La tecnologia delle batterie si è evoluta nel corso degli anni e le organizzazioni industriali e di servizi pubblici hanno molte opzioni per le loro esigenze di accumulo di energia per l'alimentazione di backup. Questa guida elettronica spiega in che modo le tecnologie al piombo-acido collaudate, come le batterie al piombo-acido ventilate (VLA) o le batterie al piombo-acido regolate da valvola (VRLA), sono state perfezionate per fornire agli utenti finali miglioramenti incrementali delle prestazioni in grado di rispondere alle loro esigenze operative. Queste batterie sono più che all'altezza di prodotti chimici alternativi per batterie che a volte non sono testati su larga scala.
Le batterie al piombo sono uno dei tipi di batterie più antiche e consolidate utilizzate nel settore industriale e dei servizi pubblici. Rappresentano una soluzione collaudata e affidabile per molteplici applicazioni: forniscono backup per gruppi di continuità, immagazzinano energia in sistemi off-grid e supportano un'ampia gamma di attività industriali in fabbrica. In breve, le batterie al piombo sono una tecnologia affidabile, economica e ben compresa, che supporta anche le iniziative di sostenibilità attraverso livelli estremamente elevati di riciclabilità a fine vita.
Tuttavia, la posizione di riferimento per le batterie al piombo nei mercati industriali e dei servizi pubblici non può essere data per scontata. Pertanto, i produttori di tali tipi di batterie investono molto in ricerca e sviluppo per garantire il perfezionamento delle loro soluzioni. Di conseguenza, le organizzazioni industriali e di pubblica utilità beneficiano di un miglioramento delle prestazioni in aree quali dimensioni, densità di potenza, capacità di ricarica e riduzione dei costi di manutenzione. Questa attività rende le batterie al piombo avanzate più che all'altezza delle sostanze chimiche alternative per batterie che sono arrivate sul mercato più di recente.
DELINEARE I DIVERSI TIPI DI BATTERIE AL PIOMBO
Quindi, come si presenta l'evoluzione delle batterie al piombo a livello pratico? In che modo il perfezionamento ha migliorato le prestazioni nel tempo e cosa significa per le organizzazioni industriali e di pubblica utilità che continuano a riporre la loro fiducia in tali soluzioni?
Rispondiamo a queste domande riconoscendo i diversi tipi di batterie al piombo. Le batterie convenzionali al piombo-acido ventilate (VLA) o al piombo-acido regolate da valvole (VRLA) sono utilizzate principalmente nei settori industriale e dei servizi pubblici perché sono note per la loro affidabilità, il costo relativamente basso e la capacità di fornire elevate correnti di picco.
Dei due tipi di design, le batterie VLA (allagate) sono state la scelta preferita, in particolare in Nord America, anche se questo sta gradualmente cambiando. In Europa, il mercato è molto più guidato dalle batterie VRLA. In particolare, gli operatori delle reti di distribuzione e dei sistemi di trasmissione in genere preferiscono il VRLA, con l'ingresso nel mix anche delle sostanze chimiche Planté (un tipo di batteria allagata) e NiCd.
IDEE SBAGLIATE CHE SFIDANO L'ADOZIONE DELLA VRLA
Ci sono diversi motivi per cui un acquirente potrebbe scegliere di selezionare batterie VLA (allagate):
La familiarità genera affidabilità
Gli acquirenti che sono abituati alle batterie VLA (ad acido libero) possono trovare conforto nella loro familiarità, sapendo come queste batterie si sono comportate in varie condizioni nel corso degli anni di utilizzo. Questa esperienza utente può tradursi in un senso di affidabilità, garantendo la massima tranquillità nella continuità operativa.
Costo iniziale
Le batterie flood hanno generalmente un costo iniziale inferiore rispetto alle batterie VRLA. Questo vantaggio iniziale in termini di costi può essere significativo per gli acquirenti, soprattutto per quelli con un budget limitato.
Nessun incentivo di rendimento
In alcuni casi, le batterie VLA (ad acido libero) possono comunque soddisfare adeguatamente i requisiti di prestazione dell'applicazione. Pertanto, potrebbe esserci poco o nessun incentivo nel passare alle batterie VRLA.
