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L'UE ha assunto un ruolo guida impressionante nell'adozione globale dell'elettrificazione. Mentre i rigidi protocolli sulle emissioni di CO2 sono un fattore importante, alcuni ritengono che sia forse ancora più importante il supporto dei governi determinati a promuovere l'uso della tecnologia.

Bernhard Zabel, responsabile vendite, Xerotech

"L'UE ha fatto davvero bene nel modo in cui è riuscita a ottenere il sostegno del governo per i programmi di elettrificazione", ha affermato Bernhard Zabel, responsabile delle vendite presso Xerotech, un fornitore irlandese di sistemi di batterie. Indica i generosi programmi di incentivi e sovvenzioni che sono stati resi disponibili in alcune parti d'Europa, in particolare in Scandinavia. "I paesi scandinavi hanno davvero abbracciato l'elettrificazione fornendo incentivi e grandi sovvenzioni di programma a coloro che stanno cercando di elettrificare. [Hanno] accelerato la necessità di andare oltre i semplici requisiti standard sulle emissioni di CO2".

Ciò ha portato all'implementazione in diversi mercati chiave. "Sono riusciti a elettrificare con successo le attrezzature in qualsiasi settore, dall'estrazione mineraria all'edilizia all'agricoltura", ha affermato Zabel. "L'industria marittima sarà una grande storia di successo nei paesi scandinavi. Stanno elettrificando traghetti, navi da diporto, yacht".

Tali risultati in Scandinavia e in tutta Europa non sono passati inosservati. "Il Nord America ha davvero prestato attenzione. In un certo senso, hanno usato quel mercato come cavia per assicurarsi che la tecnologia funzionasse", ha affermato Zabel. "Stiamo assistendo a sempre più casi di utilizzo reale là fuori che [mostrano] che il mercato nordamericano l'ha abbracciata". Il settore minerario sotterraneo, dove l'elettrificazione di escavatori, dozer e caricatori è diventata prevalente, è un ottimo esempio.

Programmi di incentivi e sovvenzioni interessanti a livello federale e statale (Zabel definisce la California “epicentro dell’elettrificazione�) stanno stimolando l’adozione anche in altri segmenti di mercato.

"Quindi, anche se il Nord America è un po' indietro - [è] davvero effettivamente indietro rispetto a ciò che sta accadendo nell'UE di forse quattro o cinque anni - l'opportunità è piuttosto ampia dal punto di vista della popolazione", ha detto Zabel. "Quando si esamina il numero di flotte e i volumi seriali che potrebbero essere disponibili per aziende come Xerotech per essere in grado di elettrificare, sono enormi in termini di scala".

È possibile realizzare confezioni di diverse dimensioni e configurazioni elettriche in base alla quantità di energia richiesta. (Foto: Xerotech)

"Un'enorme opportunità"

Xerotech vende pacchi batteria in Nord America utilizzati per elettrificare macchinari edili, minerari, agricoli e militari. Il paese rappresenta già circa il 50% del suo mercato e Zabel ritiene che ci siano "enormi opportunità" per un'ulteriore crescita.

"Stiamo assistendo a un enorme volume di richieste provenienti da quel mercato per l'elettrificazione in questo momento. Si tratta principalmente di settori quali l'edilizia e l'industria mineraria", ha affermato Zabel. "Ci sono anche diverse applicazioni che stiamo iniziando a vedere emergere, quindi è un periodo piuttosto entusiasmante".

I pacchi batteria dell'azienda sono stati sviluppati per l'uso in ambienti operativi difficili che comportano urti, vibrazioni e impatti sostanziali, nonché temperature estreme alte e basse. Ciò include applicazioni edilizie, minerarie e agricole, con la marina come obiettivo a più lungo raggio.

A parte le celle della batteria, tutti gli elementi dei pacchi batteria vengono prodotti sotto copertura nello stabilimento Xerotech in Irlanda. (Foto: Xerotech)

"L'industria marittima probabilmente resterà un po' indietro", ha detto Zabel. "Negli Stati Uniti, non credo che abbia preso piede così bene come nei paesi scandinavi o in posti come Spagna e Italia, per esempio... Ma è solo questione di tempo, credo".

