SCELTA DELLE BATTERIE - Fattori che influenzano la www.enersys.com - NexSys

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Fattori che influenzano la
SCELTA DELLE BATTERIE
per i veicoli elettrici industriali

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Negli ultimi anni, il mercato ha registrato significativi investimenti
                       per le soluzioni energetiche dei veicoli industriali. I motori elettrici
                       stanno rapidamente sostituendo quelli a combustione interna. In
                       questo contesto, le prestazioni delle batterie sono una variabile
                       importante per la produttività, la sicurezza e l’impatto ecologico
                       della movimentazione merci. La disponibilità di tecnologie innovative
                       al piombo e agli ioni di litio (Li-ion) offre agli OEM e ai clienti finali un
                       ventaglio più ampio di scelte. In questo White Paper, Martin Walsh,
                       Senior Product Manager, approfondisce i vantaggi associati a queste
                       tecnologie e le loro varianti, attraverso informazioni acquisite da
                       prove sul campo e da case study.

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INTRODUZIONE
                  Il termine veicoli industriali comprende carrelli elevatori, commissionatori,         Partendo da questo presupposto, passiamo in rassegna le tecnologie per
                  macchine per la pulizia, veicoli automatizzati o a guida laser e mezzi adibiti al     batterie che attualmente dominano il settore della trazione, a cominciare
                  trasporto di persone e materiali. Essi Sono utilizzati in numerose applicazioni,      dalle soluzioni al piombo, che detengono la maggiore quota di mercato.
                  dalla distribuzione alimentare alla logistica, fino all’industria automobilistica.
                                                                                                        Per molti decenni gli OEM di veicoli elettrici e gli utilizzatori finali hanno
                  Sempre più spesso questi veicoli sono alimentati elettricamente e non da              avuto come unica opzione energetica le batterie al piombo con le tradizionali
                  combustibili fossili. I vantaggi di questa trasformazione sono una maggiore           celle “ad acido libero”. Da alcuni anni, il mercato offre un interessante tipo
                  efficienza (in particolare per i costi di ricarica), la più facile movimentazione,    di batteria al piombo che utilizza la tecnologia TPPL (Thin Plate Pure Lead),
                  la riduzione dell’inquinamento, la maggiore flessibilità nell’installazione interna   in grado di offrire ad aziende come Daimler e a grossi distributori del
                  ed esterna e gli inferiori costi di manutenzione. Tuttavia, il potenziale di tali     settore alimentare come Metro Group, un’alternativa al piombo-acido
                  motori dipende in gran parte dalle batterie e dai caricabatterie per la trazione.     tradizionale e agli ioni di litio. La tecnologia TPPL è adatta anche ai veicoli
                                                                                                        AVG (Automated Guided Vehicles).
                  La scelta spetta quindi ai clienti che devono acquistare nuovi carrelli o che
                  vogliono cambiare le batterie montate sui mezzi esistenti. La questione tocca         Sebbene nel prossimo futuro le tradizionali batterie al piombo acido
                  anche gli OEM di veicoli elettrici, interessati a garantire la migliore soluzione     continueranno a essere probabilmente le più vendute sul mercato della
                  energetica disponibile. Gli acquirenti dovranno valutare la convenienza               trazione, questo White Paper si occupa anche della tecnologia Li-ion.
                  delle diverse tipologie di batterie sul mercato. Non è però sempre facile             Il costante lavoro di Ricerca e Sviluppo di molte aziende ha portato
                  determinare quale sia la scelta “migliore” a causa della molteplicità dei             all’introduzione di prodotti agli ioni di litio commercialmente validi.
                  fattori coinvolti, ai quali vengono riconosciute priorità diverse in base alle        Queste batterie sono, secondo alcuni esperti, la tecnologia del futuro
                  esigenze del settore di riferimento.                                                  per l’on-board power nei carrelli industriali, ma presentano nel complesso
                                                                                                        vantaggi e svantaggi che esamineremo più avanti.
                  Il White Paper si apre con la presentazione delle sfide nell’uso delle
                  batterie. La comprensione di questi aspetti evidenzierà i fattori da tenere in        Infine, non bisogna dimenticare il TCO (Total Cost of Owership - Costo totale
                  considerazione quando si acquistano nuove batterie come componenti stand-             di proprietà). Il seguente approfondimento evidenzierà come l’adozione della
                  alone o si acquistano veicoli che già integrano l’alimentazione elettrica.            giusta tecnologia possa significativamente ridurre TCO e i costi associati.

