Introduzione all'APU elettrica: supporto dei carichi alberghieri nei trasporti su camion senza motori a combustione interna

Tra le varie sfide in termini di costi ed efficienza nei consumi che le flotte di autotrasporti su strada devono affrontare c'è la riduzione dei tempi di inattività. Sul suo sito web, il North American Council for Freight Efficiency (NACFE) ha affermato che storicamente, per i camion con cabina letto, gran parte del tempo di funzionamento – il 45% o più – veniva trascorso con il motore al minimo. Questo spesso avviene per far fronte ai carichi di servizio, ovvero all'energia elettrica necessaria nei periodi in cui l'operatore non è alla guida del camion. Tra questi, l'aria condizionata, che è tra i carichi più energivori, ma spesso necessaria per il comfort dell'operatore.

La spinta verso la sostenibilità, tuttavia, ha reso il minimo del motore un obiettivo di regolamentazione in molti stati americani. Nel marzo 2023, l'American Transport Research Institute (ATRI) ha pubblicato un compendio delle normative sul minimo, in cui si affermava che 30 stati degli Stati Uniti continentali, insieme al Distretto di Columbia, ne avevano una, con multe per inosservanza che andavano da meno di 100 dollari a diverse migliaia di dollari.

Per contribuire a risolvere i problemi di sostenibilità, nonché di costi ed efficienza nei consumi, alcune flotte stanno optando per unità di alimentazione alternative (APU) a batteria. Le APU forniscono l'energia necessaria per i servizi alberghieri.

Tre tattiche di mitigazione dell'inattività

Wade Seaburg, responsabile dei ricavi di Dragonfly Energy, con sede a Reno, Nevada, che produce sistemi di alimentazione agli ioni di litio per camion commerciali tramite il marchio Battle Born Batteries, ha affermato che quando l'azienda parla con le flotte delle sue APU elettriche, la conversazione riguarda i tre approcci di mitigazione del minimo attualmente in uso.

Un'unità di potenza ausiliaria (APU) di Battle Born Batteries installata su un camion pesante. (Foto: Dragonfly Energy/Battle Born Batteries)

"Una è semplicemente l'implementazione di un sistema di arresto/avvio automatico", ha spiegato. "Abbiamo impostato una temperatura ambiente in cabina o all'interno della cuccetta, e il motore diesel principale utilizzato per il trasporto merci si accenderà e spegnerà automaticamente in base ad alcuni limiti di temperatura, più o meno un intervallo."

Seaburg ha chiarito che se la temperatura della cabina è preimpostata a 21 °C, il motore si avvia se la temperatura supera i 23 °C e attiva il condizionatore finché non scende sotto i 20 °C. A quel punto, il motore si spegne.

Ha aggiunto che in caso di avvio/arresto automatico, il motore diesel del camion consuma circa galloni di gasolio all'ora, oltre ad usurare altri componenti del motore.

"Il prossimo passo è un'unità di potenza ausiliaria diesel", ha detto Seaburg. "Che consumerà meno carburante diesel. Quindi, si bruceranno circa 40 litri all'ora."

Secondo lui, sebbene l'APU diesel rappresenti un miglioramento rispetto al sistema di arresto/avvio automatico, presenta anche degli svantaggi.

"Dopo circa due anni ha la tendenza ad avere molti guasti meccanici, come potrebbe capitare a qualsiasi tipo di piccolo motore diesel, quindi diventa un po' un problema di manutenzione."

Il terzo approccio, secondo Seaburg, è l'APU (APU) elettrica a batteria. Ha affermato che l'operatore accende l'APU, che alimenterà il condizionatore e altri servizi dell'hotel nel pullman "finché la tensione della batteria non raggiunge un certo livello o il livello di carica della batteria non raggiunge un certo livello, dopodiché il motore si riavvierà" per ricaricare la batteria.

Seaburg ha notato un'eccezione in caso di temperature estreme.

"Le flotte tengono sempre acceso il motore se la temperatura esterna supera i 32 °C", ha detto, "perché il condizionatore a 12 volt non è in grado di raffreddarlo da 32 o 38 °C a una temperatura confortevole di 21 °C per il conducente. Quindi continuano a tenere il motore al minimo e ad accendere entrambi i sistemi mentre si trovano a quella temperatura estremamente elevata, e lo fanno anche quando scendono a temperature gelide, per mantenere tutti i fluidi del motore in perfetto stato".

Molti degli stati che hanno normative sul minimo del motore hanno pubblicato eccezioni in base alla temperatura. Atlanta, Georgia, ad esempio, limita il minimo del motore a 15 minuti, ma lo estende a 25 minuti se la temperatura è inferiore a 0 °C.