Considerazioni sulla manutenzione
Sebbene le batterie VRLA non necessitino dell'irrigazione regolare richiesta dalle batterie VLA (allagate), alcuni utenti finali potrebbero avere la possibilità di eseguire la manutenzione internamente e voler avere un maggiore controllo del processo.
Preoccupazioni ambientali
Alcuni acquirenti potrebbero percepire che le batterie VLA (allagate) sono più facili da riciclare o più rispettose dell'ambiente rispetto alle loro controparti VRLA a causa della loro semplice costruzione.
Sebbene sia comprensibile che gli acquirenti possano avere le loro ragioni per scegliere le batterie VLA (allagate), è importante evidenziare i progressi nelle batterie VRLA che affrontano queste idee sbagliate e offrono ulteriori vantaggi che possono renderle una scelta più attraente.
PROGRESSI NELLA TECNOLOGIA VRLA
La tecnologia delle batterie VRLA si è evoluta nel corso degli anni, offrendo miglioramenti in termini di prestazioni, affidabilità e sicurezza rispetto ai tipi VLA (allagati). I progressi nei materiali, nei processi di produzione e nel design hanno portato a una maggiore adozione delle batterie VRLA in applicazioni industriali e di pubblica utilità.
L'introduzione della tecnologia al piombo puro a piastra sottile (TPPL) rappresenta un notevole progresso nella categoria delle batterie VRLA. Le batterie TPPL utilizzano piastre sottili in piombo puro, consentendo più piastre e una superficie reattiva più ampia, che riduce la resistenza interna e le perdite di energia, risultando in un design della batteria più efficiente e duraturo. Rispetto alle tradizionali batterie VRLA a base di piombo-calcio, le batterie TPPL offrono numerosi vantaggi, tra cui densità di energia più elevate, prestazioni migliorate a temperature estreme, velocità di ricarica più elevate e un'erogazione di corrente più elevata con una caduta di tensione inferiore, requisiti di manutenzione ridotti e una maggiore durata del ciclo.
Indaghiamo questi progressi in modo più dettagliato.
Densità di energia migliorata
I progressi nella progettazione e nella produzione di batterie TPPL hanno portato a miglioramenti nella densità di energia rispetto ad altre tecnologie VRLA. Con la transizione globale verso l'energia sostenibile, i settori delle utility e dell'industria si trovano ad affrontare la sfida della sicurezza energetica. I parchi eolici e solari sono forme intermittenti di generazione di elettricità, che causano instabilità della rete che può essere superata solo con l'accumulo di energia. Invece di batterie in grado di gestire autonomie di 8-12 ore, potrebbero essere necessarie autonomie fino a 72 ore, il che richiede una capacità di stoccaggio tre volte superiore. Mentre le aziende industriali e di servizi pubblici desiderano aumentare la capacità del loro sistema di accumulo a batteria, l'accesso a uno spazio fisico maggiore può essere un problema, soprattutto quando queste installazioni sono situate in aree urbane. In scenari come questo, la possibilità di immagazzinare più energia in un ingombro ridotto rende la tecnologia TPPL un'alternativa interessante ad altre tecnologie VRLA. Le batterie PowerSafe® SBS XL 2V, progettate specificamente per applicazioni di galleggiamento stabili in rete, possono soddisfare questo requisito di triplice capacità di accumulo nello stesso spazio.
Prestazioni ottimizzate a temperature estreme
Anche gli sbalzi di temperatura devono essere considerati, poiché possono esserci differenze significative tra inverni gelidi e caldo intenso in estate in varie installazioni in tutto il mondo. Sebbene queste fluttuazioni influiscano sulla capacità di accumulo e sull'autonomia, il funzionamento oltre la temperatura specificata ridurrà la durata operativa di queste batterie, aumentando i costi perché dovranno essere sostituite più frequentemente.
