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Nota dell'editore: quanto segue è stato fornito in esclusiva a Power Progress dal , Reading, Pa., ed è stato modificato per lunghezza e stile. Fa parte di una serie in tre parti di EnerSys sulla comprensione della tecnologia delle batterie per apparecchiature e veicoli elettrici.

Il motore a combustione interna (ICE) è stato un cavallo di battaglia affidabile sin da quando è stato brevettato oltre 200 anni fa. Tuttavia, l'ICE è sempre più sotto esame a causa di obblighi legislativi sulle emissioni, prezzi del carburante fluttuanti, costosi requisiti di manutenzione del motore e persino preoccupazioni per la salute sulle emissioni. Di conseguenza, molti OEM hanno sempre più adottato un approccio elettrico a batteria (BE) per le attrezzature, come carrelli elevatori e attrezzature per la cura dei pavimenti.

Nell'ultimo decennio, le opzioni di batterie disponibili sul mercato si sono ampliate per soddisfare una varietà di applicazioni per apparecchiature industriali, dalle tradizionali batterie al piombo a opzioni più avanzate, come le batterie agli ioni di litio e le batterie al piombo a piastre sottili.

Per ottimizzare le prestazioni di una flotta, gli OEM e i gestori delle apparecchiature devono considerare tutti gli aspetti dell'applicazione prima di scegliere la batteria giusta. Queste considerazioni includono le richieste di potenza, la durata della vita dell'apparecchiatura, eventuali termini del contratto di leasing dell'apparecchiatura e vincoli di spazio per la manutenzione e lo stoccaggio delle batterie di riserva.

Questo primo di una serie di tre articoli sulle diverse tecnologie delle batterie e le loro applicazioni esplorerà la tradizionale batteria al piombo allagata. Questo tipo di batteria è ancora una tecnologia solida, collaudata e affidabile utilizzata oggi per molte diverse applicazioni di veicoli e attrezzature industriali. Presentano alcuni limiti di prestazioni, ma sono ancora considerate un'ottima opzione per molte flotte.

Introduzione al piombo acido

La tradizionale batteria al piombo allagata è composta da piastre di piombo immerse in una soluzione di elettrolita liquido. Furono utilizzate per la prima volta per alimentare le luci delle carrozze ferroviarie alla fine del XIX secolo. Oggi sono l'opzione standard per l'avviamento del motore nei veicoli su strada, come auto, camion e motociclette.

Le batterie al piombo allagate EnerSys Ironclad sono progettate per una vasta gamma di applicazioni di movimentazione dei materiali. (Foto: Enersys)

Non passò molto tempo prima che le aziende iniziassero a testare le batterie come fonte di energia primaria nei veicoli industriali e, nel 1906, la Pennsylvania Railroad introdusse i primi carrelli elevatori alimentati a batteria per il trasporto dei bagagli nelle stazioni ferroviarie.

Quando le batterie al piombo allagate divennero meno costose e più facilmente reperibili negli anni '90, molti importanti produttori di carrelli elevatori introdussero nuove macchine alimentate a batteria per applicazioni di movimentazione interna dei materiali. Le batterie sono anche comunemente utilizzate per alimentare attrezzature per la cura dei pavimenti e veicoli di servizio, come carrelli elettrici, trattori di traino e portacarichi.

Tecnologia comprovata

Le tradizionali batterie al piombo allagate sono una scelta popolare per le apparecchiature industriali perché sono la tecnologia di batterie più collaudata. Sono anche più economiche rispetto ad altre opzioni di batterie e facilmente reperibili da molti produttori di batterie.

Sono disponibili diversi tipi di batterie al piombo acido, ciascuna delle quali offre tensioni, potenze in uscita e capacità diverse per soddisfare specifiche esigenze applicative.

Sebbene siano altamente affidabili, queste batterie presentano alcuni svantaggi, come la limitata densità di accumulo di energia, che le rendono più adatte ad applicazioni più leggere.

Densità di potenza

Le batterie al piombo allagate si caricano più lentamente rispetto ad altre tecnologie. Per applicazioni di attrezzature industriali e carrelli elevatori, sono progettate per raggiungere un livello di carica di circa il 20 percento prima di aver bisogno di 10-16 ore per ricaricarsi completamente e raffreddarsi.

Per applicazioni più pesanti che non possono permettersi tali tempi di inattività per la ricarica, le batterie possono essere sostituite tra un turno e l'altro. Tuttavia, si tratta di un processo che richiede molto tempo e che richiede l'acquisto e lo stoccaggio di batterie extra.

Maggiore manutenzione

Le batterie al piombo allagate richiedono in genere un livello di manutenzione più elevato rispetto alle tecnologie di batterie più avanzate. Ad esempio, l'acqua deve essere aggiunta settimanalmente al livello appropriato. L'eccessiva o insufficiente irrigazione causerà danni e ridurrà la durata della batteria.

Inoltre, devono essere equalizzate regolarmente caricandole a una tensione superiore a quella consigliata. Ciò rimuove i cristalli di solfato che possono accumularsi nel tempo. Un'equalizzazione inadeguata può causare l'accumulo di cristalli che riduce la capacità della batteria.

Poiché questa manutenzione può comportare tempi di inattività prolungati, molti utenti scelgono di conservare e sottoporre a manutenzione batterie di riserva.

Opzioni di ricarica rapida

Le batterie al piombo acido allagate a carica rapida sono state introdotte negli anni '70 come soluzione di riferimento per le apparecchiature ad uso intensivo. Presentano la stessa tecnologia delle tradizionali batterie al piombo acido, ma utilizzano connettori intercella migliorati e altri componenti per consentire una carica più rapida e aggressiva.

La batteria al piombo acido allagata EnerSys Express è progettata per una ricarica rapida. (Foto: EnerSys)

Il costo iniziale delle batterie a carica rapida è solitamente un po' più alto rispetto alle loro controparti tradizionali. Sono più efficaci se abbinate a caricabatterie rapidi, che hanno anche un costo leggermente più alto rispetto ai caricabatterie standard.

Tuttavia, le batterie a carica rapida consentono agli utenti di sfruttare la ricarica occasionale durante le pause dal lavoro e altri arresti, riducendo al minimo la necessità di periodi di ricarica più lunghi richiesti dalle tradizionali batterie al piombo.

Poiché le batterie a carica rapida sopportano un utilizzo più intenso, una manutenzione adeguata è ancora più critica. Ad esempio, richiedono ancora l'equalizzazione e l'aggiunta di acqua. Offrono anche una densità energetica inferiore, il che le rende più adatte ad applicazioni di utilizzo medio.

Le batterie a carica rapida hanno una durata media di 2-4 anni, a seconda del livello di utilizzo e dei programmi di manutenzione. In confronto, una batteria al piombo acido allagata tradizionale ha una durata utile tipica di 3-6 anni, sempre a seconda dell'utilizzo e della manutenzione.

Nella seconda parte di questa serie di articoli parleremo delle tecnologie delle batterie più avanzate.