Xerotech offre anche soluzioni di accumulo di energia portatile nell'ordine dei megawattora per i clienti che sfruttano l'energia solare o eolica o che necessitano di soluzioni per l'edilizia e altri cantieri.

Personalizzazione 'pronta all'uso'

Zabel descrive le soluzioni di pacchi batteria di Xerotech come indipendenti sia dal marchio che dal settore. "Ciò che rende Xerotech unica è che non ci interessa molto l'applicazione. Se hai bisogno di energia a batteria e questa si adatta, abbiamo fondamentalmente una soluzione per te.

"Se hai un escavatore di due marchi di produttori, probabilmente richiederanno due tipi diversi di batterie. Possiamo facilmente fornire una batteria che si adatti a entrambe le applicazioni", ha continuato. "Dal punto di vista del cliente, sembra che tu stia ricevendo una batteria su misura o personalizzata, ma in realtà è tutto 'pronto all'uso' per noi. Questo ci consente di essere visti come un fornitore unico per un certo numero di flotte in vari mercati".

Varie dimensioni e configurazioni elettriche sono confezionate in base alla quantità di energia richiesta. "Ridimensioniamo le specifiche elettriche nella quantità di energia e tensione che possiamo fornire", ha affermato Zabel. Questa scalabilità si applica anche alle velocità di carica/scarica C. "Possiamo fornire alcune configurazioni uniche, non solo in un singolo pacco, ma possiamo anche impilare fino a 20 pacchi diversi in parallelo per fornirti fino alla gamma di megawattora per applicazioni di accumulo di energia".

È disponibile uno strumento di configurazione online per aiutare i clienti a identificare le loro esigenze specifiche e le soluzioni di batteria adatte a loro. "Insieme a questo, ottengono tutti i disegni CAD 3D, i file DBC e la scheda tecnica completa delle specifiche", ha osservato Zabel. "Molti produttori di pacchi batteria tengono tutto questo gelosamente custodito, e posso capirlo anch'io. Ma ciò che stiamo cercando di abilitare è la facilità di comprensione di come esattamente le nostre soluzioni si adattano a un'applicazione".

Un team di ingegneri supporta ulteriormente i clienti e può guidarli attraverso tutti gli aspetti dell'applicazione.

Integrazione verticale

Prima che Xerotech venisse lanciata nel 2015 come nuova azienda, i suoi fondatori hanno studiato attentamente come produrre le batterie.

Xerotech ha scelto di standardizzare la cella della batteria cilindrica 21700 per la sua pronta reperibilità e scalabilità. (Foto: Xerotech)

"Abbiamo deciso che più siamo integrati verticalmente come produttori, meglio è", ha detto Zabel. "Stiamo eliminando tutti i rischi della supply chain. Tutto quello che stiamo facendo è importare materie prime e sputare fuori pacchi batteria completamente integrabili dall'altra parte".

Le celle delle batterie vengono esternalizzate da fornitori noti e attentamente selezionati. L'azienda ha scelto di standardizzare una cella cilindrica per batteria da 21700 (21 mm x 700 mm). "Il motivo per cui lo abbiamo fatto è che erano le più facilmente disponibili nel settore e ci offrono l'opportunità di scalare in diverse dimensioni e utilizzare diverse sostanze chimiche nello stesso formato di cella", ha spiegato Zabel. "Quindi, ancora una volta, nessun rischio per la supply chain nell'acquistare quel particolare formato di cella".

Tutti gli altri elementi dei pacchi batteria sono fabbricati sotto copertura presso lo stabilimento dell'azienda in Irlanda. "Utilizziamo tutti gli stessi materiali, tutti gli stessi processi di produzione, tutti gli stessi processi di qualità, quindi siamo in grado di accelerare la velocità di produzione. Infatti, la maggior parte degli ordini di prototipi di pacchi batteria può essere [completata] entro circa quattro o cinque settimane", ha affermato Zabel. "Siamo in grado di rispondere alle esigenze dei nostri clienti molto rapidamente".