Rispetto alle tradizionali batterie VRLA a base di piombo-calcio, l'avanzata piattaforma di produzione delle batterie TPPL consente loro di funzionare efficacemente in una gamma più ampia di temperature senza significative perdite di capacità o degrado delle prestazioni. Ciò li rende adatti per l'uso in condizioni ambientali difficili che si incontrano comunemente in ambienti industriali e di pubblica utilità. Le batterie PowerSafe® SBS XL 2V, ad esempio, hanno una durata di progetto fino a 20 anni.
RISPETTO ALLE TRADIZIONALI BATTERIE VRLA A BASE DI PIOMBO-CALCIO, LE BATTERIE TPPL OFFRONO NUMEROSI VANTAGGI, TRA CUI DENSITÀ DI ENERGIA PIÙ ELEVATE, PRESTAZIONI MIGLIORATE A TEMPERATURE ESTREME, VELOCITÀ DI RICARICA PIÙ RAPIDE E UN'EROGAZIONE DI CORRENTE PIÙ ELEVATA CON UNA CADUTA DI TENSIONE INFERIORE, REQUISITI DI MANUTENZIONE RIDOTTI E UNA MAGGIORE DURATA DEL CICLO.
Velocità di ricarica elevate
Con la crescente adozione dell'elettricità, i settori industriale e dei servizi pubblici richiedono supporto per potenziali blackout a rotazione, che richiedono batterie con cicli di ricarica rapidi. Le batterie TPPL possono accettare velocità di ricarica più elevate rispetto alle batterie al piombo-calcio. Ciò consente tempi di ricarica più rapidi, riducendo i tempi di inattività e migliorando l'efficienza complessiva nelle applicazioni in cui il rapido rifornimento di energia è fondamentale, con conseguente riduzione dell'utilizzo di energia. Questi fattori, in combinazione, hanno potenziali benefici in termini di riduzione delle emissioni di carbonio a lungo termine.
Riduzione dei requisiti di manutenzione
Gli impianti industriali e di pubblica utilità possono trovarsi in aree rurali remote, richiedendo lunghi tempi di viaggio per gli ingegneri. Dover programmare un roll-roll per un ingegnere per eseguire lavori di manutenzione può comportare un costo elevato. Può anche distogliere l'attenzione del tecnico di manutenzione da compiti più importanti. La scelta di un'opzione di batteria a bassa manutenzione è preferibile rispetto alle batterie VLA (ad acido libero), che richiedono frequenti rabbocchi di elettrolita.
Le batterie TPPL avanzate non richiedono quasi nessuna manutenzione rispetto alle batterie al piombo-calcio standard. L'uso della tecnologia AGM (Absorbent Glass Mat) riduce al minimo la necessità di manutenzione dell'elettrolita, come il rabbocco con acqua deionizzata (irrigazione), riducendo al contempo la possibilità di perdite o fuoriuscite di elettrolita. Ciò comporta una riduzione delle spese operative, una minore interazione umana da parte del personale di manutenzione e un minor numero di rotazioni dei camion, nonché una maggiore affidabilità e sicurezza per gli utenti finali.
Maggiore durata del ciclo
Le batterie TPPL, come le batterie PowerSafe® SBS XC+, offrono una durata del ciclo più lunga rispetto alle tradizionali batterie al piombo-VRLA. Grazie alle innovazioni nel design delle piastre, nella composizione dell'elettrolita e nei processi di produzione, le batterie TPPL possono resistere a un numero maggiore di cicli di carica-scarica senza un significativo degrado delle prestazioni. Ciò li rende ideali per applicazioni che richiedono cicli frequenti e scariche profonde, come lo stoccaggio di energia rinnovabile e la stabilizzazione della rete.
Integrazione di sistemi avanzati di monitoraggio e gestione
Le batterie TPPL possono essere perfettamente integrate con sistemi avanzati di monitoraggio e gestione, consentendo il monitoraggio in tempo reale dello stato, delle prestazioni e dello stato di carica della batteria. Ciò consente una pianificazione proattiva della manutenzione, strategie di ricarica ottimizzate e una maggiore affidabilità del sistema, garantendo un funzionamento ininterrotto in applicazioni industriali e di pubblica utilità critiche.
