoli elettrici industriali e per adattarsi alle esigenze specifiche di ciascuna applicazione. La scelta tra il profilo WA e il profilo WOWA dipenderà dall'ambiente e dalle esigenze operative in cui i veicoli elettrici sono utilizzati.

Quali sono le differenze, i vantaggi e gli svantaggi di un caricabatterie a trasformatore e di un caricabatterie ad alta frequenza?

I caricabatterie a trasformatore e i caricabatterie ad alta frequenza sono due tipi di caricabatterie utilizzati per ricaricare le batterie. Presentano differenze nei principi di funzionamento, negli svantaggi e nei vantaggi, a seconda delle applicazioni specifiche. Ecco una panoramica delle differenze tra i due:

Caricabatterie a Trasformatore:

Principio di Funzionamento:

I caricabatterie a trasformatore utilizzano un trasformatore per aumentare o abbassare la tensione della linea elettrica in ingresso al valore richiesto per la ricarica della batteria.
Questi caricabatterie possono utilizzare una frequenza di rete elettrica standard, di solito a 50 Hz o 60 Hz.

Vantaggi:

Affidabilità: I caricabatterie a trasformatore sono noti per la loro robustezza e affidabilità. Hanno una lunga durata e richiedono meno manutenzione rispetto ad alcuni caricabatterie ad alta frequenza.
Costo: In generale, i caricabatterie a trasformatore tendono ad essere più economici da acquistare rispetto ai caricabatterie ad alta frequenza.

Svantaggi:

Peso e Dimensioni: I trasformatori possono essere ingombranti e pesanti, il che può rendere i caricabatterie a trasformatore meno adatti ad applicazioni in cui lo spazio è limitato.
Efficienza: I caricabatterie a trasformatore tendono ad essere meno efficienti di quelli ad alta frequenza, in quanto generano più calore durante la ricarica, il che può comportare sprechi di energia.

Caricabatterie ad Alta Frequenza:

Principio di Funzionamento:

I caricabatterie ad alta frequenza utilizzano componenti elettronici per convertire l'energia elettrica a frequenze più elevate, spesso nell'ordine dei kHz o MHz.
Questi caricabatterie sono progettati per operare a frequenze molto più elevate rispetto ai caricabatterie a trasformatore.

Vantaggi:

Efficienza: I caricabatterie ad alta frequenza tendono ad essere più efficienti rispetto a quelli a trasformatore, generando meno calore durante la ricarica.
Peso e Dimensioni: A causa della frequenza più elevata, i caricabatterie ad alta frequenza possono essere più compatti e leggeri, rendendoli adatti ad applicazioni in cui lo spazio è limitato.
Maggior controllo: Questi caricabatterie spesso offrono maggiore flessibilità nella regolazione delle curve di carica per adattarsi alle esigenze specifiche delle batterie.

Svantaggi:

Complessità: La tecnologia ad alta frequenza è generalmente più complessa, il che può comportare costi di produzione più elevati e una maggiore complessità nella manutenzione e nella riparazione.

La scelta tra un caricabatterie a trasformatore e uno ad alta frequenza dipenderà dalle esigenze specifiche dell'applicazione. I caricabatterie ad alta frequenza sono spesso preferiti quando è necessario un caricabatterie più efficiente, leggero e flessibile, mentre i caricabatterie a trasformatore sono ancora ampiamente utilizzati in applicazioni dove la robustezza e la facilità di manutenzione sono prioritarie.

Quali sono i principali passaggi da seguire e di cui tenere conto quando si ricarica un muletto o un veicolo elettrico?

Ecco i passaggi da seguire per ricaricare un muletto o un carrello elevatore elettrico, in base alle informazioni fornite dalla fonte:

Istruzioni Generali per la Ricarica delle Batterie dei Carrelli Elevatori:

Seguire le Specifiche del Produttore: Seguire le specifiche fornite dalla casa costruttrice, che si trovano nel libretto di uso e manutenzione del carrello elevatore.
Aria Sicura e Aspirazione: Assicurarsi che il locale di ricarica sia dotato di un sistema di aspirazione o che ci sia un adeguato ricambio d'aria. Questo è importante perché durante la fase di ricarica delle batterie si produce idrogeno, un gas esplosivo.
Frenare il Mezzo: Durante la ricarica, assicurarsi che il carrello elevatore sia frenato per evitare movimenti accidentali.
Protezione durante il Rabbocco: Se è necessario rabboccare il liquido della batteria, utilizzare guanti e grembiuli antiacido per proteggersi.
Evitare Scintille: Durante la ricarica, manovrare con cura e fare attenzione a non appoggiare oggetti metallici sulle batterie, poiché potrebbero creare scintille.
Divieto di Fumare e Fiamme Libere: È vietato fumare e utilizzare fiamme libere nei locali durante la ricarica delle batterie a causa del rischio di atmosfere esplosive dovute all'idrogeno generato.

Procedura Specifica per la Ricarica:

Posizionare il Carrello Elevatore: Porre il carrello elevatore nella zona di ricarica assegnata, mantenendo una distanza di sicurezza di almeno 1 metro dal carica batterie e dall'impianto elettrico.
Spegnere il Carrello Elevatore: Spegnere il motore del carrello estrarre la chiave di accensione.
Verificare la Sicurezza: Controllare che entro 1 metro dall'area di ricarica non ci siano apparecchiature elettriche, fiamme libere o sigarette accese.
Aerazione: Se la zona di ricarica è al chiuso, attivare gli aspiratori e/o aprire le finestre o portoni per garantire una buona aerazione.
Proteggersi dagli oggetti metallici: Fare attenzione a non toccare i contatti delle batterie con oggetti metallici come orologi o braccialetti.
Aprire il Vano Batteria: Aprire il vano porta batterie e togliere i tappi in modo da permettere la fuoriuscita dell'idrogeno prodotto.
Collegare il Carrello Elevatore al Carica Batterie: Collegare il carrello elevatore al carica batterie tramite l'apposito cavo.
Spegnere il Raddrizzatore e Scollegare: A ricarica conclusa, spegnere il raddrizzatore e solo in seguito estrarre il morsetto dalla batteria.
Richiudere i Tappi e il Vano Batteria: Dopo la ricarica, chiudere i tappi e il vano porta batteria.

Consigli sulla Manutenzione delle Batterie:

Verificare il livello dell'elettrolita con i sistemi di rabbocco dell'acqua demineralizzata al termine della ricarica delle batterie al piombo-acido.
Mantenere le batterie pulite per evitare dispersioni e corrosioni.
Non ingrassare le connessioni, ma solo le prese d'estremità con vaselina pura o grassi neutri.
Eliminare eventuali ossidi sulle prese o sui bordi dei cassoni con acqua distillata.

Questi passaggi sono importanti per garantire la sicurezza e la durata delle batterie dei carrelli elevatori durante il processo di ricarica. La procedura tiene conto della potenziale formazione di idrogeno durante la ricarica, che richiede precauzioni speciali per evitare rischi.

Che differenze ci sono nella ricarica di batterie al piombo, al litio, AGM e al GEL?