Gestito per longevità e sicurezza

Per prolungare la durata e la sicurezza delle batterie, Xerotech incorpora un sistema combinato di gestione termica in grado di raffreddare o riscaldare le batterie, in base all'ambiente.

"Quello che stiamo facendo tramite il nostro sistema di gestione delle batterie è consentire ai nostri pacchi batteria a livello di modulo di rimanere a circa 25 gradi C. Questa è la temperatura ottimale a livello di cella", ha affermato Zabel. "Stiamo sostanzialmente estendendo il ciclo di vita della cella della batteria mantenendo quella temperatura ottimale, ma siamo anche in grado di caricare e scaricare più rapidamente. Quindi, la fine della vita dei nostri pacchi batteria è molto più avanti a causa del modo in cui gestiamo termicamente i nostri pacchi".

Il sistema di gestione termica utilizza un sistema di raffreddamento e riscaldamento a liquido attivo in grado di allagare i moduli interessati in caso di fuga termica. (Foto: ±ØÓ®ÌåÓý Staff)

La gestione termica è ottenuta tramite un sistema di raffreddamento e riscaldamento a liquido attivo, che funge anche da sistema di soppressione antincendio attivo. In caso di fuga termica, i moduli interessati verrebbero inondati con lo stesso glicole 50/50 utilizzato per raffreddare le batterie. "È confinato in una guaina aperta che corre tra ogni singola cella della batteria. In caso di fuga termica, quel pacco batteria verrebbe effettivamente spento tramite quel sistema di soppressione antincendio", ha affermato Zabel.

Ha aggiunto che le fughe termiche che si verificano sono in genere il risultato di una mancata gestione completa della sicurezza e delle prestazioni del pacco batteria. "La sicurezza e le prestazioni del nostro pacco sono completamente controllate dal nostro software (che abbiamo sviluppato noi stessi) tramite il nostro sistema di gestione della batteria. Quindi, siamo abbastanza sicuri di avere un pacchetto che fornisce un elevato livello di sicurezza e vantaggi in termini di prestazioni", ha affermato Zabel.

Oltre al retrofit delle batterie

Attualmente, l'attenzione di Xerotech è rivolta al retrofitting di pacchi batteria in apparecchiature esistenti. "In pratica, stiamo togliendo un motore diesel e sostituendolo con una batteria, [in più] avrai inverter, attuatori, celle a combustibile, unità di distribuzione dell'energia e molti altri componenti", ha affermato Zabel. "Penso che tra cinque o otto anni, gli OEM inizieranno a produrre le loro apparecchiature di base per ospitare sistemi di batterie.

"Rendiamo l'acquisto di una batteria facile come lo è l'acquisto di un motore diesel, e credo che ci siamo riusciti. Ma sarebbe molto più facile se l'OEM iniziasse effettivamente a costruire appositamente le proprie apparecchiature per ospitare l'applicazione della batteria".

Poiché ogni pacco batteria è personalizzato in base all'applicazione, Zabel ha affermato che l'azienda ha sviluppato migliaia di configurazioni diverse e potrebbe averne decine di migliaia entro il 2025, quando prevede di introdurre un'iterazione di nuova generazione ancora più potente e configurabile.

"Far sì che gli OEM creino un progetto fin dalle prime fasi per consentire lo spazio per la batteria e per tutte le apparecchiature che devono essere inserite come unità completa sarà di grande aiuto. Ma poi per noi essere in grado di avere un pacco batteria ancora più configurabile e utilizzare quello spazio al livello più efficiente, porterà un livello completamente nuovo di potenza a livello di apparecchiature e prestazioni", ha affermato Zabel. "Quindi, siamo piuttosto entusiasti di ciò che accadrà in futuro".

Podcast: Xerotech punta al mercato dell'elettrificazione nordamericano Bernhard Zabel discute della crescente adozione dell'elettrificazione e delle opportunità future per le soluzioni di pacchi batteria