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LE SFIDE E LE ESIGENZE DEGLI
     UTENTI DI VEICOLI ELETTRICI
     UTILIZZATI IN MAGAZZINI E
     AREE DI PRODUZIONE
     Il target ottimale per i carrelli elevatori sarebbe l’operatività senza interruzione anche su
     tre turni. Tuttavia, data la frequente necessità di ricaricare la batteria, le alternative sono
     due: mettere il veicolo in fermo o sostituire la batteria. La procedura può richiedere molto
     tempo e comporta costi associati al sollevamento, alle batterie di ricambio e allo stoccaggio
     delle batterie in magazzino. Una soluzione efficace consisterebbe nella carica durante le
     pause naturali durante un turno, evitando di effettuare l’operazione in un ambiente dedicato.

     Anche la gassificazione durante la carica non è auspicabile. L’emissione di gas da
     parte delle batterie durante la carica richiede l’utilizzo di una sala carica e di un’adeguata
     apparecchiatura di ventilazione. In più, occorrono percorsi obbligati per lo spostamento
     dei veicoli dall’area di utilizzo allo spazio di ricarica.

     L’operazione di ricarica della batteria dovrebbe essere complessivamente agevole. È quindi
     auspicabile eliminare il rabbocco dell’acqua, perché richiede molto tempo e genera il pericolo
     di fuoriuscite di acido. Il costo e l’impatto ambientale dell’uso eccessivo di acqua possono
     essere significativi soprattutto in una grande struttura.

     Gli utenti dovrebbero minimizzare i costi energetici relativi alla ricarica delle batterie,
     con particolare attenzione alla sovraccarica correlata alla manutenzione1. Altri fattori che
     contribuiscono al TCO sono la durata del ciclo operativo della batteria, i requisiti di ricarica
     durante lo stoccaggio, l’affidabilità e il degrado dovuto alla corrosione. Naturalmente,
     il prezzo di acquisto iniziale e il TCO in corso dovrebbero essere competitivi.

     Le batterie trazione devono essere robuste, affidabili, pulite e sicure, nonché resistenti
     agli urti e alle vibrazioni e compatibili con un ampio intervallo di temperature di esercizio.
     Le batterie dovrebbero anche essere semplici da installare e sostituire per gli operatori.

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TECNOLOGIE ATTUALMENTE DISPONIBILI PER LE BATTERIE
     La tecnologia più diffusa attualmente è quella tradizionale al piombo,             Le batterie VRLA in commercio, sia Gel che AGM, migliorano alcuni aspetti
     disponibile in quattro versioni:                                                   in quanto non richiedono il rabbocco d’acqua e il gas rigenerato si ricombina
                                                                                        all’interno delle celle. Queste caratteristiche eliminano il pericolo di
     ■■   Flooded (batteria “ad acido libero”, al piombo-antimonio)                     contaminazione dell’area di lavoro dovuta a fuoriuscite di acidi e all’emissione
     ■■   VRLA (Thin plate pure lead) al Gel (piombo-calcio)                            di vapori. Inoltre, richiedendo una sovraccarica inferiore, generalmente
                                                                                        intorno all’8-10%, le batterie VRLA hanno costi energetici minori rispetto
     ■■   VRLA – AGM (Absorbed Glass Mat) (piombo-calcio)
                                                                                        alle Flooded. Va tuttavia considerato che, rispetto a queste ultime, le batterie
     ■■   TPPL (Thin plate pure lead) (Piombo puro – VRLA – AGM)                        al Gel offrono capacità e lifecycle meno performanti.

     Le batterie “ad acido libero” e in piccola percentuale le batterie                 Avendo una capacità di accettazione di carica limitata, richiedono inoltre
     al Gel, utilizzate nei carrelli elevatori, faticano ad affrontare le sfide         tempi di ricarica di circa 8 - 10 ore. Gli attuali prodotti al Gel, in particolare,
     precedentemente descritte.                                                         non rispondono positivamente ai programmi di ricarica rapida ad alta frequenza.

     La ricarica completa richiede infatti generalmente 8-12 ore e un                   Le batterie TPPL risolvono molti dei problemi riscontrati nelle soluzioni
     10-20% di sovraccarica per rimescolare l’elettrolita e ridurre al minimo           piombo-acido tradizionali, garantendo agli utenti produttività, convenienza
     la stratificazione. Le batterie Flooded richiedono inoltre spazi di ricarica       e sicurezza, aspetti essenziali per la loro competitività. Per comprendere
     dedicati e ben ventilati per far fronte ai gas emessi. Inoltre, consumando         questi vantaggi è necessario illustrare lo sviluppo e le differenze delle
     molta acqua, richiedono frequente rabbocco. La carica rapida, laddove              varie tecnologie.
     possibile, richiede anche speciali carica batterie, e profili di carica.