La ricarica delle diverse tipologie di batterie presenta differenze significative, poiché ciascun tipo di batteria ha requisiti specifici per la ricarica e richiede un trattamento diverso per mantenere le prestazioni e la durata. Ecco le principali differenze nella ricarica delle batterie al piombo, al litio, AGM (Assorbimento di Vetro Matriciale) e al gel:

Batterie al Piombo (Piombo-Acido):
- Le batterie al piombo, spesso utilizzate in veicoli, carrelli elevatori e sistemi di alimentazione di emergenza, richiedono una ricarica costante e lenta. La carica lenta impedisce il surriscaldamento e prolunga la vita utile della batteria.
- La tensione di carica di queste batterie varia leggermente tra 2,25 V e 2,35 V per cella a 25 °C (77 °F), ma questo può variare a seconda del costruttore. La tensione di flottazione per la carica a mantenimento è generalmente intorno a 2,25 V/cella.
- La ricarica deve essere monitorata attentamente, e la carica deve essere interrotta quando la corrente di carica diminuisce al di sotto di un certo valore.
Batterie al Litio:
- Le batterie al litio, comunemente utilizzate in veicoli elettrici, dispositivi portatili e altro, richiedono un algoritmo di carica specifico per evitare il surriscaldamento e il danneggiamento. Spesso sono dotate di sistemi di gestione della batteria (BMS) integrati per controllare la carica.
- La tensione di carica varia notevolmente tra i diversi tipi di batterie al litio (Li-ion, LiFePO4, ecc.) e deve essere seguita attentamente per evitare il surriscaldamento e la sicurezza.
Batterie AGM:
- Le batterie AGM sono un tipo di batteria al piombo-acido con un'elettrolita assorbito in una matrice di lana di vetro, il che le rende sigillate e senza manutenzione.
- La tensione di carica per le batterie AGM è simile a quella delle batterie al piombo tradizionali, ma la carica è generalmente più efficiente.
- La carica a mantenimento è importante per le batterie AGM, poiché evita la perdita di capacità e la stratificazione dell'elettrolita.
Batterie al Gel (GEL):
- Le batterie al gel sono anch'esse un tipo di batteria al piombo-acido sigillata. L'elettrolita è in forma di gel, il che le rende meno suscettibili alle perdite e agli effetti della temperatura rispetto alle batterie al piombo tradizionali.
- La tensione di carica per le batterie al gel è simile a quella delle batterie al piombo tradizionali. La carica a mantenimento è importante per queste batterie per evitare la perdita di capacità e la stratificazione del gel.

Sabato, 18 Marzo 2023
Sistemi di accumulo, batterie e UPS
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Cosa sono le batterie AGM (Absorbent Glass Mat), vantaggi, svantaggi e settori di applicazione.

Introduzione alle batterie AGM: definizione, caratteristiche e funzionamento.

Le batterie AGM (Absorbent Glass Mat) sono una tipologia di batteria al piombo acido che utilizza un sistema di assorbimento del liquido elettrolitico all'interno della matrice in fibra di vetro posizionata tra le piastre del piombo. Questo sistema permette di ottenere una maggiore efficienza di erogazione di energia e di ridurre le perdite di acido.

Le batterie AGM sono state introdotte sul mercato negli anni '80 e rappresentano un'alternativa più efficiente e sicura rispetto alle batterie al piombo tradizionali. La loro costruzione prevede l'utilizzo di una matrice in fibra di vetro porosa che viene inumidita dal liquido elettrolitico, il quale viene assorbito e trattenuto all'interno della matrice, impedendo la fuoriuscita del liquido elettrolitico, anche in caso di rottura o inclinazione della batteria.

Le batterie AGM sono in grado di erogare energia con una maggiore efficienza rispetto alle batterie al piombo tradizionali, grazie alla maggiore superficie di contatto tra le piastre e l'elettrolito. Questa caratteristica permette alle batterie AGM di essere in grado di erogare una maggiore quantità di energia in un tempo inferiore rispetto alle batterie al piombo tradizionali, rendendole ideali per applicazioni che richiedono una maggiore potenza di erogazione, come ad esempio in sistemi di alimentazione di emergenza (UPS) o sistemi di avviamento dei motori.

Le batterie AGM sono anche caratterizzate da una maggiore resistenza alle vibrazioni, grazie alla costruzione interna con la matrice in fibra di vetro, che rende la batteria più resistente. Questa caratteristica le rende particolarmente adatte per applicazioni in ambienti con vibrazioni elevate, come ad esempio per applicazioni in campo automobilistico o nautico.

Vantaggi delle batterie AGM rispetto ad altri tipi di batterie al piombo

Le batterie AGM offrono numerosi vantaggi rispetto ad altre tecnologie di batterie al piombo. In primo luogo sono a tenuta stagna e non richiedono manutenzione. Ciò significa che non c'è bisogno di aggiungere acqua o controllare il livello dell'elettrolita, il che riduce notevolmente il tempo e i costi di manutenzione.

Inoltre, grazie alla loro bassa resistenza interna, le batterie AGM possono erogare una grande quantità di energia in breve tempo, il che le rende ideali per applicazioni ad alta intensità come l'avviamento del motore elettrico. Inoltre, le batterie AGM sono in grado di mantenere una tensione costante durante la loro durata di vita, il che consente di alimentare in modo più stabile gli apparecchi elettronici sensibili.

Un altro vantaggio delle batterie AGM è la loro capacità di essere ricaricate molto rapidamente. Rispetto ad altre batterie al piombo, le batterie AGM possono essere ricaricate con una corrente più elevata, riducendo il tempo di ricarica complessivo e aumentando l'efficienza dell'intero sistema di accumulo energetico. Inoltre, come anticipato nel paragrafo precedente, sono molto resistenti alle vibrazioni, il che le rende ideali per applicazioni mobili come veicoli, barche e apparecchiature mobili.

Infine, le batterie AGM sono generalmente più economiche rispetto ad altre tecnologie di batterie al piombo, come le batterie al gel. Anche se il prezzo di acquisto iniziale può essere leggermente più elevato rispetto alle batterie tradizionali, i bassi costi di manutenzione e la durata più lunga delle batterie AGM le rendono una scelta conveniente a lungo termine.

Applicazioni delle batterie AGM: dove vengono utilizzate maggiormente e perché

Le batterie AGM sono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni, grazie alle loro prestazioni affidabili e alla manutenzione ridotta. In generale, le batterie AGM sono ideali per le applicazioni che richiedono una maggiore corrente di spunto o che richiedono un'elevata densità di energia in un pacchetto di batterie relativamente piccolo.

Una delle applicazioni principali delle batterie AGM è nel settore dei veicoli, dove vengono utilizzate come batterie di avviamento per autoveicoli, moto, barche e altri mezzi di trasporto. Grazie alla loro capacità di fornire elevate correnti di spunto, le batterie AGM sono in grado di far partire facilmente i motori, anche in condizioni climatiche avverse. Inoltre, le batterie AGM sono spesso utilizzate nei sistemi di sicurezza e antincendio, nei sistemi di illuminazione di emergenza e nei sistemi di alimentazione di backup (UPS).

Le batterie AGM sono anche comunemente utilizzate nelle applicazioni fotovoltaiche e nei sistemi di accumulo di energia rinnovabile, tra i quali anche le turbine eoliche. Grazie alla loro capacità di immagazzinare energia in modo efficiente e affidabile, le batterie AGM sono in grado di garantire un'energia costante e continua, anche durante periodi di scarsa illuminazione solare o di bassa velocità del vento.

Inoltre, le batterie AGM sono utilizzate in applicazioni industriali, come le attrezzature di telecomunicazioni, i sistemi di controllo del traffico aereo e i sistemi di sicurezza delle infrastrutture. Queste applicazioni richiedono prestazioni affidabili e di alta qualità, e le batterie AGM sono in grado di fornire la potenza e l'energia necessarie per far funzionare questi sistemi.

Infine, le batterie AGM sono spesso utilizzate nei sistemi di alimentazione di backup per i data center, le banche, le strutture ospedaliere e altre applicazioni critiche. Grazie alla loro affidabilità e alla manutenzione ridotta, le batterie AGM sono in grado di garantire la continuità dell'alimentazione durante le interruzioni di corrente, proteggendo le attività e i dati importanti da eventuali perdite o danni.

