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I mezzi di movimentazione merci con motore elettrico come i carrelli elevatori o i transpallet hanno bisogno di una batteria che li alimenti. In base al modello può trattarsi di batterie agli ioni di litio, al piombo gel, al nichel-cadmio, o al ferro-fosfato. In tutti questi tipi di batterie l’energia elettrica viene trasformata all’interno della batteria in energia chimica attraverso dei processi chimici irreversibili. Per l’azionamento dei veicoli, così come per l’alzata e la discesa del montante o della piattaforma di carico, l’energia accumulata viene ritrasformata in energia elettrica.

Sebbene si parli solitamente di “batterie” per carrelli elevatori e altri veicoli di movimentazione merci, il termine, se usato nell’accezione più propria, non è corretto. Gli accumulatori di energie che trovano impiego nei transpallet e nei carrelli elevatori elettrici sono di fatto degli accumulatori ricaricabili, chiamati anche celle secondarie. Contrariamente, il termine batteria indica un dispositivo che non può essere ricaricato. Queste celle primarie non ricaricabili sono composte da materiali quali lo zinco e il carbone o l’alcali e il manganese. Ciononostante, in questo articolo parleremo comunque di “batterie” nel presentarvi la tecnologia utilizzata per le batterie per carrelli elevatori e transpallet elettrici.

Batterie per carrelli elevatori: costruzione e funzionamento

Le batterie per i transpallet e i carrelli elevatori elettrici sono i cosiddetti elementi galvanici, all’interno dei quali, gli oggetti conducibili vengono separati elettricamente. Così facendo la batteria si compone di singole celle collegate in parallelo. Ogni cella della batteria è a sua volta così composta:

  • Il catodo (polo positivo) in ossido metallico con carica negativa
  • L’anodo (polo negativo) di materiale metallico con carica positiva
  • Un elettrolita
  • Una piastra di separazione (separatore)
Schema della struttura di una batteria al piombo-acido per la guida di carrelli industriali.

Quando la batteria si scarica, ad esempio, sollevando il montante del carrello elevatore, gli elettroni caricati negativamente passano dal catodo all’anodo in seguito ai processi chimici dell’elettrolisi. Durante questa transizione passano anche attraverso il separatore, permeabile agli ioni ma non elettroconduttivo: questo elemento serve a impedire che si verifichino cortocircuiti nelle celle delle batterie per carrelli elevatori. Il processo di scarica diminuisce la densità degli acidi nelle batterie, riducendo la tensione delle celle.

Per poter essere ricaricata, la batteria richiede corrente continua. Il caricabatterie per transpallet elettrico o carrello elevatore che sia, preleva la corrente trifase o alternata dalla rete elettrica e la equilibra, trasformando la tensione di rete nella tensione necessaria alla batteria. Questo processo converte l’energia elettrica in energia chimica. Gli elettroni si separano dall’anodo, i gradienti di carica originali vengono ripristinati, e la densità dell’acido aumenta.

Affinché le batterie per i carrelli elevatori e gli altri mezzi di movimentazione merci raggiungano la tensione nominale, vengono collegate più batterie tra di loro secondo il principio delle batterie per trazione.

Batterie di trazione per transpallet e carrelli elettrici

La tecnologia appena descritta, utilizzata per le batterie per i carrelli elevatori elettrici, prende il nome di batterie di trazione. Queste si differenziano dalle comuni batterie di avviamento in quanto quest’ultime trovano maggiormente impiego negli autoveicoli e nei carrelli elevatori con motori a combustione. Infatti, le batterie di avviamento sono progettate principalmente per fornire un’elevata quantità di energia in un tempo breve, utile ad avviare il motore a combustione di un’auto o di un carrello diesel.

Le batterie di trazione invece, sono una tecnologia pensata appositamente per le esigenze dei carrelli elevatori elettrici e di altri veicoli di movimentazione merci. Al loro interno la cella è formata da piastre sovrapposte e la piastra positiva è ricoperta in vetro. Questo metodo di costruzione aumenta la stabilità meccanica delle celle e dunque anche il numero dei cicli di ricarica; ossia quante volte la batteria può essere ricaricata.

Il principio su cui si basano è quello di attivare le singole celle della batteria collegate in serie. Così facendo le singole tensioni nominali di 2 Volt si sommano. In questo modo una batteria per carrello elevatore composta di 24 celle da 2 Volt dispone di una tensione di esercizio di 48 V. I tipi di celle dipendono dal numero di piastre presenti all’interno di una cella. La capacità della batteria viene indicata in Ah (ampere-ora).

Batterie piombo-acido per transpallet e carrelli elettrici

Nelle batterie piombo-acido l’anodo è in piombo e il catodo in ossido di piombo. Come elettrolita viene utilizzato l’acido di zolfo diluito con acqua distillata. Le batterie al piombo sono oggi come in passato molto performanti e più economiche da acquistare rispetto alle batterie agli ioni di litio.

A causa dei tempi di caricamento più lunghi e della minore densità di energia, risultano ideali per l’impiego su mezzi di movimentazione merci che operano su un solo turno di lavoro, con soluzione di continuità. Nei sistemi di logistica di magazzino ad alta intensità e che possono contare sull’uso di carrelli elevatori e transpallet elettrici, vale la pena optare per le più performanti batterie al litio.

