Le batterie: GEL, AGM, Litio quale la migliore?

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Indipendenza è il concetto fondamentale che ci ha guidato durante il progetto della nostra casa a quattro ruote.  Per ottenere indipendenza dalle prese della corrente in una vita vissuta on the road è necessario valutare tanti fattori. In questo articolo vogliamo parlare di uno degli elementi chiave che caratterizza l’indipendenza di un veicolo ricreazionale, la riserva di energia.

Quando è arrivato il momento di scegliere le batterie giuste per le nostre esigenze di viaggio su Valentino ci siamo trovati di fronte a diverse opportunità offerte dal mercato. Le presenza di differenti tipologie di batterie non facilita certo la scelta da parte di chi non ha grandi competenze al riguardo, così è bene informarsi prima di prendere la direzione sbagliata. Sfortunatamente dobbiamo dire che ci è capitato di ricevere spesso informazioni poco precise, o addirittura sbagliate, dagli stessi rivenditori, quindi l’attenzione deve essere massima. Insomma, chi si accinge a comprendere meglio il mondo delle batterie non ha davanti a se una strada semplice, quindi ci piace l’idea di condividere con voi la nostra esperienza.

Proveremo in questo articolo a dare una mano a chi come noi si è trovato, o si trava nella condizione di dover installare da zero, oppure sostituire il proprio banco di batterie servizi. Nel farlo dobbiamo introdurre il primo concetto che non è tanto legato a quale sia la batteria migliore, ma piuttosto quale sia la batteria giusta per le proprie esigenze. Ciò è molto importante perché capiremo che è inutile comprare le batterie più costose se poi queste non sono quelle corrette per il proprio utilizzo o necessità.
Principalmente chi come noi ha bisogno di un banco di batterie servizi necessita di due cose: riserva di energia e scarica lenta.
Non vogliamo confondere subito le idee, quindi chiariamo questi concetti:

• La riserva di energia è fondamentalmente data dal vostro consumo, che vedremo essere molto importante calcolare prima di andare in negozio oppure su Ebay. In pratica le batterie sono il nostro serbatoio di carburante, più schiacciamo l’acceleratore e più avremo bisogno di fermarci al distributore.
• La modalità di scarica lenta o veloce è la modalità di utilizzo della propria riserva di energia. Normalmente in un veicolo ricreazionale la modalità in questione è lenta. Lenta perchè il consumo che facciamo dell’energia all’interno del nostro veicolo è costante, ma non richiede mai (o meglio mai in installazioni standard) grandi quantità di Ampere in pochi istanti (cosa che ad esempio avviene nelle batterie di avviamento del motore).

Come misurare i propri consumi (camper, van, camion)
Da dove partire? Avendo già dato risposta ad una delle nostre due esigenze dobbiamo iniziare a capire le nostre necessità in termini di riserva.
Per capire di quanta energia abbiamo bisogno dovremo effettuare dei calcoli. Per farli abbiamo due possibilità:

• Avendo l’impianto già installato andremo ad utilizzare un Battery Monitor, uno strumento che consente di monitorare l’energia in ingresso e in uscita dalle proprie batterie. Nel mercato ce ne sono molti, dai più semplici ai più complicati. Di quelli che presentano il maggio numero di funzioni ne esistno alcuni che risultano particolarmente intuitivi, mostrando il consumo instantaneo in Watt nonchè la temperatura delle batterie. Nel caso in cui non si abbia a disposizione questo strumento, che comunque consigliamo di acquistare prima di procedere alla sostituzione delle proprie batterie, si potrà utilizzare un tester o multimetro che abbia la possibilità di indicare gli Ampere, facendo attenzione che il carico massimo dello strumento supporti il carico previsto dei vostri apparecchi. Per intenderci un tester (multimetro) sottodimensionato potrebbe guastarsi.

• Nel caso si utilizzi un multimetro è importante ricordare che lo strumento va posizionato in modo che questo possa intercettare tutta la corrente utilizzata. Non va quindi posto sul singolo apparecchio, come il frigorifero, altrimenti otterreste la misurazione del consumo solo di quest’ultimo.

• Non avendo l’impianto installato dovremo utilizzare i datasheet degli apparecchi che prevediamo di utilizzare, andando a verificare per ognuno di questi il consumo teorico previsto. Naturalmente questa misurazione risulterà meno accurata, andrà qundi previsto un certo margine di tolleranza al fine di non sottodimensionare l’impianto. Questo succede per diversi motivi, ma principalmente perchè le situazioni ideali che si presentano il laboratorio sono quasi certamente differenti rispetto a quelle a cui sarà soggetto il vostro veicolo sulla strada. Oltretutto mancherà un’altra informazione interessante, ovvero come e quanto utilizzerete quel dispositivo. Anche in questo caso dovrete ragionare su delle supposizioni e ancora una volta vi consigliamo di sovrastimare.