Manutenzione delle batterie AGM: come preservarne la durata e la performance.

Le batterie AGM (Absorbed Glass Mat) sono conosciute per essere delle batterie a bassa manutenzione, poiché richiedono meno attenzioni rispetto ad altre batterie al piombo. Tuttavia, alcune precauzioni possono aiutare a preservarne la durata e la performance.

Innanzitutto, è importante evitare di scaricare completamente la batteria, poiché questo può danneggiarla. Allo stesso modo, è consigliabile evitare di sovraccaricare la batteria, poiché questo può portare alla formazione di gas tossici e infiammabili, come l'idrogeno e l'ossigeno.

Per prolungare la durata delle batterie AGM, è importante mantenerle cariche. Se le batterie vengono lasciate scariche per un periodo di tempo prolungato, possono subire un deterioramento irreversibile. È consigliabile utilizzare un caricabatterie dedicato per ricaricare le batterie AGM e non esporle a temperature eccessivamente elevate o basse.

In caso di stoccaggio a lungo termine, le batterie AGM devono essere conservate in un luogo fresco e asciutto, con una carica minima del 50%. Se le batterie vengono lasciate a riposo per un periodo di tempo prolungato senza essere caricate, possono subire una perdita di capacità.

Inoltre, le batterie AGM possono accumulare una piccola quantità di solfati sulla superficie delle piastre durante l'uso, il che può ridurre la capacità della batteria. È possibile pulire la superficie delle piastre con un detergente specifico per batterie al piombo.

Infine, è importante ricordare che le batterie AGM sono pur sempre batterie al piombo e contengono sostanze chimiche pericolose. È quindi importante maneggiare le batterie con cautela, utilizzando guanti e occhiali di protezione, e smaltirle in modo responsabile in conformità con le normative ambientali locali.

Confronto tra batterie AGM e altre tecnologie di accumulo energetico: quale scegliere per le varie esigenze.

Le batterie AGM sono una scelta comune per molte applicazioni, ma ci sono altre tecnologie di accumulo energetico sul mercato che potrebbero essere considerate a seconda delle esigenze specifiche dell'utente.

Per esempio, le batterie al litio sono sempre più popolari nei sistemi di accumulo energetico, grazie alla loro alta densità energetica, alle dimensioni compatte e alla lunga durata. Sono anche più leggere rispetto alle batterie AGM e possono essere caricate più velocemente. Tuttavia, i costi di acquisto sono solitamente più elevati rispetto alle batterie AGM.

Le batterie al piombo aperto sono un'altra opzione, spesso utilizzata in applicazioni a basso costo o in ambienti industriali, ma richiedono una manutenzione più frequente rispetto alle batterie AGM. Inoltre, le batterie al piombo aperto richiedono una maggiore quantità di spazio e possono richiedere l'installazione di sistemi di ventilazione.

Le batterie al nichel-cadmio (NiCad) sono un'altra alternativa, utilizzate spesso in applicazioni industriali e per il backup di emergenza. Tuttavia, i NiCad sono meno efficienti rispetto alle batterie AGM, hanno una durata di vita più breve e sono più costose.

Venerdì, 17 Marzo 2023
Sistemi di accumulo, batterie e UPS
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Tutto sulle batterie al gel: cosa sono, come funzionano e quali sono i vantaggi e gli svantaggi rispetto alle batterie al piombo tradizionali

Cosa sono le batterie al gel, come funzionano e come sono costruite.

Le batterie al gel rappresentano un tipo di batteria a piombo che utilizza un gel elettrolitico al posto dell'elettrolita liquido utilizzato in altre batterie a piombo. Questo gel elettrolitico fornisce una serie di vantaggi rispetto all'elettrolita liquido, il che rende le batterie al gel una scelta popolare in diverse applicazioni.

La costruzione di una batteria al gel include un involucro in plastica o in metallo che contiene le celle della batteria e il gel elettrolitico. Le celle della batteria sono realizzate con una piastra positiva e una piastra negativa che sono separate da un divisorio permeabile. Questo divisorio impedisce alle piastre di entrare in contatto e causa la reazione elettrochimica necessaria per generare l'elettricità.

Il gel elettrolitico che viene utilizzato nelle batterie al gel è una miscela di acido solforico, silice e acqua. Questa miscela viene solidificata in un gel attraverso l'aggiunta di una sostanza gelling agente, che conferisce alla miscela una consistenza di gel. Il gel elettrolitico viene quindi posizionato all'interno dell'involucro della batteria, circondando le celle della batteria e formando una barriera tra le piastre elettrodi.

Il funzionamento delle batterie al gel si basa sulla stessa reazione chimica di altre batterie al piombo, con la differenza che il gel elettrolitico viene utilizzato al posto dell'elettrolita liquido. Quando la batteria viene caricata, il solfato di piombo presente sulle piastre negative viene convertito in piombo e acido solforico, mentre il piombo ossido sulle piastre positive viene convertito in piombo perossido e acido solforico. Quando la batteria viene utilizzata, i processi si invertono e il piombo e l'acido solforico si combinano per generare energia elettrica.

In sintesi, le batterie al gel rappresentano una tecnologia di accumulo energetico popolare grazie alla loro capacità di fornire energia costante per periodi prolungati e alla loro resistenza alle perdite di acido. La loro costruzione e funzionamento differiscono da quelli delle batterie a piombo tradizionali grazie all'utilizzo del gel elettrolitico, che conferisce loro una serie di vantaggi distintivi.

Vantaggi delle batterie al gel rispetto ad altri tipi di batterie a piombo

Le batterie al gel hanno numerosi vantaggi rispetto ad altri tipi di batterie a piombo. Uno dei vantaggi principali è che le batterie al gel sono completamente sigillate, il che le rende a prova di perdite e sicure da utilizzare in qualsiasi posizione. Inoltre, le batterie al gel non richiedono manutenzione, poiché non richiedono aggiunta di acqua o elettrolita. Questo significa che non c'è bisogno di preoccuparsi di eventuali perdite di acido durante la ricarica.

Un altro vantaggio delle batterie al gel è la loro capacità di sopportare temperature estreme. Poiché le batterie al gel non contengono acqua liquida, non subiscono danni se esposte a temperature estreme. Questo le rende ideali per l'uso in applicazioni come veicoli elettrici, sistemi di alimentazione di emergenza (UPS e sistemi di accumulo) e telecomunicazioni.

Le batterie al gel hanno anche un tasso di autodescarica molto basso, il che significa che possono essere conservate per lungo tempo senza perdere la loro carica. Ciò le rende ideali per le applicazioni di backup o di emergenza, poiché possono fornire energia immediatamente quando necessario.

Infine, le batterie al gel sono anche molto resistenti alle vibrazioni e agli urti. Questo le rende ideali per l'uso in veicoli elettrici, impianti di produzione immagazzinamento di energia rinnovabile, macchinari pesanti e altri ambienti di lavoro impegnativi.

Manutenzione e sicurezza delle batterie al gel: cosa fare per garantire una lunga durata

Le batterie al gel sono progettate per essere a prova di perdite e richiedono una manutenzione molto ridotta rispetto ad altri tipi di batterie. Tuttavia, è importante seguire alcune semplici precauzioni per garantire una lunga durata e prevenire eventuali perdite di acido.

Per prima cosa, è importante tenere le batterie al gel pulite e asciutte. Qualsiasi deposito o sporco sulla superficie delle batterie può causare una diminuzione delle prestazioni o potenziali problemi di surriscaldamento. Utilizzare un panno pulito e asciutto per rimuovere qualsiasi sporco o polvere dalle batterie.