     La manutenzione delle batterie di riserva richiede molta cura. Devono
     essere caricate ogni 6-12 mesi durante lo stoccaggio e il trasporto sul sito
     di utilizzo è delicato. In più, le batterie Flooded operano in un range limitato
     di temperature e risultano poco adatte a quelle molto elevate.

     In aggiunta, la loro capacità può essere compromessa da un utilizzo
     intenso, soprattutto in ambienti a due o tre turni. Ne consegue che
     le batterie vanno sostituite alla fine di ogni turno. Questa operazione
     richiede molto tempo e rappresenta un onere per il personale.

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DIFFERENZE TRA BATTERIE                                                               ELETTROLITA LIQUIDO

                                                                                          PIASTRA         PIASTRA
                                                                                                                           SEPARATORE ASSORBENTE
                                                                                                                            IN MICROFIBRA DI VETRO

     AGM E FLOODED                                                                                 O2    H2
                                                                                                                               PIASTRA       PIASTRA

     Nelle batterie “ad acido libero” convenzionali, come mostrato nella parte
     sinistra della figura 1, l’ossigeno viene generato sull’elettrodo positivo e
     l’idrogeno sull’elettrodo negativo. Le bolle vanno verso l’alto e vengono
     rilasciate nell’atmosfera. Le batterie devono essere periodicamente
                                                                                                                                            O2
     rabboccate con acqua di ricambio2.

     Al contrario, nel sistema AGM - categoria VRLA - a destra, l’ossigeno viene
                                                                                                                                            O2
     generato sull’elettrodo positivo, ma l’AGM non è ad acido libero. Il separatore
     AGM, un feltro assorbente in microfibra di vetro, leggermente sotto saturo,              +                -                  +               -
     crea vuoti che consentono all’ossigeno di spostarsi sull’elettrodo negativo.                                                           O2
     Qui, l’ossigeno passa attraverso una serie di reazioni, compresa la scarica
     di materiale attivo negativo (NAM), per la finale conversione in acqua.
     Il calore è generato proporzionalmente al tasso di ricombinazione.                                                                     O2

     Durante questo processo, nella misura in cui l’attività di ricombinazione
     rimane efficiente, l’idrogeno rilasciato dall’acqua nella prima fase passa allo
     stato ionico, ma è ricombinato con l’ossigeno prima di trasformarsi in gas
     idrogeno. Va notato che durante la fase di ricombinazione, la scarica NAM                    SEPARATORE                     AGM SEPARATORE
     è un passaggio essenziale, quindi l’energia viene utilizzata per ricaricare
     il NAM. Ridurre al minimo la velocità di produzione di ossigeno riduce                 CELLA STANDARD AD                         CELLA AGM
     la velocità di ricombinazione e il consumo di energia.                                   «ACIDO LIBERO»

                                                                                       Fig. 1: Strutture celle Flooded e AGM

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TPPL COME SVILUPPO DI AGM:
                       I miglioramenti del TPPL, rispetto alla tecnologia AGM, si basano su due concetti chiave, indicati dal
                       nome stesso: “thin plates” e “pure lead”.

                       ■■   Thin plates
                            Gli elettrodi TPPL positivi e negativi hanno uno spessore di 1 mm, rispetto ai 9 mm delle batterie al
                            piombo tradizionali. Ciò consente di installare più piastre nello stesso spazio, aumentando sia la capacità
                            della batteria sia la densità di potenza. In altre parole, lo spazio necessario per ottenere la stessa capacità
                            AGM è ridotto di circa il 30%.
                       ■■   Pure lead
                            Le batterie VRLA AGM utilizzano una lega calcio-piombo per le piastre positive e negative. Il tipo
                            TPPL utilizza piombo e acido solforico a elevata purezza. Il comportamento chimico delle batterie è
                            significativamente più stabile, offrendo vantaggi in termini sia di carica sia di durata. Inoltre, la struttura
                            a grana del piombo puro rende le piastre molto meno soggette a corrosione.

                       Come i precedenti prodotti VRLA, le batterie TPPL sono di tipo ermetico, con minimo rilascio di gas e senza
                       necessità di rabbocchi d’acqua. Altri vantaggi derivano da aspetti di progettazione poiché le batterie risultano
                       avere una bassissima impedenza interna, che consente elevata velocità di scarica e accettazione di carica
                       rapida ed efficiente. Diventa quindi possibile operare in stato parziale di carica (PSoC), modalità nota come
                       “biberonaggio”, perché gli operatori possono sfruttare i momenti di pausa (ad esempio il cambio di turno o
                       la pausa pranzo), per effettuare una ricarica rapida a elevata corrente. Il biberonaggio risulta utile per portare
                       rapidamente a un elevato stato di carica le batterie scariche. La ricarica completa durante il weekend con un
                       bilanciamento delle celle consente di raggiungere lo stato di carica completo (SoC), con batterie pronte per
                       il funzionamento nelle settimane successive senza alcuna diminuzione della capacità ciclica.

