Pile, batterie e accumulatori

Ho dovuto affrontare il discorso delle batterie perchè dopo 10 anni il mio banco di 6 batterie al gel da 12x105V ha esaudito e esaurito il suo compito.

Dopo 3 rimpiazzi sono entusiasta della Sonnenschein, ma dovendo fare un nuovo acquisto ho voluto guardare cosa offe il mercato, sollecitato anche dalle novità che da tempo vengono proposte.

Credo che molti di noi, interessati al mondo della nautica, siano sensibili allo sviluppo sia dei propulsori che degli accumulatori, e per questo ho voluto approfondire (solo per inquadrare l’argomento) questi termini, prima di riportarvi una notizia che riguarda lo sviluppo degli accumulatori in campo marittimo, anche se non riguarda da vicino il settore della vela……ma in futuro avremo dei motori ad idrogeno?

Innanzitutto un chiarimento terminologico: nel linguaggio comune i termini pila, batteria, accumulatore vengono usati indifferentemente come sinonimi; in realtà

• con il termine pilasi intende un generatore elettrochimico cosiddetto primario, cioè non ricaricabile, mentre
• con il termine accumulatore si intende un generatore elettrochimico cosiddetto secondario, cioè ricaricabile 

Entrambi questi due tipi di generatori sono costituiti da uno o più elementi in serie che costituiscono quella che viene chiamata batteria, termine quindi che si adatta sia alle pile che agli accumulatori.

Caratteristiche tecniche e non
Le principali caratteristiche che contraddistinguono una batteria e che è necessario conoscere per effettuare una scelta ed un dimensionamento elettrico-temporale-economico-ambientale per l’alimentazione di un qualsiasi carico, sono le seguenti: 

• Tensione (V): valore nominale di un elemento moltiplicato per il numero degli elementi della batteria;

• Capacità (Ah): quantità di elettricità scaricabile con modalità specificate (es. una batteria con capacità di 2 Ah è in grado di fornire continuativamente una corrente di 2 A per 1 ora, oppure una corrente di 1 A per 2 ore, o ancora una corrente di 0,5 A per 4 ore, etc.);

• Energia specificariferita al volume (Wh/m3) o riferita al peso (Wh/kg): è la quantità di energia espressa in wattora fornibile dalla batteria, messa in relazione o allo spazio occupato dalla stessa od al suo peso. E’ chiaramente un fattore estremamente importante nei casi in cui (praticamente tutti) si voglia ottenere un alto livello energetico in poco spazio e contenendo il peso (pensate solamente alle batterie per dispositivi da trasportare come i computer portatili, i cellulari, etc., ma anche alle batterie per trazione);

• Caratteristiche di ricaricabilità: innanzitutto se la batteria è ricaricabile o meno, poi i tempi dell’eventuale ricarica e la presenza o meno dell’effetto memoria, cioè dei problemi che sorgono a causa di ricariche troppo frequenti a bassa intensità di corrente oppure se ci si dimentica di scaricare per troppo tempo le batterie completamente cariche. In questi casi la durata della batteria si può ridurre addirittura del 90% perché aumenta la resistenza interna e quindi la tensione scende rapidamente quando la batteria è sotto carica;

• Durata: si esplica nel numero di cariche e scariche che la batteria è in grado di fornire, senza che il suo livello di tensione scenda al di sotto di un valore non più in grado di alimentare il carico prestabilito;

• Impatto ambientale: conoscere le modalità di smaltimento della batteria utilizzata, quando giunge al termine del suo ciclo di vita;

• Costo: deve essere ovviamente valutato il costo della batteria (in relazione alla sua durata) per poter operare una scelta oculata;

• Sicurezza di impiego: deve essere valutato anche il rischio di impiego delle batterie (ad esempio si sa che durante i cicli di ricarica delle batterie al piombo dei carrelli elevatori in ambito industriale, viene sviluppato idrogeno e deve essere quindi essere valutato il conseguente pericolo di esplosione);

Batterie non ricaricabili (pile)

• Batterie al litio
• B Batterie alcaline
• Batterie zinco-carbone
• Batterie al mercurio
• Batterie all’ossido di argento
• Batterie metallo-aria

Batterie ricaricabili (accumulatori)

• Batterie al piombo
• Batterie al nichel-cadmio
• Batterie al nichel-idruro metallico
• Batterie al litio
• Celle a combustibile
• Super condensatori 

fonte: www.elektro.it

TIPOLOGIE DI PILE E ACCUMULATORI
L’intero comparto delle pile e degli accumulatori viene suddiviso in tre tipologie:

1. Batterie o accumulatori per veicoli: utilizzati per l’avviamento, l’illuminazione e   l’accensione;
2. Pile o accumulatori industriali: utilizzati esclusivamente a uso industriale o professionale, o in qualsiasi tipo di veicoli elettrici;
3. Pile o accumulatori portatili: le pile, le pile a bottone, i pacchi batteria o gli accumulatori che sono sigillati, trasportati a mano e non costituiscono pile o accumulatori industriali, né batterie o accumulatori per veicoli.

E adesso la notizia:

Leggo spesso Shipmag, il magazine sul mondo dello shipping , dedicato ai settori portuale, logistico e marittimo,  e penso che presto vedremo in navigazione navi con propulsore navale a idrogeno.
Un sistema di propulsione navale di questo tipo è in sostanza sempre una trasmissione con un motore elettrico. L’energia necessaria per questo tipo di propulsione viene ad es. generata in celle di carburante.
Le celle di carburante sono convertitori di energia in cui un combustibile, come ad es. l’idrogeno, reagisce con un agente ossidante, come l’ossigeno. Vengono a crearsi acqua, energia elettrica e calore.
La reazione all’interno della cosiddetta cella di carburante per la propulsione navale avviene automaticamente e non deve essere provocata artificialmente, ma viene catalizzata.
Ciò che occorre è semplicemente l’alimentazione continua di ossigeno, prelevato dall’ambiente, e di idrogeno.
Questo deve essere accumulato e trasportato a bordo della nave in serbatoi sottoposti a pressione e freddo.
Come alternativa alla cella di carburante sono disponibili anche i motori a idrogeno.
Qui la produzione dell’energia elettrica avviene in modo analogo a quello dei generatori convenzionali che utilizzano vettori energetici fossili.
Qui l’idrogeno può essere usato come gas o legato a un liquido portante (ad es. tecnologia LOHC).
Cit. Giovanni Roberti

Lunghi 117 metri, potranno trasportare 600 persone: ecco i traghetti a idrogeno più grandi del mondo
I due traghetti sono stati progettati dalla Norwegian Ship Design Company AS in un progetto avviato nel 2019.
Sarà il cantiere navale Myklebust a costruire, per l’armatore norvegese Torghatten Nord, i più grandi traghetti a idrogeno al mondo
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I traghetti sono progettati per il 100% a emissioni zero e dispongono di un sistema di propulsione multi-ibrido con idrogeno-elettrico come modalità primaria e diesel-elettrico, operante con biocarburante, come modalità secondaria.
Le celle a combustibile saranno fornite dalla svedese PowerCell Ab: con un valore di 19,2 milioni di euro, questo è il più grande progetto di celle a combustibile a idrogeno dell’industria marina al mondo fino ad oggi.
Ognuno dei traghetti avrà una capacità di 120 auto e 599 passeggeri.