Inoltre, è importante controllare regolarmente il livello di carica delle batterie. Le batterie al gel possono subire danni se rimangono scariche per un periodo di tempo prolungato, quindi è importante ricaricarle regolarmente per mantenerle al massimo delle prestazioni. Ciò è particolarmente importante durante i mesi invernali, quando la ridotta quantità di luce solare può influire sulle prestazioni delle batterie.

Per quanto riguarda la sicurezza, è importante trattare le batterie al gel con cura. Non utilizzare mai oggetti metallici o taglienti per rimuovere le batterie o per accedere ai terminali. Inoltre, è importante evitare di esporre le batterie a temperature estreme o alla luce solare diretta, poiché ciò può influire sulla loro capacità di funzionare correttamente.

In caso (raro) di perdite di acido, è importante agire rapidamente per prevenire danni alle superfici circostanti e per ridurre al minimo i rischi per la salute. Indossare sempre guanti di gomma e occhiali di protezione quando si maneggiano le batterie al gel e assicurarsi di disporre dei materiali contaminati in modo sicuro e corretto.

Quanto costano le batterie al gel: valutazione a lungo termine e confronto con altre tecnologie di accumulo energetico

Il costo delle batterie al gel è uno dei fattori più importanti da considerare quando si sceglie un sistema di accumulo energetico. Nel breve termine, il prezzo delle batterie al gel potrebbe essere più elevato rispetto ad altre tecnologie, come le batterie al piombo acido o alle celle a combustibile. Tuttavia, a lungo termine, le batterie al gel possono rappresentare una scelta più conveniente grazie alla loro maggiore durata e alla minore manutenzione richiesta.

Inoltre, le batterie al gel hanno anche un ciclo di vita molto lungo, che può superare i 10 anni se vengono gestite correttamente. Questo significa che il costo totale delle batterie al gel potrebbe essere inferiore rispetto ad altre tecnologie di accumulo energetico, poiché le sostituzioni sono meno frequenti e quindi il costo a lungo termine è ridotto.

Inoltre, le batterie al gel offrono una maggiore efficienza di carica e scarica rispetto alle batterie al piombo acido, che significa che ci vuole meno energia elettrica per caricarle completamente e che sono in grado di mantenere una tensione costante per un periodo di tempo più lungo. Ciò può ridurre i costi di utilizzo a lungo termine e aumentare la loro durata complessiva.

Tuttavia, le batterie al gel potrebbero non essere sempre la scelta migliore per tutti i casi di utilizzo. Ad esempio, in alcune applicazioni che richiedono una capacità di scarica rapida e frequente, come nei veicoli elettrici ad alta performance, le batterie al litio possono essere la scelta migliore.

Lunedì, 6 Marzo 2023
Sistemi di accumulo, batterie e UPS
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Guida alle tipologie di batterie elettriche presenti sul mercato. Quali sono e come funzionano.

Con il progressivo spostarsi della generazione elettrica dai combustibili fossili alle energie rinnovabili, è cresciuta la richiesta di poter accumulare ed utilizzare in un secondo momento l'energia elettrica prodotta. Di conseguenza è cresciuta la richiesta di batterie elettriche da impiegare nei sistemi di accumulo.

In questo breve articolo faremo una rapida panoramica delle principali tipologie di batterie elettriche, comprensibile anche ai neofiti. In alcuni articoli successivi approfondiremo nel dettaglio ciascuna di queste tecnologie, con un focus particolare sulle ultime tecnologie.

Quali sono le principali tipologie di batterie elettriche presenti oggi sul mercato?

Ci sono diverse tipologie di batterie elettriche presenti oggi sul mercato, tra cui:

Batterie al piombo-acido: Sono le batterie più economiche e utilizzate principalmente per le applicazioni automotive. Tuttavia, sono pesanti e hanno una vita utile relativamente breve.
Batterie al nichel-cadmio (NiCad): Sono state ampiamente utilizzate in passato, ma sono state sostituite da tecnologie più avanzate. Hanno una densità energetica relativamente bassa e contengono materiali tossici.
Batterie al nichel-metallo idruro (NiMH): Sono una scelta più ecologica rispetto alle batterie NiCad. Hanno una densità energetica leggermente superiore, ma sono ancora relativamente pesanti.
Batterie agli ioni di litio (Li-ion): Sono la tecnologia più comune utilizzata in dispositivi portatili come smartphone, tablet e laptop. Sono leggere, hanno una densità energetica elevata e una vita utile relativamente lunga.
Batterie al polimero di litio-ion (Li-poly): Sono simili alle batterie Li-ion, ma utilizzano un'elettrolita solido al posto di uno liquido, che le rende più sottili e flessibili. Sono spesso utilizzate in dispositivi come smartwatch e droni.
Batterie al litio-ferro-fosfato (LiFePO4): Sono una tecnologia emergente che sta diventando sempre più popolare per le applicazioni di stoccaggio dell'energia. Sono più sicure e durature rispetto alle batterie Li-ion, ma hanno una densità energetica inferiore.
Batterie a flusso: Queste batterie utilizzano due elettroliti liquidi separati da una membrana, che consente di archiviare grandi quantità di energia. Sono utilizzate principalmente per l'archiviazione di energia a livello industriale.

Ci sono anche altre tecnologie emergenti come le batterie al sodio-ion e le batterie a stato solido, che potrebbero diventare più comuni in futuro.

Come funziona una batteria al piombo? Quali sono i pro e i contro del suo impiego?

Una batteria al piombo funziona utilizzando due elettrodi di piombo immersi in un elettrolita di acido solforico diluito. Quando la batteria è in carica, viene applicata una corrente esterna che spinge gli ioni di piombo dalle piastre negative a quelle positive, dove vengono convertiti in piombo perossido e piombo metallico rispettivamente. Quando la batteria viene scaricata, il processo viene invertito e i due ioni di piombo reagiscono con l'acido solforico per erogare energia.

I pregi delle batterie al piombo sono che sono relativamente economiche, robuste e affidabili, con un'ampia gamma di applicazioni, dall'automotive (sistemi di accensione per motori endotermici) ai sistemi di backup di emergenza come gli UPS e i soccorritori. Inoltre, sono facilmente riciclabili e possono essere smaltite in modo relativamente sicuro.

Tuttavia, ci sono anche diversi difetti delle batterie al piombo. Innanzitutto, hanno una densità energetica relativamente bassa rispetto ad altre tecnologie di batterie, il che significa che possono immagazzinare meno energia per unità di peso. Inoltre, sono relativamente pesanti e voluminose rispetto ad altre tecnologie di batterie, il che le rende meno adatte per le applicazioni che richiedono portabilità e compattezza. Inoltre, le batterie al piombo sono soggette a problemi di autoscarica e sono sensibili alle temperature estreme, il che può ridurne la vita utile. Infine, il piombo è un metallo tossico e l'estrazione e la lavorazione del piombo possono avere un impatto negativo sull'ambiente.

Batterie al Nichel-Cadmio: funzionamento, pregi e difetti.

Una batteria al Nichel Cadmio (NiCd) è composta da una coppia di elettrodi, un anodo di cadmio (Cd) e un catodo di ossido di nichel (NiO). Gli elettrodi sono separati da un separatore impregnato di elettrolita alcalino, generalmente una soluzione di idrossido di potassio (KOH) o idrossido di sodio (NaOH).

Quando la batteria viene caricata, gli ioni di cadmio si muovono verso il catodo, dove reagiscono con l'ossido di nichel per formare idrossido di nichel e cadmio metallico. Questa reazione produce energia elettrica che può essere utilizzata per alimentare un dispositivo elettronico.