                       Le batterie possono essere caricate a velocità comprese tra 0,4C5 e 0,7C65, o da due a quattro volte le
                       velocità di ricarica standard per AGM e Gel. Per una ricarica rapida e sicura sono disponibili anche algoritmi
                       in applicazioni cicliche. Le operazioni PSoC possono avere luogo senza effetto memoria delle batterie con un
                       rendimento energetico elevato durante la giornata lavorativa. Il risparmio di tempo ottenuto dal biberonaggio
                       viene inoltre potenziato dalla possibilità di ricaricare le batterie a bordo carrello.

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La Fig.2 mostra i dati di un impianto di produzione alimentare in cui è stata                                Il sesto giorno, è stata eseguita una ricarica prolungata, con costante bilanciamento
      implementata un’applicazione di 6 giorni / 3 turni utilizzando un pacco batterie                             della corrente per ottenere lo stato di carica completo e preparare la batteria al
      48V-625 Ah. La durata della ricarica è rappresentativa del tempo disponibile durante                         funzionamento nella settimana successiva.
      su turno. In questo lasso di tempo la batteria ha funzionato in modalità PSoC.

                                                                                                                                          S.O.C. – STATO DI CARICA                TEMPERATURA

                                  120                                                                                                                                                                       70

                                                                                                                                                                                                            60
                                  100

                                                                                                                                                                                                            50
     S.O.C. – STATO DI CARICA %

                                  80

                                                                                                                                                                                                            40

                                  60

                                                                                                                                                                                                                 °C
                                                                                                                                                                                                            30

                                  40
                                                                                                                                                                                                            20

                                   20
                                                                                                                                                                                                            10

                                    0                                                                                                                                                                       0
                                    01/04/2014

                                                 02/04/2014

                                                                        03/04/2014

                                                                                                      04/04/2014

                                                                                                                                          05/04/2014

                                                                                                                                                                     06/04/2014

                                                                                                                                                                                               07/04/2014
      Fig. 2: Ciclo di forza di trazione PSoC su più turni in un impianto di produzione di alimenti

08    www.enersys.com
120

                  La batteria TTPL offre anche una migliore                   100
                  densità energetica. La Figura 3 mostra le
                  densità di energia volumetrica della cella.                 80

                                                                   Wh/LITRO
                  Il consumo energetico è ridotto, poiché
                                                                              60
                  le batterie richiedono una sovraccarica più
                  bassa, tipicamente dell’8 - 10% rispetto al
                                                                              40
                  10 - 20% delle flooded. L’utilizzo di batterie
                  TPPL con caricatori adatti consente un
                  risparmio energetico fino al 30%.                            20

                                                                                0
                                                                                        GEL       PIOMBO ACIDO –          AGM              TPPL
                                                                                                  A VASO APERTO

                                                                    Fig.3: Confronto delle densità di energia volumetrica per diverse tecnologie
                                                                    di batterie al piombo-acido.

09   www.enersys.com
STATO DI CARICA IN FUNZIONE DELLA TENSIONE A VUOTO
                                                                                         2.19                                                                                   105

                                                                                         2.18                                                                                   100

                                                                                         2.17                                                                                   95

                                                                                         2.16                                                                                   91

                                                                                         2.15                                                                                   86

                                                                                         2.14                                                                                   82

                                                                                                                                                                                      STATO DI CARICA (%)
                                                                      TENSIONE A VUOTO
                                                                                         2.13                                                                                   77

                  Vi sono inoltre ulteriori vantaggi per utenti che                      2.12                                                                                   72

                  tengono in magazzino una riserva di batterie                           2.11                                                                                   68
                  destinate alla sostituzione di quelle esauste.                          2.1                                                                                   63
                  A differenza delle batterie convenzionali,
                                                                                         2.09                                                                                   58
                  che devono essere ricaricate ogni 6-12
                  settimane durante lo stoccaggio, le batterie                           2.08                                                                                   54

                  TPPL possono essere conservate fino a due                              2.07                                                                                   49
                  anni a 20 °C, partendo da una condizione                               2.06                                                                                   45
                  di carica completa. Ciò riduce le spese di
                                                                                         2.05                                                                                   40
                  monitoraggio della tensione a circuito aperto
                                                                                         2.04                                                                                   35
                  delle batterie nell’inventario e incrementa la                                0      5           10    15           20   25        30        35          40
                  ricarica di quelle che lo necessitano. La figura
                  4 quantifica le prestazioni della batteria                                                                     MESI

                  durante lo stoccaggio.                                                            104°F (40°C)        86°F (30°C)        77°F (25°C)          68°F (20°C)

                                                                        Fig.4: Stato di carica e tensione a circuito aperto in funzione dei mesi, memorizzati per diverse temperature.