Ad esempio:

• Il Datasheet del frigorifero Vitrifrigo DP2600 che abbiamo installato su Valentino indica un consumo di 65W all’ora (che moltiplicato per 24 ore diventerebbero 1560 Watt al giorno). Questo è il consumo che il frigorifero ha quando il compressore è in funzione, ma nella realtà delle cose anche si il frigorifero è acceso tutto il giorno non sempre ha necessità di far accendere il compressore. Avendo fatto delle misurazioni dopo l’intallazione abbiamo visto che in media il nostro consumo nelle 24 ore è di circa 350 Watt.

Perchè misurare in Watt
Capito di quale strumento abbiamo bisogno dovremo andare ad effettuare la misurazione, e sarà importante scoprire la propria necessità in Watt anzichè in Ampere. Specifichiamo questo perchè normalmente si parla di Ampere, nei datasheet troverete quasi sempre indicati gli Ampere, il che non è sbagliato ma non si adatta sempre alla nostra realtà. Perchè? Ricordando la regola fondamentale Watt (energia) = Volt (Tensione) * Amp (corrente) capiamo che a parità di corrente utilizzando diverse tensioni otteniamo consumi di energia ben differenti. Poiché all’interno del nostro veicolo ricreazionale è probabile che andremo ad utilizzare tensioni diverse nello stesso momento come 24, 12 e 220 capiamo bene perchè è bene fare i nostri calcoli e quindi dimensionare l’impianto in Watt. Facciamo un’altro esempio per rendere ancora le cose più chiare:

• Il Datasheet di un frigorifero Dometic da 100 litri indica un consumo di 6,5 Ampere a 12 Volt che quindi equivalgono a 6,5 (ampere) * 12 (volt) = 78 Watt.

Esempio di consumo in un veicolo ricreazionale
E’ arrivato il momento di conoscere i propri consumi al fine di individuare il dimensionamento del proprio impianto.
Il metodo migliore per capire cosa si deve fare è mostrare un esempio di un caso standard che prevede l’installazione di un frigorifero, di un autoclave, delle luci di lettura e l’utilizzo di un utenza a 220 volt quale potrebbe essere un computer.

• Un frigorifero Dometic da 100 litri può evere un consumo medio di circa 150 Watt al giorno (naturalmente questo dipende da molti fattori.
• Un comune computer MacBook ha un alimentatore che consuma 85 Watt e richiede circa due ore di funzionamento al fine di ricaricare completamente le batterie, questo significa 170 Watt di consumo totale
• Un paio d’ore al giorno di luce da lettura dal consumo medio di 10 Watt
• Una decina di minuti di utilizzo della pompa autoclave con un consumo medio di 20 Watt.
• Utilizzo di un televisore per due ore che equivalgono ad un consumo medio di 180 Watt.

Facendo questo esempio otteniamo che il consumo giornaliero del veicolo sarebbe di 615 Watt. Come detto questo valore risulterà mlto preciso nel caso in cui si sia utilizzato un Battery Monitor, mentre dovrà essere opportunamente valutato nel caso sia stato dedotto utilizzando i Datasheet.

La riserva
Bene, ora che abbiamo capito di quanta energia abbiamo bisogno quotidianamente dovremo calcolare di quanta riserva necessitiamo. Eh, già perchè le batterie sono come il nostro serbatoio di carburante ricordate?
Per capire di quanta riserva necessitiamo cosa ci interessa sapere? Semplice, ogni quanto troveremo un distributore di carburante. In pratica, ogni quante ore (giorni) ricaricheremo le nostre batterie.
Non è facile conoscere a priori quasta informazione, la principale variabile sono le proprie abitudini di viaggio e l’equipaggiamento di cui viene dotato il veicolo, come ad esempio i pannelli solari (Leggi qui).
Calcolare la propria riserva in numero di giorni è però fondamentale al fine di proseguire con l’acquisto delle propie batterie, viceversa ci troveremmo nella condizione di spendere più soldi di quanto realmente serva, o molto più probabile, ci si troverà con delle batterie che vivranno una vita difficile fatta di sofferenza che le porterà a morte prematura.
Andiamo avanti ipotizzando che a conti fatti si sia deciso di avere una ricarica completa delle proprie batterie un giorno si e uno no. Questo perchè ad esempio si è deciso di non installare pannelli solari ma di andare in campeggio, dove si troverà energia almeno una volta ogni due giorni. E’ una scelta, plausibile, reale e funzionale.
A questo punto il calcolo che dovremo fare è molto semplice:

• 615 Watt (consumo giornaliero) * 2 (giorni prima della ricarica) = 1230 Watt.