Quando la batteria viene scaricata, il processo avviene al contrario. Gli ioni di cadmio vengono liberati dal catodo e si combinano con l'idrossido di potassio o idrossido di sodio nell'elettrolita per formare cadmio idrossido e ossido di nichel. Questa reazione consuma l'energia elettrica immagazzinata nella batteria.

Il principale pregio di una batteria al Nichel Cadmio è la sua affidabilità e durata nel tempo, con una vita media di 1000 cicli di ricarica/scarica. Inoltre, le batterie NiCd sono in grado di fornire una corrente costante per un periodo prolungato di tempo, rendendole adatte per applicazioni ad alta corrente come avviatori per motori o per l'illuminazione di emergenza.

Tuttavia, le batterie al Nichel Cadmio hanno anche alcuni svantaggi. In primo luogo, contengono materiali tossici come il cadmio che rappresentano un rischio per la salute umana e per l'ambiente se smaltiti in modo improprio. Inoltre, le batterie NiCd hanno una bassa densità energetica rispetto ad altre tecnologie di batterie al litio, al piombo o all'acido solforico, il che significa che occupano più spazio a parità di quantità di energia immagazzinata. Infine, le batterie NiCd possono soffrire di "effetto memoria", che significa che se vengono ricaricate prima che si esaurisca completamente la loro carica, potrebbero ridurre la capacità massima della batteria.

Batterie al Nichel-Metallo-Idruro (NiMH)

Le batterie al nichel-metallo idruro (NiMH) sono una tecnologia di batterie ricaricabili che utilizza un catodo di nichel, un anodo di idrogeno assorbito su lega di metallo elettrochimicamente attiva e un elettrolita a base di idrossido di potassio. Queste batterie sono spesso utilizzate in dispositivi elettronici di consumo come fotocamere digitali, giocattoli e telecomandi.

I vantaggi delle batterie NiMH sono diversi. In primo luogo, hanno una maggiore capacità rispetto alle batterie al nichel-cadmio (NiCad) e possono immagazzinare più energia per unità di peso. Inoltre, non soffrono dell'"effetto memoria" che era comune nelle batterie NiCad. Infine, le batterie NiMH sono relativamente economiche da produrre e sono considerate meno tossiche rispetto alle batterie al piombo.

Tuttavia, ci sono anche alcuni svantaggi delle batterie NiMH. In primo luogo, hanno una tendenza a perdere la carica nel tempo, anche quando non vengono utilizzate, cioè hanno una maggiore autoscarica rispetto alle batterie al litio e possono richiedere una carica più frequente. Inoltre, possono essere meno stabili rispetto alle batterie al litio e possono essere soggette a surriscaldamento o esplosione se non utilizzate o ricaricate correttamente.

In generale, le batterie NiMH sono una scelta popolare per i consumatori che desiderano una batteria ricaricabile con una buona capacità e che non vogliono pagare un prezzo elevato. Tuttavia, se la durata della batteria e le prestazioni sono una priorità, le batterie al litio-ion o al polimero di litio-ion (Li-poly) potrebbero essere una scelta migliore.

Batterie agli ioni di Litio (Li-ion)

Una batteria agli ioni di litio (Li-ion) è composta da un anodo di grafite, un catodo di un materiale come l'ossido di cobalto o l'ossido di manganese, e un elettrolita liquido contenente ioni di litio.

Quando la batteria viene caricata, gli ioni di litio si muovono dall'elettrolita verso il catodo, dove si combinano con gli ioni di ossigeno per formare ioni di litio e ossido di cobalto o di manganese. Questa reazione produce energia elettrica che può essere utilizzata per alimentare un dispositivo elettronico.

Quando la batteria viene scaricata, il processo avviene al contrario. Gli ioni di litio vengono liberati dal catodo e si muovono verso l'anodo attraverso l'elettrolita, producendo energia elettrica che può essere utilizzata per alimentare un dispositivo.

Le batterie agli ioni di litio sono state sviluppate negli anni '90 e sono diventate popolari per l'uso in dispositivi elettronici portatili come telefoni cellulari, computer portatili e fotocamere digitali. Tra i vantaggi delle batterie Li-ion ci sono:

Elevata densità energetica: le batterie agli ioni di litio hanno una delle più alte densità di energia disponibili, il che significa che possono immagazzinare una grande quantità di energia in un piccolo volume.
Basso tasso di auto-scarica: le batterie Li-ion perdono la loro carica a un tasso molto basso, il che significa che possono mantenere la loro carica per lungo tempo senza essere utilizzate.
Lunga durata: le batterie agli ioni di litio hanno una vita utile più lunga rispetto ad altre tecnologie di batterie ricaricabili.

Tuttavia, le batterie agli ioni di litio hanno anche alcuni svantaggi, tra cui:

Costo elevato: le batterie Li-ion sono generalmente più costose rispetto ad altre tecnologie di batterie.
Sensibilità alle alte temperature: le batterie agli ioni di litio possono subire danni se esposte a temperature elevate.
Potenziale rischio di incendio: se danneggiate o utilizzate in modo improprio, le batterie Li-ion possono surriscaldarsi e prendere fuoco.
Tasso di degradazione: le batterie Li-ion possono subire una certa degradazione nel tempo e perdere gradualmente la loro capacità di immagazzinare energia.

Batterie al polimero di litio-ion (Li-poly)

Una batteria al polimero di litio-ion (Li-poly) funziona utilizzando un elettrolita solido al posto di uno liquido, che le rende più sottili e flessibili. All'interno della batteria, gli ioni di litio fluiscono tra l'anodo e il catodo attraverso l'elettrolita solido, che è spesso costituito da un polimero.

I vantaggi delle batterie Li-poly sono numerosi:

in primo luogo, sono molto leggere e sottili, il che le rende ideali per l'utilizzo in dispositivi portatili come smartphone, tablet e laptop.
Sono altamente efficienti e possono immagazzinare più energia per unità di peso rispetto alle batterie al piombo o al nichel-cadmio (NiCad)
non hanno il problema dell'effetto memoria, che era comune con le vecchie tecnologie di batterie NiCad e NiMH;
sono generalmente più sicure rispetto alle altre tecnologie di batterie al litio, perché sono meno soggette a surriscaldamento e incendio.

Tuttavia, ci sono anche alcuni svantaggi delle batterie Li-poly:

sono relativamente costose da produrre rispetto ad altre tecnologie di batterie
la densità di energia delle batterie Li-poly è ancora inferiore rispetto alle batterie Li-ion, il che significa che possono immagazzinare meno energia per unità di peso
possono essere soggette a problemi di gonfiaggio e degradazione della capacità nel tempo, soprattutto se non vengono utilizzate correttamente o se non vengono conservate adeguatamente.

Batteria al polimero di litio-ferro-fosfato (LiFePO4)

Le batterie al litio-ferro-fosfato (LiFePO4) sono un tipo di batteria agli ioni di litio che utilizzano il ferro come materiale del catodo e il fosfato come materiale dell'anodo. Questa tecnologia è stata sviluppata per fornire una soluzione più sicura e affidabile rispetto ad altre batterie agli ioni di litio.

Il funzionamento delle batterie LiFePO4 è simile a quello delle altre batterie agli ioni di litio. Quando la batteria viene caricata, gli ioni di litio si muovono dall'anodo al catodo attraverso l'elettrolita, producendo energia elettrica. Quando la batteria viene scaricata, il processo avviene al contrario, con gli ioni di litio che si muovono dal catodo all'anodo.