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RISULTATI DELLE
     PROVE SUL CAMPO
     La tecnologia TPPL sembra offrire numerosi vantaggi, ma
     come si applicano all’operatività reale? EnerSys ha effettuato,
     nel corso degli anni, moltissime prove sul campo in diversi
     settori, al fine di valutare e quantificare le prestazioni delle
     batterie TPPL. Segue un esempio.

     Produttore di ceramica
     Il ciclo produttivo è molto intenso, con operatività ininterrotta
     24 ore su 24, 7 giorni su 7. L’impianto rimane chiuso 15 giorni
     nel periodo estivo, quando le temperature sono molto elevate,
     per consentire le attività di manutenzione. Il sito disponeva          Fig. 5: Batterie usate dal produttore di ceramica – Profili DoD
     originariamente di 16 AGV, 32 Flooded e 16 caricatori 50
     Hz. Questi accumulatori sono stati sostituiti con 6 batterie
     TPPL, ciascuna classificata di 48 V, 375 Ah. Sono stati forniti                                                                                                                                                                                                                                                                  STATO DI CARICA (%)                                                                                                                                                                             NORMALE                                                                                                        BASSO

     6 caricatori Life IQTM. A tutti i veicoli è stato applicato                               80

                                                                         STATO DI CARICA (%)
     biberonaggio 24 ore su 24 e 7 giorni su 7, con una pausa
     di 6 ore a settimana per una ricarica completa. La durata                                 60
     delle batterie era di 2 anni e mezzo.
                                                                                               40
     La Fig. 5 mostra la profondità di scarica per ciascuna delle
     batterie, e la Fig.6 mostra lo stato di carica delle batterie
                                                                                               20
     durante il funzionamento per svariati mesi. La nuova soluzione
     ha permesso assoluta autonomia con zero cambi di batteria,
                                                                                                0
     ottenendo i seguenti risparmi:                                                                 18-04-2015 20:15:04

                                                                                                                          29-04-2015 20:15:04

                                                                                                                                                09-05-2015 20:15:05

                                                                                                                                                                      16-05-2015 20:15:05

                                                                                                                                                                                            27-05-2015 20:15:05

                                                                                                                                                                                                                  04-06-2015 20:15:06

                                                                                                                                                                                                                                        15-06-2015 20:15:06

                                                                                                                                                                                                                                                              26-06-2015 20:15:06

                                                                                                                                                                                                                                                                                    08-07-2015 20:15:07

                                                                                                                                                                                                                                                                                                          18-07-2015 20:15:07

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                25-07-2015 20:15:07

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      02-08-2015 20:15:08

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            31-08-2015 20:15:08

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  11-09-2015 20:15:09

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        21-09-2015 20:15:09

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              02-10-2015 20:15:10

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    14-10-2015 20:15:10

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          23-10-2015 20:15:10

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                02-11-2015 20:15:11

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       10-11-2015 20:15:11

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             18-11-2015 20:15:11

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   27-11-2015 20:15:11

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         08-12-2015 20:15:12

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               18-12-2015 20:15:12

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     16-01-2016 20:16:01

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           27-01-2016 20:16:01
                                                                         DATA

     ■■   33% in termini di consumo energetico

     ■■   100% in termini di manutenzione e acqua

     ■■   Intera rimozione del sistema di aspirazione
                                                                            Fig.6: Batterie usate dal produttore di ceramica – stato a lungo termine del diagramma di scarica

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FATTORI DI RIDUZIONE DEL
                  TCO CON LA TECNOLOGIA TPPL
                  Finora il White Paper ha spiegato i vantaggi della tecnologia TPPL con diversi riferimenti
                  alla riduzione del TCO delle batterie.