Le batterie, quali sono le differenze?
Siamo arrivati a questo punto dell’articolo e ancora non avevamo parlato delle batterie, sembra strano per un testo che tratta la loro scelta? Vi assicuriamo di no, tutto cià che è stato discusso prima è probabilmente più importante di cià che segue. Ciò che andremo a discutere successivamente è perlopiù una scelta economica e che prevederà una valutazione personale. Ma vediamo di accompagnarvi fino alla fine.
Che tipo di batterie che sia adattano all’utilizzo in camper, van o camion si trovano in commercio? Fondamentalmente tre: AGM, GEL e Litio.

Iniziamo a far capire quale sia la differenza sostanziale tra GEL e AGM che sostanzialmente si basano sulla stessa tecnologia ma si diferenziano per la sostanza che ricopre gli elettroliti. Ciò che ci interessa sapere è che entrambe possono essere installate in ogni posizione, non rischiano di perdere liquidi e sostanzialmente possono essere utilizzati in ambienti a scarsa ventilazione. Le batterie AGM hanno prestazioni leggermente migliori per quanto riguarda le scariche più rapide, mentre le GEL sono consigliabili in caso di utilizzi a scarica lenta e dove vi siano installazioni di pannelli solari. Le batterie al GEL inoltre lavorano un po’ meglio a temperature superiori.
Queste tre teconologie, pura adattandosi benissimo alla caratteristica di scarica lenta presentano caratteristiche differenti tra loro (e anche di molto). Che cosa le differenzia principalmente? A parte il prezzo, che vedremo, sostanzialmente queste batterie differiscono tra loro per la capacità di essere scaricate a fondo (profondamente), per il numero di cicli di vita, per la velocità di ricarica a cui possono essere sottoposte, per il loro peso specifico e per il prezzo. Non vogliamo complicare la situzione, cerchiamo di spiegare meglio questi concetti:

Scarica profonda: in pratica è quanto possiamo permetterci di svuotare il serbatoio del nostro carburante. Vedremo come le batterie AGM e GEL ci costringano a tenere sempre un bel po’ di carburante nel serbatoio. Insomma è come fare il pieno ogni volta ma non poterlo usare tutto. Una bella scocciatura.

Cicli di vita: Ancora più semplice, quante volte potremo andare al distributore dopo aver svuotato la nostra riserva? In pratica questo parametro indica la longevità in termini di vita del propio investimento in batterie. Notate che spesso nei datasheet delle batterie viene indicato un valore di durata in anni, ma questo è valido nel caso in cui le batterie non vengono utilizzate.

Velocità di ricarica: dato interessante perchè indica in quanto tempo le nostre batterie potranno essere ancora utilizzabili. In pratica vedremo come le batterie al Litio supportano ricariche velocissime ottimizzando sopratutto eventuali costi di carburante dei generatori, oppure ottimizzando l’energia erogata dai pannelli solari.
Il dato con cui viene indicata la capacità di ricarica è il numero di volte la capacità stessa delle batterie, ovvero. Se un banco batterie da 400Ah viene caricata ad 1C significa che gli vengono somministrati 400Ah ora durante la fase di ricarica. Nello schema sotto vediamo che ad esempio le batterie al Litio sopporta senza problemi cariche a 0,5C ovvero nell’esempio sopra riportato 200Ah mentre l’equivalente AGM o GEL sopporterebbe solo 400*0,2 (0,2C)=80 Ah. Questo dato è anche importante per la scelta del proprio caricabatterie.

Peso: Banalmente le batterie al Litio pesano mediamente tre volte meno delle altre a parità di Ampere erogati.

Prezzo: C’è poco da dire e da fare, le batterie al litio attualmente costano parecchio. Ma ricordando che queste possono essere scaricate in modo maggiore si dovranno fare dei calcoli aggiunti al fine di capirne il vero rapporto costo/beneficio. Iniziamo col dire che ad esempio una batteria 12V 220Ah di buona qualità può costare circa 400 Euro, mentre per acquistare una 12 Volt 200Ah al Litio di Euro ce ne vorranno circa 2800.