Tra i principali vantaggi delle batterie LiFePO4 ci sono:

Sicurezza: a differenza di altre batterie agli ioni di litio, le batterie LiFePO4 sono meno sensibili alle alte temperature e meno inclini a prendere fuoco o a esplodere. Questo le rende più sicure da utilizzare in situazioni in cui la sicurezza è una preoccupazione importante.
Durata: le batterie LiFePO4 hanno una vita utile più lunga rispetto ad altre batterie ricaricabili e possono durare fino a 10 anni con una corretta manutenzione.
Efficienza: le batterie LiFePO4 sono altamente efficienti e possono convertire l'energia elettrica in energia chimica con una perdita minima di energia.
Ecocompatibilità: le batterie LiFePO4 sono più ecologiche rispetto ad altre tecnologie di batterie, poiché utilizzano materiali non tossici e non contengono metalli pesanti.

Tuttavia, ci sono anche alcuni svantaggi delle batterie LiFePO4, tra cui:

Costo elevato: le batterie LiFePO4 sono generalmente più costose rispetto ad altre tecnologie di batterie.
Capacità di scarica limitata: le batterie LiFePO4 hanno una capacità di scarica limitata rispetto ad altre tecnologie di batterie, il che significa che potrebbero non essere adatte per alcune applicazioni ad alta potenza.
Peso elevato: le batterie LiFePO4 sono più pesanti rispetto ad altre tecnologie di batterie a causa dell'utilizzo di materiali come il ferro e il fosfato.

In generale, le batterie LiFePO4 sono una scelta popolare per applicazioni che richiedono una maggiore sicurezza e durata, come veicoli elettrici e sistemi di accumulo energetico per abitazioni e imprese.

Batterie a flusso

Le batterie a flusso sono un tipo di batteria che utilizza una soluzione elettrolitica di solito contenente una miscela di metalli. A differenza delle batterie convenzionali, le batterie a flusso separano il materiale di carica dall'elettrolita, creando una soluzione flussante che può essere immagazzinata in un serbatoio esterno e poi pompata attraverso una cella elettrochimica per generare elettricità.

Le batterie a flusso sono particolarmente utili per il loro potenziale di scala, in quanto la capacità di immagazzinamento dell'energia può essere aumentata semplicemente aggiungendo più soluzione elettrolitica. Inoltre, poiché l'elettrolita viene utilizzato solo per produrre elettricità, il materiale di carica può essere utilizzato in modo più efficiente rispetto alle batterie convenzionali.

Le batterie a flusso sono anche notevoli per la loro capacità di ricarica rapida, poiché il liquido può essere semplicemente pompato attraverso la cella elettrochimica più velocemente per produrre più elettricità. Questo le rende una scelta ideale per applicazioni in cui è necessaria una rapida risposta energetica, come nei sistemi di alimentazione di emergenza.

Tuttavia, le batterie a flusso hanno anche alcuni svantaggi. La loro densità di energia è attualmente inferiore a quella delle batterie al litio-ion, il che significa che richiedono un volume maggiore per immagazzinare la stessa quantità di energia. Inoltre, la soluzione elettrolitica può essere corrosiva e tossica, il che richiede attenzione nella sua gestione e smaltimento.

In sintesi, le batterie a flusso sono un tipo di batteria interessante e in via di sviluppo che offre un potenziale di scala e di efficienza energetica superiore rispetto alle batterie convenzionali. Tuttavia, il loro uso è attualmente limitato a poche applicazioni specifiche a causa delle sfide tecniche e del costo associato alla loro produzione e gestione.

Efficienza energetica, Risparmio Energetico, Energie rinnovabili
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Perché è importante evitare le perdite d'aria compressa in un'industria

Al fine di massimizzare i profitti è fondamentale ridurre i costi della produzione. Un modo per farlo è la ricerca e la riparazione di perdite di aria compressa, vuoto e gas. Questo tipo di perdite non sono da sottovalutare poiché possono influire fino al 40% sugli sprechi di elettricità. Ecco perché è così importante predisporre un’attenta programmazione e pianificazione per quanto riguarda il monitoraggio delle perdite d’aria compressa.

Le realtà che adottano questa scelta alzano l’asticella dell’affidabilità, aprendosi alla possibilità di ottenere dei risparmi sia in termini di riduzione degli stop alla produzione che di ottimizzazione nella gestione dell’energia.

Da una parte aumenta la qualità dei prodotti che potrebbero altrimenti risultare penalizzati da una mancanza di aria compressa, dall’altra migliora anche la velocità del ciclo produttivo. Optare per una pianificazione concreta delle attività per il monitoraggio di perdite d’aria compressa porta a un veloce ROI per quanto concerne l’intero spettro delle iniziative che puntano a migliorare il livello di affidabilità strutturale.

Questo lavoro è stato spesso tralasciato perché, fino a poco fa non era banale e richiedeva grande sforzo da parte dei manutentori, soprattutto la fase di individuazione delle perdite. Di recente, sono stati introdotti sul mercato strumenti con i quali è ora possibile effettuare questo tipo di controlli e quindi trovare istantaneamente le perdite, quantificarle e fornire un report dettagliato ai manutentori per le riparazioni ed alla direzione per la valutazione del risparmio.

Ci sono perdite di gas molto costosi che possono arrivare anche a 3.000€ al minuto. Infatti, non va considerato come spreco solo la perdita di per sé, va conteggiata anche l’energia elettrica utilizzata per produrre quel surplus di pressione, i costi del compressore e i relativi costi di manutenzione.

Aria compressa, risorsa versatile: come individuare le perdite

Quando parliamo di aria compressa facciamo riferimento a una risorsa estremamente versatile e per questo continuamente utilizzata nel settore industriale. L'aria compressa si può utilizzare in differenti ambiti sempre nel contesto dei processi produttivi. Può essere impiegata per azionare utensili come presse per stampi o sistemi di trasporto oppure cilindri idraulici nel contesto dell’automazione nei processi di fabbricazione. In più è possibile sfruttare l’aria compressa anche per quanto riguarda il corretto funzionamento dei freni pneumatici sia su treni che su flotte mobili.

Ma come fare allora per individuare ed eliminare le perdite d’aria compressa? Bisogna ricorrere a uno strumento molto sofisticato e preciso come una telecamera acustica industriale. Essa infatti consente, in maniera del tutto innovativa, di individuare problematiche come questa attraverso un’analisi del suono. E’ semplice da usare (esistono anche diversi webinar sulle telecamere acustiche industriali FLUKE ii9x0 che ne approfondiscono l’uso e il funzionamento) e consente di isolare la frequenza del suono delle perdite anche in contesti di produzione estremamente rumorosi.

Dall’analisi dei segnali percepiti viene generata una mappa del suono a colori: quest’ultima viene poi sovrapposta all’immagine reale in modo tale da agevolare l’individuazione del problema. Si riduce in questo modo il tempo necessario a rilevare le perdite - praticamente impossibili da localizzare in ambienti di produzione molto rumorosi aumentando così l’affidabilità delle linee produttive in pressione. Diventa quindi possibile ridurre i costi globali così come anche i consumi energetici.

Efficienza energetica, Risparmio Energetico, Energie rinnovabili
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Cos'è l'effetto fotovoltaico che sta alla base degli impianti ad energia solare.

In questo articolo, primo di una serie sulle energie rinnovabili, scopriremo cos'è e come funziona l'effetto fotovoltaico, che sta alla base della produzione di energia elettrica dalla luce solare negli impianti fotovoltaici.

Effetto fotovoltaico: un po' di storia

Lo scopritore dell'effetto fotovoltaico fu Antoine Cesar Becquerel, fisico francese nato a Châtillon-Coligny nel 1820 e morto a Parigi nel 1878. Nel 1839 Becquerel scoprì per caso che la luce solare aveva degli effetti su una cella elettrolitica con elettrodi di platino che stava studiando. Nel 1870 fu il tedesco Heinrich Hertz (Amburgo, 1857 - Bonn, 1894) a studiare l'effetto fotovoltaico sul selenio, mentre nel 1876 Willoughby Smith, William Grylls Adams e Richard Evans Day conclusero che le celle elettrolitiche erano in grado di convertire la luce in elettricità con una efficienza tra l'1% e il 2%.