Seaburg ha aggiunto che, a causa di queste realtà legate alla temperatura, la temperatura ideale per le APU elettriche a batteria è compresa tra -5° e 32°C, durante la quale "non c'è assolutamente bisogno di far funzionare il motore".

Le batterie giuste

Alcune APU elettriche a batteria utilizzano batterie AGM (Assorbed Glass Mat), ha affermato Seaburg, aggiungendo che non sempre rappresentano la scelta migliore.

"Le batterie AGM sono ottime per due scopi", ha detto. "Sono ottime per l'avviamento e per il ciclo profondo, ma non sono eccezionali in nessuno dei due. Richiedono poca manutenzione, hanno alcuni vantaggi. Ma vengono sostituite dopo 18-24 mesi a causa della rapidità con cui si degradano."

Stati degli Stati Uniti continentali con regolamentazione del minimo dei motori diesel, evidenziati in rosso. (Dati: American Transportation Research Institute. Grafico: Mapchart.net)

Secondo Seaburg, solo il 15 percento circa dei camion viene ordinato con un'APU elettrica perché molti di coloro che li hanno provati sono rimasti delusi dai tempi di funzionamento dovuti all'uso di batterie AGM.

"Gli vengono promesse 10 ore", ha detto. "Ne hanno solo quattro, e poi, man mano che procedono, ne hanno sempre meno".

Le batterie al piombo-acido, sebbene non siano un'opzione per le APU elettriche, sono migliori per l'avviamento del motore rispetto alle batterie AGM, ha affermato Seaburg. Sono anche meno costose.

Nell'implementare la soluzione Battle Born APU, Seaburg ha affermato che Dragonfly sfrutta la sua conoscenza della ricarica delle batterie per consentire l'uso di entrambe le tipologie di batterie sul camion, nonché di batterie agli ioni di litio, garantendo al contempo che possano essere tutte caricate tramite un unico alternatore.

"Quello che facciamo è dedicare quella batteria anteriore di, diciamo, tre batterie allagate all'avviamento del motore", ha detto Seaburg. "Abbiamo installato un isolatore che permette l'isolamento delle due batterie, ma anche la corretta ricarica del nostro sistema. E poi abbiamo installato un sistema al litio per alimentare tutti quegli stessi condizionatori, inverter ed elettrodomestici che si trovano oggi sulle APU elettriche."

Secondo Seaburg, la soluzione agli ioni di litio di Dragonfly è in grado di fornire energia in modo costante per tutta la durata di un periodo di riposo di 10 ore.

"Abbiamo superato riavvii di 34 ore quando la temperatura ambiente è adeguata, come in Texas a ottobre, e non stiamo consumando molta energia – ovvero il condizionatore – non lo stiamo usando così tanto", ha detto. "Non esiste un banco batterie AGM che superi un periodo di riavvio di 34 ore."

Valore favorevole al diesel

In termini di sostenibilità e riduzione dell'usura, Seaburg ha affermato che l'APU Battle Born è "un amico del motore diesel".

"Riteniamo che [il motore diesel] debba essere acceso per movimentare le merci quando necessario, e spento in tutti gli altri casi", ha affermato. "Non ha più bisogno di girare al minimo per garantire il comfort dell'autista."

E sebbene ciò possa aiutare il settore a superare gli ostacoli normativi, Seaburg ha affermato che le APU a batteria dell'azienda offrono un valore aggiunto.

"Anche l'ostacolo normativo del 'non tenere al minimo' significa 'non tenere al minimo il tuo motore, in gran parte diesel'", ha detto Seaburg. "E in alcune di quelle giurisdizioni, è ancora possibile tenere al minimo quella piccola APU diesel. Ma il nostro messaggio è: non fatelo nemmeno. Spegniamo completamente il motore. Eliminiamo i gas di scarico che forse il conducente sta inalando. Smettiamo il ronzio: creiamo un ambiente silenzioso dove possano dormire e non vengano svegliati."

Secondo Seaburg, un'APU elettrica aiuta anche a ridurre la manutenzione del motore diesel, perché quando il motore è al minimo, "mettiamo in funzione tutti gli altri dispositivi ad esso collegati", tra cui la pompa dell'acqua, la pompa del carburante e le relative guarnizioni, che subiranno un'usura eccessiva.

Infine, Seaburg ha notato notevoli miglioramenti nell'efficienza del carburante grazie all'uso dell'APU Battle Born.

"Stiamo assistendo ovunque a un aumento del 10-15 percento nei chilometri per gallone nelle flotte che hanno adottato questa soluzione", ha affermato, aggiungendo che altre tattiche per affrontare il risparmio di carburante, come le minigonne laterali, producono solo una frazione di quel risparmio.

"Diciamo che resti inattivo per 4 o 5 ore a notte", ha detto Seaburg. "Quando risparmi dai 18 ai 19 litri d'acqua a notte, senza doverli più bruciare, sono soldi veri."