Piombo vs Litio, ecco le differenze
Al giorno d’oggi esistono diverse tipologie di accumulatori industriali, cosa è bene sapere per scegliere quello più adatto alle nostre esigenze?
Tipologie:
• Batterie standard di avviamento;
• Batterie al piombo acido: chiamate anche batterie di trazione e a tubetto corazzato. Sono composte da celle che generano una tensione di 2V ciascuna. Ogni cella è formata da un anodo di piombo e da un catodo in diossido di piombo. Una soluzione elettrolitica a base di acido solforico permette la comunicazione fra i due poli.
• Batterie al gel: in cui le piastre in piombo calcio reagiscono con un acido gelatinizzato che funge da elettrolita.
• Batterie AGM – Absorbent Glass Mat: sono batterie al piombo in cui l’elettrolita è imbevuto in fibra di vetro. Grazie a questa caratteristica sono molto stabili, resistenti agli urti e difficilmente vanno in cortocircuito.
• Batterie composte da piombo puro.
• Batterie al litio: al posto del piombo viene utilizzato il litio.
Meglio litio o piombo?
PROFONDITÀ DI SCARICA
A livello teorico le batterie al piombo sono scaricabili fino all’80%, tuttavia se devono essere usate ogni giorno è consigliabile scaricarle solamente fino al 30% della carica totale altrimenti la vita utile della batteria sarà meno di un anno. Inoltre non è permesso alcun tipo di carica a metà, la batteria deve essere ricaricata sempre completamente.
Le batterie al litio, invece, sono teoricamente scaricabili fino al 100%, tuttavia nell’uso quotidiano la percentuale di scarica consigliata è dell’80%, e possono sopportare cariche intermedie e di breve durata.
EMISSIONI NELLA FASE DI RICARICA
Le batterie al piombo vengono ricaricate tramite una reazione chimica che avviene al loro interno e che produce emissioni potenzialmente pericolose, per questa ragione devono essere ricaricate in locali appositi, definiti “sale ricariche”. Inoltre, nelle fasi di ricarica le batterie si surriscaldano facendo evaporare l’acqua presente al loro interno: è quindi necessario provvedere a riempire nuovamente l’acqua ogni settimana.
Le batterie al litio, invece, sono prive di emissioni e quindi la ricarica può essere effettuata in qualunque luogo. Per di più, questa tipologia di batterie non necessità di alcun tipo di manutenzione o riempimento.
NUMERO DI CICLI DI SCARICA
All’80% le batterie al piombo hanno mediamente 250 cicli di scarica, mentre le batterie al litio ne hanno 2000.
MODALITÀ DI SCARICA
Le batterie al piombo hanno una decrescita di tensione che viene influenzata dal valore della corrente di scarica, invece le batterie al litio sono in grado di mantenere una tensione quasi costante per tutto il ciclo di scarica.
Per esempio, una batteria al piombo da 100Ah è in grado di erogare 100Ah se sottoposta ad una scarica in 20 ore, cioè con corrente di scarica pari a 5A; ma se la corrente di scarica varia e diventa di 50A, la capacità della batteria non sarà più di 100Ah ma di 50Ah. Invece, se una batteria al litio viene sottoposta ad una scarica di 50A la batteria eroga in ogni caso 100Ah e la tensione rimane costante fino al 100% di scarica.
RISPOSTA AI PICCHI DI ENERGIA
Se ad una batteria è richiesta un’energia elevata, la batteria scenderà istantaneamente di tensione e risalirà quado il carico pesante viene spento.
Nelle batterie al piombo il calo di tensione è notevole e in alcuni casi può causare spegnimenti e commutazioni indesiderate.
Le batterie al litio, invece, hanno una maggiore stabilità ed efficienza poiché il calo di tensione è minore a parità di energia richiesta.
PREZZO D’ACQUISTO vs COSTO EFFETTIVO
Valutando solamente il prezzo d’acquisto delle due tipologie di batterie, la batteria al piombo sembra notevolmente più conveniente, costando circa quattro volte meno di una batteria al litio. Tuttavia il costo effettivo di ogni kWattora nell’arco di vita di una batteria varia decisamente.
A questo proposito riportiamo l’esempio del blog “Sun is You”:
“Ipotizziamo una batteria da 100Ah e consideriamo i seguenti valori:
- Capacità di scarica: 100Ah, uguale per entrambe le batterie
- Corrente di scarica: ipotizziamo una corrente costante di 5A per entrambe le batterie, corrispondente a una codifica della batteria C20 (o 0,05C, nella codifica delle batterie al Litio)
- Tensione nominale: 12V per le batterie al piombo, 12,8V per le batterie al Litio
- Cicli di scaricadurante la vita della batteria (ved. tabella qui sotto)
- Profondità di scarica: 50% per entrambe le batterie
- Coefficiente correttivo: […] le batterie al piombo non mantengono costante l’energia erogata per tutta la durata del ciclo di scarica. Applicheremo orientativamente 0,75 per considerare la diminuzione di energia prodotta dalla batteria al piombo
| Batteria 100Ah al Pb (C20) |
Batteria 100Ah LiFePo4 (C20) |
|
| Cicli di scarica nella vita della batteria | 1250 | 5000 |
| Energia prodotta durante il ciclo di vita (kWattora) = (Capacità x tensione nominale x cicli di scarica x profondità di scarica x coefficiente correttivo) |
562,5
(100Ah x 12V x 1250 x 0,5 x 0,75) |
3200
(100Ah x 12,8Vx 5000c x 0,5 x 1) |
| Costo medio orientativo | € 190 | € 800 |
| Costo per kwattora = costo batteria diviso il numero di kWattora prodotti nell’arco della vita della batteria |
=190/562,50 0,33 € |
=800/3200 0,25 € |
Ci sono poi 2 ultimi fattori da considerare:
– le batterie al Litio sono più leggere e meno ingombranti: una 100Ah al Piombo pesa 30 kg, contro i 13 kg della batteria a Litio
– le spese di trasporto e di sostituzione delle batterie. Per ottenere 5000 cicli di vita da batterie al Piombo possiamo dover cambiare 3/4 batterie nel corso degli anni, spendendo quindi costi aggiuntivi di trasporto e di sostituzione.”
UTILIZZO
Il sito Internet “Logistica Efficiente” consiglia quali tipologie di batteria adottare in base all’utilizzo richiesto:
• “Per un uso saltuario del macchinario sono suggerite le batterie al piombo o AGM;
• Nel caso di un lavoro non continuativo si preferiscono le batterie a Gel;
• Se invece si fa un uso frequente del macchinario (con più turni nell’arco di una giornata e, di conseguenza, più cariche veloci della batteria) le batterie consigliate sono quelle al litio oppure quelle al piombo puro.
Una scelta, quella tra batterie al litio o al piombo, spesso discussa sia dal punto di vista ecologico, sia da quello economico perché, se da una parte le batterie al litio hanno una grande versatilità e una maggiore autonomia rispetto a quelle al piombo, dall’altra hanno costi di smaltimento estremi e possono esplodere.”
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