La spiegazione scientifica dell'effetto fotovoltaico fu data solo da Albert Einstein nel 1905, scoperta che gli valse il Premio Nobel per la fisica nel 1921. Dovettero tuttavia passare oltre 30 anni prima che questo fenomeno potesse avere un'applicazione pratica: la prima cella fotovoltaica fu realizzata in silicio nei laboratori Bell ad opera di Gerald Pearson, Calvin Fuller e Daryl Chapin.

Il principio di funzionamento dell'effetto fotovoltaico

La cella fotovoltaica altro non è che ciò che in elettronica viene definita una giunzione p-n, come quella del diodo, realizzata partendo dal silicio cristallino puro e drogandone una parte con un elemento di tipo P ( come il Boro ) e l'altra parte con un elemento di tipo N ( come ad esempio il Fosforo ).

Nella giunzione non può entrare la luce, quindi quando i fotoni incidono sul silicio delle celle ne urtano gli atomi e, se il fotone presenta un'energia sufficiente, scalza un elettrone dal proprio posto. L'elettrone scalzato viene quindi catturato dal campo elettrico creato dalla giunzione P-N che lo trascina nella zona N. Dalla zona N può fluire attraverso i contatti della griglia elettrica fino al carico elettrico e, quindi, tornare attraverso i conduttori nella zona P. Qui si ricombinano con le lacune , cioè le cariche positive che sono state trascinate nella zona P.

Quando la luce, attraverso un numero elevato di fotoni di energia sufficiente, mette in atto il moto di un elevato numero di elettroni attraverso il processo sopra descritto, provoca il passaggio di una corrente elettrica.

Funzionamento di una cella fotovoltaica e della giunzione P-N

Abbiamo detto che il processo descritto nel paragrafo precedente si innesca solo se il fotone ha un'energia sufficiente. Solo una parte dei fotoni incidenti genera una corrente elettrica e non tutta l'energia posseduta dal fotone ( E = v * h ) si trasforma in energia elettrica. Questo determina un'efficienza piuttosto bassa delle celle fotovoltaiche : le più efficienti possono arrivare ad un rendimento di circa il 14% .

Vediamo nel dettaglio cosa può accadere a un fotone di luce solare che incide sulla cella. Le varie casistiche si possono suddividere in due comportamenti:

generare una coppia di portatori di carica ( lacuna-elettrone );
non generare una coppia di portatori di carica.

La coppia di generatori di carica non viene generata se:

il fotone viene riflesso senza neanche entrare nella cella fotovoltaica;
il fotone incide sulla griglia metallica e quindi non entra nella cella. Questo spiega perché la griglia metallica dovrà al tempo stesso avere molti conduttori per raccogliere la corrente in forma capillare, ma al tempo stesso averli molto sottili per permettere a più luce possibile di passare;
il fotone ha lunghezza d'onda maggiore di 1.100 mm e quindi energia inferiore a 1.1 eV³ , questa è troppo bassa per poter creare coppie lacuna-elettrone e quindi il fotone non da origine ad alcun fenomeno apprezzabile;

Nei casi invece in cui viene generata la coppia di portatori di carica, questo può avvenire:

all'interno della regione di carica spaziale della giunzione; il campo elettrico che è presente in questa regione porterà quindi l'elettrone verso la zona N e la lacuna verso la zona P, dando così origine alla fotocorrente;
all'esterno della regione di carica spaziale, ma raggiungerla ugualmente per diffusione e si crea ugualmente la fotocorrente;
all'esterno della regione di carica spaziale, ricombinandosi senza raggiungerla e senza dare quindi origine alla fotocorrente.

Rendimento ed efficienza di una cella fotovoltaica

Delle 6 casistiche descritte nel paragrafo precedente, solo in 2 casi si origina una corrente fotovoltaica. Questo spiega il rendimento relativamente basso delle celle fotovoltaiche, che raramente supera il 20%. La sfida perché le energie rinnovabili siano sempre più convenienti, anche senza l'elargizione di incentivi da parte dei governi, è ovviamente legata a tecnologie costruttive sempre più efficienti.

In particolare l'efficienza è molto legata alla tipologia di silicio impiegata. Infatti:

le celle fotovoltaiche in silicio amorfo sono le più economiche ma al tempo stesso meno efficienti. Il loro rendimento si attesta intorno al 5-6%;
le celle fotovoltaiche in silicio monocristallino sono le più efficienti, con un rendimento che si attesta tra il 15 e il 20%;
le celle fotovoltaiche in silicio policristallino sono invece quelle caratterizzate dal miglior rapporto qualità/prezzo, con un rendimento intorno al 13%.

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Monitoraggio energetico con domotica e building automation

Il monitoraggio energetico è un'esigenza sempre più necessaria sia per le imprese che per gli edifici , privati e pubblici , tanto che per incentivare il risparmio energetico sono stati introdotti gli obblighi della diagnosi energetica dal legislatore , come spiegato in un altro articolo in questo sito.

In questo senso , sia in ambito civile che industriale che terziario , sono di notevole importanza la domotica e la building automation che stanno trasformando gli edifici in fabbriche intelligenti ( smart factories e industria 4.0 ) e in case intelligenti ( smart home ). La possibilità di posizionare sul campo moduli di misurazione e monitoraggio collegati tramite bus a sistemi di elaborazione e monitoraggio dotati di appositi software , rendono questa operazione quasi naturale e molto meno costosa rispetto ad un intervento "da zero".

Vediamo quindi una panoramica delle soluzioni offerte dai principali costruttori e integratori di sistemi elettrici e di building automation .

ABB : ABB propone interessanti soluzioni sia in ambito industriale/aziendale su protocolli Modbus RTU, TCP e SNMP v1, 2 e 3 , sia in ambito civile / terziario su protocolo KNX :

1) Il sistema ABB per il monitoraggio energetico a servizio delle industrie e del grande terziario si chiama CMS 700 , in cui l'acronimo sta per Circuit Monitoring System . Attraverso una unità di controlllo con webserver integrato permette di monitorare fino a 96 sensori , di facile installazione , sia per via dei molteplici protocolli di comunicazione utilizzati , sia perché i sensori si possono fissare direttamente ai cavi o montare su interruttori esistenti ABB , non necessitando quindi di modificare i cablaggi dei quadri elettrici.

Ogni sensore permette di monitorare una linea , quindi per raccogliere correnti ed energie di linee monofase è sufficiente un solo sensore , mentre per le linee trifasi sono necessari 3 sensori. Il webserver permette di interrogare da remoto i dati di monitoraggio e integrarli con sistemi di gestione e controllo. In questo modo CMS 700 è ideale per il monitoraggio energetico di industrie , piccolo e medio terziario , centri commerciali / direzionali e ospedali.

Eccellente anche la comunicazione e la presentazione del prodotto , il cui funzionamento può essere compreso in anteprima tramite appositi video formativi sul canale Youtube di ABB.

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2) Il sistema ABB per il monitoraggio e controllo dei carichi in ambito di domotica e building automation , basato su standard KNX , ha invece applicazioni più nel settore civile e terziario e permette non solo il monitoraggio , ma anche una logica di controllo dei carichi che permette di agire direttamente sul risparmio energetico , non solo elettrico ma anche di gas , acqua e sistemi di riscaldamento.