                  I risparmi nel TCO provengono dalla possibilità di snellire le operazioni giornaliere e dall’utilizzo
                  di una migliore tecnologia. Il fatto che le batterie TPPL, come NexSys®, supportino ricarica
                  veloce e operazioni PSoC, consente ai veicoli di rimanere “produttivi” più a lungo, senza la
                  necessità di lunghi stop per la ricarica. Ne consegue un funzionamento su più turni senza
                  la necessità di spazio, capitale e manodopera associati a stoccaggio, manutenzione e
                  sostituzione delle batterie scariche. Inoltre, vengono abbattuti i costi e lo spazio degli
                  ambienti di ricarica dedicati, nonché dei percorsi riservati ai carrelli, poiché le batterie
                  TPPL possono essere caricate in loco.

                  I costi di manutenzione sono ulteriormente ridotti dal risparmio del tempo per il rabbocco
                  d’acqua. La tecnologia giova anche ai consumi energetici, perché le batterie TPPL richiedono
                  una sovraccarica minore rispetto alle celle Flooded. Le batterie offrono un ciclo di vita
                  più lungo rispetto ai tipi AGM e Gel, mentre migliori performance e densità energetica
                  consentono batterie più piccole e convenienti, che occupano meno spazio a bordo veicolo.

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Distribuzione di prodotti alimentari –
                                              Metro Cash & Carry France
                                              Metro Cash & Carry France è parte del gigante della distribuzione tedesca
     CASE STUDY                               Metro AG e dispone di 93 centri di distribuzione all’ingrosso. La società era
                                              alla ricerca di una tecnologia a risparmio energetico che offrisse più autonomia
                                              ai carrelli, maggiore durata, tempi inferiori di ricarica e più flessibilità operativa.
     Le prove e i risultati sopra esposti     Le soluzioni al Gel risultavano inadeguate perché non consentono la ricarica
     quantificano le prestazioni e i          di biberonaggio. Inoltre le attività di magazzino sono ininterrotte durante il
     miglioramenti ottenuti attraverso        giorno e frequenti di notte e non sempre c’era tempo per la ricarica completa.
                                              Le batterie NexSys® invece, offrivano una maggiore densità di energia e
     la tecnologia TPPL, ma qual è            una carica più rapida. Non richiedono manutenzione e possono essere
     l’impatto effettivo sull’operatività     utilizzate in qualsiasi momento e ricaricate quando necessario.
     giornaliera degli utenti? In che
                                              Un profilo di carica specifico permette una ricarica veloce in meno di 4 ore
     misura questi riescono a modificare      partendo da un DoD del 60% per raggiungere un SoC del 100%. Inoltre, i
     i propri processi quotidiani? Lo         caricatori modulari avanzati Lifetech® e Life IQ™ hanno conferito una durata
     scopriremo attraverso i casi studio      della batteria maggiore, con prestazioni elevate e notevoli risparmi energetici.

     dedicati a due settori: distribuzione    Sono state individuate, all’interno del magazzino Paris-Bercy di Metro, le
     alimentare e produzione di automobili.   migliori posizioni per le stazioni di ricarica, in prossimità delle aree di lavoro dei
                                              dipendenti e degli addetti ai carrelli elevatori. Il sito è piuttosto affollato, ma il
                                              personale ha giudicato il sistema flessibile e affidabile. Grazie all’opportunità di
                                              caricare rapidamente le batterie nell’orario lavorativo, senza dovere attendere
                                              l’intera giornata, i carrelli sono disponibili in qualsiasi momento.