Batterie, il dimensionamento del proprio banco servizi
Visto quanto descritto nel paragrafo precedente ci troviamo davanti ad una scelta fondamentale, Litio o AGM/GEL?
Riprendiamo quindi tutti i dati ricavati fin ora e facciamo due esempi per valutare le nostre necessità.
N.B. Nei nostri calcoli prenderemo in considerazione un utilizzo che non preveda di scendere sotto i valori di scarica massima prevista al fine di ottenere il massimo dei cicli di vita. Per facilitare la comprensione utilizzeremo nell’esempio un banco di batterie a 12 Volt.
Partendo dal presupposto che ci servono 1230 Watt di riserva otteniamo quanto segue:

• Per quanto riguarda le batterie GEL/AGM: 1230 Watt / 12 (Tensione del nsotro banco) = 102,5 Ampere. Il nostro banco però dovra avere una capacità tale per cui i 102,5 Ampere siano al massimo il 30% della capacità totale. Quindi otteniamo che il nostro banco dovrà essere costituito da: 102,5 (Ampere) * 100 / 30 (Percentuale di utilizzo massimo) = 341 Ampere. Questi equivalgono quindi ad un totale di 341 Ampere * 12 Volt = 4100 Watt.
• Per quanto rigurada le batterie al Litio: 1230 Watt / 12 (Tensione del nsotro banco) = 102,5 Ampere. Il nostro banco però dovra avere una capacità tale per cui i 102,5 Ampere siano al massimo l’80% della capacità totale. Quindi otteniamo che il nostro banco dovrà essere costituito da: 102,5 (Ampere) * 100 / 80 (Percentuale di utilizzo massimo) = 128 Ampere. Questi equivalgono quindi ad un totale di 128 Ampere * 12 Volt = 1538 Watt.

A questo va aggiunto la durata in termini di cicli, che porta quindi delle notevoli differenze in termini di costi di gestione del nostro impianto. Nell pratica, valutando un banco AGM della durata di circa 1200 cicli rispetto ai 2500 del banco a batterie al Litio otteniamo una durata circa doppia per quest’ultimo. Vediamo nello specifico:

• Banco batterie GEL/AGM: Saranno necessarie due batterie da 12 Volt 220 Ah in parallelo per ottenere un banco da 12 Volt 440 Ah per un totale di 5200 Watt, sufficiente a coprire il fabbisogno calcolato di 4100 Watt. Il costo medio di questo banco è di circa 800 Euro. Questo banco dovrà essere indicativamente sostituito una volta (ricrodate la durata doppia precedentemente calcolata) per arrivare alla durata dello stesso banco al Litio, questo porta il costo di gestione a 1600 Euro.

• Banco batterie Litio: Saranno necessaria una batteria da 12 Volt 160 Ah per ottenere una potenza di 1920 Watt sufficienti a coprire il fabbisogno di 1538 Watt che abbiamo calcolato. Il costo medio di questo banco è di circa 2300 Euro.

Vogliamo però far tornare all’attenzione anche il paragone in termini di peso, dato che come dicevamo è decisamente a favore delle batterie al Litio per un fattore di 1 a 3. Nell’esempio sopra riportato il banco batterie al GEL/AGM peserebbe circa 130 Kg, contro i circa 40 dell’equivalente al Litio che dalla sua ha anche un miglior rapporto in termini di dimensioni.

Considerazioni finali

Come abbiamo detto prima di descrivere nel dettaglio le differenti tipologie di batterie ciò che realmente conta durante la fase di rivisitazione, o di installazione del proprio impianto è capire le proprie necessità in termini di riserva energetica. Dopodichè la scelta spetta al portafoglio.
Ciò che possiamo dare come indicazione è la scelta che abbiamo fatto noi sul nostro camion Valentino, dove abbiamo installato un banco composto da 8 batterie Victron Energy al GEL per una capacità totale di 880 Ampere a 24 Volt, ovvero circa 21 Kw di potenza. Questo è comportato la predisposizione di uno spazio adeguato che è stato suddiviso in due compartimenti distinti, uno sotto alla dimette (foto sotto) e uno del garage posteriore.

Per quanto spinti dal nostro interesse per le nuove teconologie, dove è evidente che le batterie a Litio saranno l’investimento per il futuro, abbiamo valutato la scelta di investire molti soldi troppo prematura. La nostra scelta è stata fatta anche in considerazione del fatto che è pur vero che le batterie al litio necessitano di meno elementi, ma qualora questi si dovessero guastare anche la capacità totale ne andrebbe a risentire. Nell’esempio sopra riportato ad esempio è evidente come la rottura della battera al Litio da 160 Ampere crei la totale assenza di energia, nonchè un danno economico totale pari a 2300 Euro. L’eventuale danneggiamento di una delle due batterie AGM invece porterebbe ad un danno economico di 400 Euro e limiterebbe del 50% l’utilizzo dell’impianto.