EnerSys offre un'ampia selezione di soluzioni per il monitoraggio della batteria e l'ottimizzazione delle prestazioni, che l'azienda può installare e mantenere. È stato sviluppato un sistema proprietario di monitoraggio della batteria, disponibile su alcuni prodotti e altri seguiranno presto.
PROVE A SOSTEGNO DEL PASSAGGIO ALLE BATTERIE VRLA/TPPL
Rivisitando la sezione precedente in cui sono state discusse le motivazioni per cui le aziende hanno scelto le batterie VLA (allagate), diamo un'occhiata alle prove a sostegno della transizione alle batterie VRLA, in particolare ai tipi TPPL.
La mancanza di familiarità mina l'affidabilità
Le batterie VLA (allagate) possono infondere un senso di affidabilità grazie agli anni di utilizzo e alla comprensione delle loro prestazioni in diverse condizioni. Tuttavia, optare per le batterie VRLA può offrire vantaggi distinti. Il passaggio alle batterie VRLA apre la strada a una maggiore affidabilità, efficienza operativa e risparmi sui costi a lungo termine, sfidando così l'idea che la familiarità equivalga all'affidabilità.
Economicità a lungo termine
Nonostante l'investimento iniziale più elevato, le batterie VRLA offrono spesso un costo totale di proprietà inferiore grazie alla loro maggiore durata e ai ridotti requisiti di manutenzione rispetto alle batterie VLA (allagate), con conseguenti potenziali risparmi nel corso della durata del sistema di batterie.
ENERSYS È STATA IN PRIMA LINEA NEL PROMUOVERE I PROGRESSI TECNOLOGICI NELLA TECNOLOGIA DELLE BATTERIE TPPL, GUIDANDO L'INNOVAZIONE NELLE SOLUZIONI DI ACCUMULO DI ENERGIA PER VARI SETTORI.
Potenziale di prestazioni migliorato
Le batterie VLA (ad acido libero) spesso soddisfano adeguatamente i requisiti di prestazione attuali. Tuttavia, il passaggio alle batterie VRLA può sbloccare il potenziale per migliorare le prestazioni in futuro. Con i progressi della tecnologia, le batterie TPPL offrono una migliore densità di energia, capacità di ricarica più rapide e una maggiore affidabilità, fornendo un percorso per soddisfare le esigenze applicative in evoluzione.
Vantaggi di manutenzione semplificati
Le batterie VRLA richiedono una manutenzione meno frequente rispetto alle batterie VLA (ad acido libero), in modo che gli acquirenti possano beneficiare di una manutenzione semplificata. Con un minor numero di attività di manutenzione, come l'irrigazione e i controlli della corrosione, il personale può allocare il proprio tempo in modo più efficiente ad altre attività critiche, migliorando l'efficienza operativa complessiva.
Agire per l'ambiente attraverso l'innovazione
Riconoscendo le preoccupazioni ambientali associate alle tecnologie delle batterie, gli acquirenti possono considerare l'adozione delle batterie VRLA come un passo verso la gestione ambientale attraverso l'innovazione. Le batterie VLA (allagate) possono sembrare più semplici da riciclare, ma le batterie VRLA offrono opportunità per tecniche avanzate di riciclaggio e recupero dei materiali, contribuendo a un approccio più sostenibile allo smaltimento delle batterie e alla conservazione delle risorse
CONCLUSIONE
Nel complesso, i progressi della tecnologia delle batterie VRLA e l'introduzione delle batterie TPPL hanno contribuito all'evoluzione delle soluzioni di accumulo di energia, fornendo agli utenti opzioni più efficienti, affidabili e rispettose dell'ambiente. EnerSys è stata in prima linea nel promuovere i progressi tecnologici nella tecnologia delle batterie TPPL, guidando l'innovazione nelle soluzioni di accumulo di energia per vari settori. L'azienda impiega tecniche di produzione avanzate per produrre batterie di alta qualità in modo efficiente. Le sue strutture all'avanguardia utilizzano processi di automazione, robotica e controllo qualità per garantire coerenza e affidabilità nella produzione di batterie. Per ulteriori informazioni sulle batterie industriali e di servizio ad alte prestazioni di EnerSys, visitare il sito EnerSys.com.
