Manuale sulle batterie per apparecchiature elettriche, parte 3: scegliere la batteria giusta

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

Poiché le apparecchiature alimentate da motori a combustione interna (ICE) sono sottoposte a un esame sempre più approfondito a causa di problemi di emissioni, fluttuazioni dei prezzi del carburante e problemi di manutenzione, le aziende stanno passando all'alimentazione elettrica per i veicoli industriali, come carrelli elevatori e macchine per la cura dei pavimenti. Oggi sono disponibili diverse opzioni di batterie che soddisfano diverse esigenze applicative, dalle tradizionali batterie al piombo-acido alle più avanzate batterie al piombo-acido a piastre sottili (TPPL) e agli ioni di litio.

Una tecnologia di batterie e un sistema di ricarica ben abbinati ottimizzeranno il potenziale di una flotta massimizzando la produttività, riducendo la manutenzione ed eliminando i tempi di fermo imprevisti. La scelta del sistema giusto richiede un'attenta analisi dei dati e la considerazione di diversi fattori operativi.

Capacità energetiche corrispondenti

Sebbene ci siano diversi attributi da considerare nella scelta della batteria ottimale, le capacità energetiche, tra cui capacità ed efficienza di ricarica, sono fondamentali per la valutazione complessiva. Questo aspetto diventa sempre più importante con la migrazione delle applicazioni verso un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, 365 giorni all'anno, che riduce il tempo di ricarica disponibile a un punto tale che l'unica opzione è la ricarica durante le brevi pause del personale. Questa ricarica occasionale rende l'efficienza complessiva e la velocità dell'attività di ricarica ancora più critiche.

Dati: EnerSys. Tabella: Personale KHL.

La maggior parte delle batterie al piombo tradizionali sono progettate per richiedere un periodo prolungato di carica e raffreddamento, che può richiedere diverse ore. Questo le rende poco pratiche per la maggior parte delle applicazioni di ricarica occasionale. In passato, gli utenti risolvevano questo problema utilizzando più batterie per ogni apparecchiatura, sostituendole man mano che si scaricavano durante i turni di lavoro.

Tuttavia, un simile approccio è diventato impraticabile con l'avvento delle tecnologie TPPL e agli ioni di litio, progettate specificamente per la ricarica occasionale. Entrambe possono essere collegate quando l'attrezzatura non è in uso, ad esempio durante le pause, tra un turno e l'altro e in altri periodi di inattività.

Allineare le aspettative di vita

Proprio come diversi tipi di apparecchiature hanno aspettative di vita diverse, lo stesso vale per le diverse tecnologie delle batterie, il che è ulteriormente complicato dal modo in cui l'apparecchiatura viene utilizzata e, in particolare nel caso delle batterie al piombo acido, dalla qualità della manutenzione. La longevità della batteria scelta dovrebbe essere il più possibile in linea con quella dell'apparecchiatura.

Ad esempio, una tradizionale batteria al piombo acido ha una vita utile tipica di 3-6 anni. Le batterie a ricarica rapida hanno una vita utile media di 2-4 anni. L'aspettativa di vita tipica di una batteria TPPL è di 4-5 anni, a seconda dell'intensità di utilizzo, mentre le batterie agli ioni di litio possono durare 5-7 anni a seconda dell'utilizzo.

Sebbene molti considerino la durata della batteria in termini di frequenza di sostituzione, non ha molto senso pagare troppo per una batteria che durerà più del previsto durante il leasing di un'attrezzatura o per la sua intera durata.

Tolleranza per la manutenzione

Anche la manutenzione delle batterie può rappresentare un problema significativo per le applicazioni con tempi di inattività programmati minimi o nulli o con un elevato turnover del personale o con operatori inesperti.

Le batterie al piombo richiedono in genere un elevato livello di manutenzione. Ad esempio, è necessario aggiungere acqua settimanalmente fino al livello appropriato e livellarle regolarmente per rimuovere i cristalli di solfato che possono accumularsi nel tempo. Se non vengono manutenute correttamente, probabilmente avranno una durata inferiore e dovranno essere sostituite più frequentemente.

Al contrario, le batterie TPPL e la maggior parte degli ioni di litio non richiedono alcuna manutenzione.

Implicazioni per la struttura

Ci sono alcune considerazioni da tenere in considerazione nella scelta delle batterie in relazione alle strutture. La prima è lo spazio, soprattutto se l'azienda sceglie le tradizionali batterie al piombo acido libero e il fabbisogno energetico dell'applicazione richiede più batterie per ogni apparecchiatura. Le batterie al piombo acido libero richiedono ampi spazi dedicati per la ricarica, lo stoccaggio e la manutenzione, il che si traduce in meno spazio per altri componenti o operazioni.

Un altro fattore è l'infrastruttura elettrica. Tecnologie di ricarica a intermittenza più avanzate e veloci potrebbero richiedere investimenti in ammodernamenti elettrici degli impianti per fornire il volume di potenza di ricarica richiesto se la ricarica a intermittenza è l'unica opzione possibile.

Per quanto riguarda le batterie agli ioni di litio, anche l'assicurazione può essere un fattore da considerare. Molte compagnie assicurative richiedono clausole aggiuntive, premi assicurativi o ispezioni prima di fornire copertura per operazioni che utilizzano batterie agli ioni di litio. Ciò è dovuto ad alcuni problemi di sicurezza, in particolare nel caso di batterie agli ioni di litio mal progettate o dotate di sistemi di gestione della batteria (BMS) discutibili. Assicuratevi di verificare con la vostra compagnia assicurativa prima di impegnarvi nell'acquisto di batterie agli ioni di litio.

Sfruttare i dati di potenza

Sebbene diversi fattori influenzino la scelta della tecnologia di batteria e del sistema di carica ottimali, è fondamentale determinare il proprio fabbisogno energetico. Con l'avanzare della tecnologia delle batterie, questo è diventato un esercizio complesso a causa delle numerose variabili e opzioni. I tradizionali calcoli manuali e fogli di calcolo non sono più sufficienti per una valutazione approfondita.

L'approccio migliore è acquisire il consumo energetico effettivo e altri dati dalle apparecchiature della flotta, invece di utilizzare numeri aneddotici o stimati. I dispositivi di monitoraggio della batteria possono raccogliere informazioni come il consumo energetico, gli intervalli di ricarica e altre misure critiche per fornire un quadro completo del fabbisogno energetico di un'applicazione.

Ma questo è solo l'inizio. L'inserimento dei dati energetici delle apparecchiature in un sistema di modellazione di simulazione avanzato consente di confrontare diverse tecnologie di batterie e caricabatterie. Questo può fornire una valutazione completa, facilitando la reale ottimizzazione della soluzione energetica delle apparecchiature basata su dati reali della flotta, non su stime o supposizioni. Alcuni programmi di simulazione possono anche modellare i futuri cambiamenti nella produttività dell'impianto, nei fattori di costo e in altre informazioni cruciali per prendere la decisione giusta per le vostre attività.

Introduzione alle batterie per apparecchiature elettriche, parte 1: tecnologie tradizionali La tradizionale batteria al piombo-acido è ancora una tecnologia affidabile per una varietà di applicazioni su veicoli e apparecchiature industriali.

Introduzione alle batterie per apparecchiature elettriche, parte 2: tecnologie avanzate Negli ultimi anni sono emerse tecnologie per batterie più avanzate per risolvere i difetti delle tradizionali batterie al piombo-acido allagate.