Le batterie al piombo-acido hanno anche altri svantaggi: durante il caricamento delle batterie al piombo evapora l’acqua presente all’interno delle celle della batteria, rendendo necessario rabboccarla con regolarità. Verifica sempre lo stato dell’elettrolita entro mezz’ora dal completamento della ricarica. Se la soluzione all’interno delle celle è insufficiente devi aggiungere dell’acqua demineralizzata e distillata. Inoltre, il livello dell’acqua deve essere controllato almeno una volta la settimana.

Un ulteriore punto critico del caricamento delle batterie piombo-acido è la gasificazione: questo procedimento avviene al termine della ricarica e causa un rimescolamento dell’elettrolita. L’elettrolita viene mischiata all’interno delle celle della batteria così da evitare la formazione di un problematico strato acido. Allo stesso tempo aumenta però anche la temperatura all’interno delle celle della batteria, compromettendone la longevità. L’aumento di temperatura può inoltre portare alla produzione di cosiddetti gas tonanti, un’esplosiva miscela di idrogeno e ossigeno.

Nelle moderne batterie piombo-acido la gasificazione può essere impedita introducendo aria al loro interno. Questo permette tra l’altro di accorciare i tempi di ricarica. Le batterie al piombo con un rimescolamento dell’elettrolita tramite l’iniezione d’aria sono, tra l’altro, anche adatta alle ricariche intermedie.

Piombo gel: batterie per carrelli elevatori che non richiedono manutenzione

Le batterie al piombo gel e le batterie AGM (Absorbent Glass Mat) richiedono una manutenzione minima. Questo significa che per l’intero ciclo di vita della batteria non è necessario rabboccare l’acqua. Le celle sono ermetiche e non lasciano passare neanche i gas, impedendo la maleodorante fuoriuscita di idrogeno.

Nelle batterie AGM o al piombo gel l’elettrolita all’interno delle celle non è più in stato liquido. Nelle batterie a gel questo viene ottenuto tramite l’aggiunta di acido silicico. Nelle batterie AGM un foglio di fibra di vetro assorbe completamente la soluzione elettrolitica presente tra gli elettrodi. In questo modo, il caricamento delle batterie può avvenire anche senza la fase gassosa. Una batteria che non richiede manutenzione può essere scaricata al massimo al 60 % della sua capacità nominale (rispetto all’80 % delle batterie con elettrolita in stato liquido).

Batterie agli ioni di litio

Le batterie agli ioni di litio rappresentano la nuova generazione di batterie per carrelli elevatori e transpallet elettrici. Le molto performanti batterie dispongono di una elevata densità di energia, che rende possibile un’intensità di corrente elevata, nonostante la struttura piuttosto compatta con cui vengono costruite. Nelle batterie agli ioni di litio, gli atomi di litio ionizzati si muovono all’interno dell’elettrolita o del polimero anodo tra l’elettrodo negativo in ossido di metallo e l’elettrodo negativo in grafite. Dei fogli di tessuto non tessuto o di polimero fungono da separatori.

Questa tecnologia per batterie convince anche per l’effetto memoria praticamente inesistente e per la grande longevità. Inoltre, contrariamente alle batterie piombo-acido, quelle a ioni di litio possono essere ricaricate in qualsiasi momento. I tempi di caricamento generalmente più brevi le rendono ideali per l’impiego su carrelli e transpallet in ambienti aziendali che prevedono un’operatività anche su più turni. L’elevata efficienza di recupero energetico in fase di frenata fa sì che le batterie al litio debbano essere ricaricate molto raramente. A causa della sensibilità alla temperatura, per sfruttare al massimo il potenziale di queste batterie quando montate su mezzi di movimentazione merci, devono essere impiegate prevalentemente in ambienti interni.

Ciononostante, i vantaggi delle batterie agli ioni di litio sono maggiori degli svantaggi: seppur più costose rispetto alle batterie piombo-acido, le batterie al litio si annoverano tra le più performanti e versatili tra quelle attualmente disponibili per i mezzi di movimentazione merci.

Scegliere la giusta tecnologia di batterie per i tuoi veicoli aziendali

Quale tecnologia di batterie è la più adatta per i tuoi carrelli elettrici dipende in buona misura dall’uso che ne fai: per l’impiego nell’ambito dell’intralogistica le batterie agli ioni di litio rappresentano la scelta migliore. Se invece l’uso dei macchinari di movimentazione merci gioca un ruolo di secondo piano nella tua azienda, allora le batterie piombo-acido o al piombo gel sono una soluzione adatta e conveniente.

Tutte le tipologie di batterie prevedono un certo grado di competenza per la gestione, la manutenzione, la conservazione e lo smaltimento, così come anche di apposite dotazioni come, ad esempio, gli armadi per materiali pericolosi. Inoltre, le operazioni che includono l’uso di questi tipi di batterie devono essere effettuate esclusivamente da personale adeguatamente formato, così da evitare pericoli per la salute dei lavoratori e danni materiali.

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