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Produzione di automobili - Daimler Mercedes-Benz Brema
                  Con i suoi 37,74 ettari di area industriale, Mercedes-Benz a Brema è                  La capacità di biberonaggio delle batterie TPPL ha risolto il problema.
                  la seconda fabbrica di automobili Mercedes in Europa.                                 “Abbiamo, da un lato, la potenza delle batterie tradizionali al piombo e,
                                                                                                        dall’altro, la manutenzione ridotta tipica delle batterie al Gel utilizzate in
                  Dopo la costruzione di un nuovo capannone di produzione, la società mirava            applicazioni con più turni. Il tutto associato a un sistema di ricarica rapida
                  a ridurre il numero di cambi batteria per la propria flotta di carrelli elevatori e   che consente la ricarica completa delle batterie in tempi stretti”, commenta
                  a eliminare le sale carica dedicate in favore di un punto di ricarica decentrato      Wessolowski. “Il passaggio a questa nuova tecnologia consente a Daimler
                  e vicino alla linea di produzione. L’obiettivo rappresentava una vera sfida,          di risparmiare oltre 24.000 cambi di batteria ogni anno”.
                  perché non era consentita la contaminazione dell’ambiente di produzione
                  con i gas di ricarica e i vapori acidi. Erano quindi da escludere le tradizionali
                  batterie Flooded.                                                                     “ Il passaggio a questa nuova tecnologia
                  Daimler ha scelto le batterie NexSys® TPPL in quanto garantiscono ricarica              consente a Daimler di risparmiare oltre
                  rapida, possibilità di biberonaggio e azzerano le sostituzioni. Offrono inoltre         24.000 cambi di batteria ogni anno.”
                  significativi vantaggi in termini operativi, di sicurezza e di risparmio sui costi
                                                                                                          Christian Wessolowski, Sales Area Manager Motive Power di EnerSys
                  per l’intero ciclo di utilizzo, rispetto alle tradizionali batterie Flooded e al
                  Gel. Le batterie non richiedono manutenzione ed essendo completamente
                  sigillate, la generazione di miscela ossidrica è ridotta al minimo, mentre            Oltre a essere convenienti, più sicure e prive di manutenzione, le batterie
                  la formazione di vapori acidi risulta completamente eliminata.                        NexSys® sono anche ecologiche. Il 90% dei materiali utilizzati nelle batterie
                                                                                                        al piombo-acido è riciclabile. Daimler ha calcolato che l’adozione della
                  La tecnologia TPPL elimina il cambio della batteria scarica al termine di             tecnologia TPPL consente il risparmio di 21.750 litri di acqua e 247.500 kWh
                  un turno. “Nella produzione di automobili c’è sempre il problema di dovere            di energia elettrica.
                  sostituire le batterie, operazione che richiede tempo ed è potenzialmente
                  pericolosa, con rischio di lesioni per gli operatori”, spiega Christian
                  Wessolowski, Sales Area Manager Motive Power di EnerSys.

                       Configurazioni di ricarica
                       Quanto finora descritto dimostra come sia possibile ottenere soluzioni           per 10 - 12 ore al giorno, con possibilità limitata di biberonaggio.
                       equilibrate e soddisfare i requisiti concreti di una determinata struttura.      La configurazione Fast di NexSys® è invece più flessibile e consente
                       EnerSys, ad esempio, offre per la gamma di batterie trazione NexSys®             fino a 1500 – 1600 cicli @ 60% di DoD. La ricarica rapida si compie
                       configurazioni di ricarica Standard e Fast, abbinate a caricabatterie            in meno di 4 ore, partendo da un DoD del 60%, con biberonaggio in
                       intelligenti modulari.                                                           base alle necessità, senza compromettere l’efficienza della batteria.
                                                                                                        Ne consegue una capacità energetica del 160% per un’operatività
                       La configurazione standard della batteria NexSys® copre le applicazioni          giornaliera di 16 ore.
                       di tipo standard che richiedono il 100% di disponibilità energetica

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LI-ION: POTENZIALE                                        Li-ion
     ANCORA INESPRESSO?                                        Il termine “Li-ion” copre un’ampia gamma di
                                                               batterie con differenti formulazioni chimiche.
                                                                                                                    I fornitori di batterie agli ioni di litio puntano
                                                                                                                    su vantaggi quali zero manutenzione, elevata
                                                               Ad esempio, l’elettrodo negativo può essere          densità di potenza e ricarica flessibile rispetto
     Finora ci siamo occupati della soluzione al piombo-       costituito da grafite, titanato di litio (LTO) o     alle soluzioni tradizionali al piombo, ma queste
     acido. Tuttavia, la panoramica sulle batterie trazione    altro materiale, mentre l’elettrodo positivo         caratteristiche si riscontrano anche nella
                                                               è costituito da ossido di cobalto-litio-nichel-      tecnologia TPPL. Ciò premesso, i prodotti
     non sarebbe completa senza menzionare il Li-ion.          manganese (LiNiMnCoO2 o NMC) o da un                 agli ioni di litio presentano un ciclo di vita
     Una tecnologia molto pubblicizzata e dalle                altro metallo. Ciò influisce sulle caratteristiche   estremamente elevato, superano spesso in
     caratteristiche interessanti, sebbene associata           elettriche, come il voltaggio delle celle, che       durata i carrelli industriali e risultano talvolta
                                                               generano diverse tensioni di carica e scarica        riutilizzabili.
     ad alcuni inconvenienti. È fondamentale ricordare
                                                               quando si utilizzano diverse combinazioni
     che il confronto tra le batterie al piombo-acido e        di materiali.                                        Se le batterie al piombo sono facilmente e
     quelle agli ioni di litio si basa sullo stato dell’arte                                                        completamente riciclabili, lo smaltimento
                                                               Le batterie agli ioni di litio risultano sensibili   delle batterie agli ioni di litio risulta più
     attuale. Esiste tuttavia una fiducia ampiamente           a determinate condizioni operative e a fattori       complesso. Tuttavia, a livello di impianto pilota
     condivisa sulle future opportunità di questa              esterni. Risultano quindi necessari di sistemi       si sono registrati importanti miglioramenti
     tecnologia e si sta investendo molto nel                  elettronici di gestione della batteria dotati        nella riciclabilità degli ioni di litio e si prevede,
                                                               di algoritmi per un funzionamento sicuro,            nei prossimi anni, la definizione di un metodo
     suo sviluppo.
                                                               controllato e ottimizzato delle celle, con           più coerente ed economico per recuperare
                                                               capacità di spegnimento inclusa.                     preziose materie prime dai composti primari.