Sono infatti presenti moduli "Energy Analyzer" e di "Monitoraggio carichi" , che in base a logiche di controllo impostate in fase di programmazione , permette non solo di monitorare lo stato di controllo ma anche di inserire e disinserire i carichi attraverso gli attuatori.

Tra i prodotti , citiamo gli Energy Analizer QA/S3.16.1 , QA/S3.64.1 , QA/S4.16.1 , QA/S4.64.1 , il modulo di monitoraggio carichi EM/S3.16.1 e il modulo di interfaccia ZS/S1.1 , che raccoglie i valori di energia e li invia sul bus sotto forma di telegrammi KNX .

3) Schneider Electric : Il sistema di monitoraggio di Schneider Electric si chiama PowerLogic ed è composto da un'ampia gamma di strumenti :

3A) Software di monitoraggio Power Management System , disponibile sia nella versione per installazione su PC e Server , denominata PowerExpert , che può generare report e indicatori di performance per chi si occupa di gestione dell'energia e contabilità in azienda che nella versione SCADA ( PowerScada ) , con tutti i vantaggi del monitoraggio real time sul campo.

3B) Ad interfacciare i sistemi di monitoraggio con i dispositivi da campo sono i Gateway come Link150 , su rete ethernet , PowerLogic Comx che permette di integrare nello stesso dispositivo un Energy Server e un datalogger , il PowerLogic G3200 , un gateway che si appoggia al protocollo Modbus , molto diffuso nella comunicazione in ambito di automazione industriale.

3C) Venendo ai dispositivi terminali abbiamo :

- gli strumenti di misura multifunzione , come i multimetri delle serie PowerLogic PM3200 , PowerLogic PM5000 e PM5300R
- i contatori di energia trifase , come gli iEM2000 e iEM3000 o il PowerTag
- strumenti di misura multifunzione , con analisi anche della Power Quality ( armoniche , sovratensioni , buchi di tensione ) : il PowerLogic PM8000 per l'analisi base della qualità dell'energia e l'ION8800 per l'analisi avanzata.

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Che cos'è un Esperto in Gestione dell'Energia , EGE

EGE è l'acronimo di Esperto in Gestione dell'Energia. La figura è prevista dalla norma UNI-CEI 11339 e per diventare Esperto in Gestione dell'Energia bisogna sostenere un esame presso il SECEM , Sistema europeo per la certificazione in energy management . Lo stesso SECEM permette poi di consultare il registro degli EGE suddivisi per regione , area di interesse ( civile o industriale ) e attività in grado di svolgere , quali analisi del sistema energetico , conduzione e manutenzione degli impianti , consulente energetico , contabilità energetica analitica e valutazione dei risparmi , contrattualistica e analisi dei contratti di fornitura e cessione dell'energia.

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Che cos'è una E.S.Co , Energy Service Company

E.S.Co è l'acronimo di Energy Service Company ovvero una società di servizi energetici. Tali società devono certificarsi ai sensi della norma UNI CEI 11352 dimostrando di avere al proprio interno figure tecniche tali da essere in grado di svolgere l'audit preliminare , in base agli esiti scegliere le azioni di risparmio energetico e poi verificare gli esiti di questo efficientamento. Il servizio fornito dall'Energy Service Company si ripaga spesso grazie ai risparmi conseguiti .

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Cos'è la diagnosi energetica o Audit Energetico : definizioni e normative

La diagnosi energetica o audit energetico , viene definito dalla legislazione italiana , attraverso il Decreto Legislativo nr.102 del 4 Luglio 2014 , come "una procedura sistematica volta a fornire un'adeguata conoscenza del profilo di consumo energetico di un edificio o gruppo di edifici, di una attivita' o impianto industriale o di servizi pubblici o privati, ad individuare e quantificare le opportunita' di risparmio energetico sotto il profilo costi-benefici e riferire in merito ai risultati " .

Secondo tale definizione , quindi , l'oggetto di una diagnosi energetica può essere un edificio ( pubblico o privato ) o un'attività industriale o di servizi. I riferimenti normativi che definiscono obblighi e prescrizioni riguardo alla diagnosi energetica , sono i seguenti , tra cui appunto il decreto sopra citato:

1) il D.Lgs 102 del 4 Luglio 2014 riguarda le grandi imprese o le imprese energivore . Tale decreto legislativo , che recepisce la Direttiva Europea 2012/27/UE , obbliga le grandi imprese e le imprese a forte consumo di energia a redigere una diagnosi energetica almeno ogni 4 anni a partire da Dicembre 2015 o in alternativa a certificarsi ai sensi della norma ISO 50001 . La diagnosi energetica deve essere svolta da una Energy Service Company( ESCO ) o da un Esperto in Gestione dell'energia certificato ( EGE ). Sulla definizione di ESCO ed EGE , come su quella delle grandi imprese , imprese a forte consumo di energia , rimandiamo al nostro glossario in fondo all'articolo .

2) La Legge nr. 90 del 2013 e i suoi decreti attuativi , del 26 Giugno 2015 , riguardano gli edifici e il cosiddetto APE ( Attestato di Prestazione Energetica ) degli stessi , che viene spesso indicato con APE 2015 , per distinguerlo dall'attestato richiesto prima di tale data , molto meno stringente. I decreti attuativi in particolare sono tre e riguardano Requisiti minimi , Certificazione Energetica e Relazione tecnica. Nel decreto Requisiti minimi si specifica che la diagnosi energetica è necessaria in caso di ristrutturazione o di nuova installazione di impianti termici di potenza termica nominale del generatore maggiore di 100 kW .

3) per gli edifici pubblici o in uso alle pubbliche amministrazioni , l'obbligo di diagnosi energetica è stato introdotto molto prima. Infatti il Decreto Legislativo nr. 115 del 30 maggio 2008 prevede l'obbligo della diagnosi energetica sia nel caso di ristrutturazione degli impianti termici , sia in caso di ristrutturazione edilizia che coinvolga almeno il 15% dell'edificio.

Soprattutto con riferimento alle attività del punto 1 , riguardanti le imprese , l'audit energetico consiste nella raccolta e analisi dei dati di consumo energetico , sia tramite lo studio delle fatture o bollette di energia elettrica , gas e acqua , sia tramite rilievi e installazione di strumenti di misura ove non presenti. In base a questa analisi viene stilato un piano di azione , che può consistere nella sostituzione di apparecchiature ( parti dell'impianto termico o elettrico ) , modifiche strutturali per ridurre la dispersione e/o il cambio di gestore della fornitura di energia elettrica e gas. Il risparmio energetico così prospettato deve tradursi anche in un risparmio economico che permetta di ammortizzare e recuperare i costi dell'audit energetico e deve poi essere verificato nuovamente mediante monitoraggio e raccolta dati.

Glossario e riferimenti :

E.S.Co ( clicca sul link per andare alla voce del glossario )

EGE ( clicca sul link per andare alla voce del glossario )

Grande Impresa : la definizione di grande impresa , che determina l'obbligo di redigere l'audit energetico ogni 4 anni ( se non certificata ISO 50001 ) , è data dal Ministero dello Sviluppo Economico ( MISE ) . In base all'ultima definizione , risalente al 2016 , un'impresa rientra in tale categoria se occupa più di 250 persone e se ha un fatturato superiore a 50 milioni di euro o un bilancio totale superiore a 43 milioni di euro.

Impresa energivora : anche la definizione di Impresa a forte consumo di Energia o Impresa Energivora viene fornita dal MISE . In base all'ultimo aggiornamento , le imprese energivore sono quelle che consumano almeno 2.4 GWh o sono caratterizzate da un'incidenza tra costo dell'energia e fatturato pari o superiore al 3% .

Bibliografia e testi per approfondire :

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