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CONCLUSIONI                                                                                                             Informazioni su EnerSys®
                       In questo White Paper abbiamo approfondito perché la tecnologia TPPL di                                                 EnerSys, leader mondiale nel campo
                       EnerSys, implementata nella gamma di batterie NexSys®, stia registrando                                                 delle soluzioni per l’accumulo di energia
                       un impatto positivo sul mercato. Si tratta infatti delle uniche batterie VRLA                                           per applicazioni industriali, produce e
                       a fornire una capacità Ah equivalente o superiore a quella dei tradizionali                                             distribuisce batterie per l’alimentazione
                       tipi Flooded.                                                                                                           di veicoli e di riserva, caricabatterie,
                                                                                                                                               alimentatori, accessori per batterie
                       Vantaggi tali da cambiare il mondo della movimentazione di materiali nei                                                e alloggiamenti per apparecchiature
                       magazzini e nelle aree di produzione. La ricarica rapida e il biberonaggio                                              outdoor per clienti di tutto il mondo.
                       consentono di eliminare gli spazi adibiti alla ricarica e alla sostituzione delle                                       Le batterie di alimentazione e i
                       batterie, mentre un solo carrello può rimanere operativo su più turni senza                                             caricabatterie per veicoli vengono
                       la sostituzione della batteria. Non emettendo gas, i veicoli possono inoltre                                            utilizzati sui carrelli elevatori elettrici
                       essere ricaricati in loco, senza spazi di ricarica dedicati. La produttività e la                                       e su altri veicoli commerciali
                       sicurezza risultano migliorate dall’eliminazione dei rabbocchi di acqua. Le                                             ad alimentazione elettrica. Le
                       batterie sono ecologiche, riducono consumo di energia e acqua e i materiali                                             batterie di alimentazione di riserva
                       che compongono le batterie al piombo-acido sono riciclabili al 90%.                                                     vengono utilizzate nel campo delle
                                                                                                                                               telecomunicazioni e dalle società di
                       Gli clienti del settore della trazione e gli OEM hanno a disposizione diverse
                                                                                                                                               distribuzione di servizi pubblici, nei
                       opzioni. Le prestazioni collaudate da decenni della soluzione al piombo-acido
                                                                                                                                               gruppi di continuità e in numerose
                       restano competitive grazie all’avanzamento tecnologico concretizzato nel tipo
                                                                                                                                               applicazioni che richiedono soluzioni
                       TPPL, mentre l’alternativa agli ioni di litio diventerà sempre più attraente
                                                                                                                                               di accumulo di energia per sistemi
                       con l’avvento sul mercato di nuove proposte.
                                                                                                                                               medicali, aerospaziali e militari.
                                                                                                                                               I prodotti per l’alloggiamento di
                       Note dell’editore:                                                                                                      apparecchiature all’aperto vengono
                                                                                                                                               utilizzati dai clienti che operano nel
                       1-
                            Per garantire le massime prestazioni, sia in termini di capacità sia di durata, è essenziale
                            ricaricare correttamente le batterie. Una carica eccessiva tenderà a corrodere gli elettrodi                       campo delle telecomunicazioni, dei
                            positivi del diossido di piombo, indebolendoli e aumentandone la resistenza elettrica.                             trasporti e da enti governativi e della
                            Se la sovraccarica dovesse raggiungere tassi relativamente alti, anche la gassificazione
                            potrebbe risultare eccessiva, provocando danni alle piastre e alle celle ad alte temperature.                      difesa. L’azienda fornisce inoltre
                            L’insieme di questi fattori riduce capacità e ciclo di vita della batteria.                                        servizi post-vendita e di assistenza
                                                                                                                                               tecnica ai suoi clienti di oltre 100 paesi
                                                                                                                                               attraverso i suoi centri vendita e di
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                                                                                                                                               produzione di tutto il mondo.
                       obbligo di darne preavviso. E&OE.

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