Il passaggio verso un’economia green ha generato grossi cambiamenti in molti settori compreso il mondo delle macchine elettriche da costruzione, e portando di conseguenza anche alla nascita di nuove terminologie e tecnologie come ad esempio le batterie ad alta efficienza, con cui è fondamentale prendere confidenza.
Comprendere le basi del funzionamento delle batterie e della tecnologia che le alimenta diventa un passo essenziale per affrontare con consapevolezza e competenza questa trasformazione. Le batterie rappresentano il fulcro dei veicoli e delle attrezzature elettriche, e conoscere le loro caratteristiche principali, le tipologie più diffuse, il modo in cui si ricaricano e si gestiscono, ti permetterà di orientarti con maggiore sicurezza nel mondo delle macchine elettriche da costruzione.
Batterie al litio: Il cuore delle macchine elettriche da costruzione
Le batterie rappresentano uno degli elementi fondamentali per il funzionamento dei veicoli ecologici, e comprendere le loro caratteristiche, la loro chimica e le diverse tipologie disponibili, è essenziale per chi si avvicina al mondo delle macchine elettriche da costruzione. La tecnologia oggi più diffusa e utilizzata, anche nei mezzi targati Volvo CE, è quella delle batterie agli ioni di litio, apprezzate per la loro eccellente efficienza energetica, le prestazioni affidabili anche ad alte temperature, che le rende particolarmente adatte all’impiego in macchinari pesanti.
Un vantaggio significativo di questa tecnologia è la mancanza dell’effetto memoria, il che significa che non è necessario scaricare completamente la batteria prima di ricaricarla.
Inoltre, presentano una bassa autoscarica e possono essere ricaricate rapidamente come abbiamo già spiegato nel nostro precedente articolo Transizione Elettrica nell’Edilizia: Facciamo Chiarezza sulla Ricarica, caratteristiche ideali per un utilizzo continuo e intensivo nei cantieri.
All’interno della categoria delle batterie agli ioni di litio, esistono però diverse varianti, che si distinguono principalmente per i materiali utilizzati nella sua composizione. Questa chimica influisce direttamente su parametri fondamentali come la densità energetica, la sicurezza, la durata e il costo della batteria.
Tra le principali tipologie troviamo:
- Batterie NMC (Nichel-Manganese-Cobalto): sono tra le più comuni nei veicoli elettrici moderni. Offrono un buon equilibrio tra densità energetica, durata e sicurezza.
- Batterie LFP (Litio Ferro Fosfato): sono note per la loro eccellente stabilità termica e chimica. Pur avendo una densità energetica leggermente inferiore rispetto alle NMC, sono particolarmente apprezzate per la loro resistenza a cicli di carica/scarica intensivi.
- Batterie NCA (Nichel-Cobalto-Alluminio): sono spesso impiegate nei veicoli che richiedono elevate prestazioni. Sono più costose, ma garantiscono prestazioni superiori in termini di autonomia e potenza.
Accanto a queste batterie moderne, ci sono anche le batterie al piombo-acido, una tecnologia più datata ma ancora utilizzata in determinati ambiti. Anche se meno efficienti rispetto alle batterie agli ioni di litio, le batterie al piombo-acido sono ancora presenti nei veicoli elettrici per alimentare i sistemi ausiliari, come luci, comandi e componenti elettronici. Queste batterie vengono mantenute in carica dalla batteria principale tramite un convertitore di bordo, garantendo così il corretto funzionamento dei sistemi accessori.
Come vengono gestite le batterie elettriche
Nelle macchine elettriche, il buon funzionamento e la sicurezza delle batterie, non dipende solo dalla composizione chimica o dalla capacità di accumulo di energia, ma anche da una serie di sistemi elettronici avanzati che ne regolano l’utilizzo e l’efficienza nelle operazioni di costruzione.
Tra questi, il sistema di gestione della batteria, o BMS (Battery Management System), ha il compito di monitorare costantemente i parametri fondamentali della batteria come tensione, corrente, temperatura e livello di carica,per garantirne il corretto funzionamento. Il BMS interviene per prevenire usi impropri o situazioni potenzialmente dannose, come sovraccarichi, scariche eccessive o surriscaldamenti, contribuendo così non solo a preservare la sicurezza dell’intero veicolo, ma anche a ottimizzare la durata di vita della batteria.
Complementare al sistema di gestione della batteria è il sistema di gestione termica, un altro elemento chiave per il corretto funzionamento dei veicoli elettrici. Questo sistema ha il compito di regolare la temperatura della batteria e degli altri componenti elettrici, mantenendoli entro un intervallo ottimale sia durante l’uso intensivo che nelle fasi di ricarica. Temperature troppo elevate o troppo basse possono infatti compromettere in modo significativo le prestazioni e la durata delle batterie. Infatti, lo stato di salute (SoH – State of Health), indica il livello generale di usura della batteria rispetto alle sue condizioni iniziali.
Infine, uno degli aspetti più interessanti e vantaggiosi della mobilità elettrica è rappresentato dal recupero di energia. Questi mezzi infatti, sono dotati di sistemi di frenata rigenerativa, che permettono di trasformare parte di quell’energia cinetica in energia elettrica e reimmetterla nella batteria.
La corretta distribuzione della corrente elettrica
Nel cuore dell’infrastruttura elettrica delle macchine da costruzione, si trovano componenti fondamentali che permettono non solo la ricarica delle batterie, ma anche la corretta distribuzione dell’energia verso i vari sistemi e dispositivi dei mezzi.
Il primo è il caricatore di bordo che svolge un ruolo cruciale nella fase di ricarica del veicolo. Quando si collega un mezzo elettrico a una fonte di alimentazione esterna come una colonnina o una presa domestica, l’energia fornita è in corrente alternata (AC). Tuttavia, le batterie immagazzinano e utilizzano corrente continua (DC), l’OBC dunque, ha il compito di convertire la corrente da alternata in continua, rendendola compatibile con la batteria e consentendo così la ricarica. Oltre a questa conversione, il caricatore di bordo regola la tensione e la corrente in ingresso, proteggendola da eventuali sbalzi elettrici e garantendo che la ricarica avvenga in modo efficiente, sicuro e nel rispetto dei limiti tecnici del sistema.
Una volta che l’energia è stata immagazzinata nella batteria, è necessario distribuirla correttamente ai diversi componenti del veicolo per consentirne il funzionamento. Questo compito è affidato all’unità di distribuzione dell’alimentazione. La PDU gestisce il flusso dell’energia elettrica all’interno del veicolo, assicurandosi che ogni parte dal motore elettrico ai sistemi ausiliari, riceva la giusta quantità di potenza, al momento giusto e con il corretto livello di tensione. Oltre alla pura distribuzione energetica, la PDU svolge anche funzioni di protezione, monitoraggio e controllo, contribuendo a prevenire sovraccarichi, cortocircuiti o perdite di efficienza nell’impianto elettrico.
In conclusione
Il processo di transizione energetica nel mondo delle macchine elettriche da costruzione, non rappresenta solo una trasformazione tecnologica, ma un vero e proprio cambiamento linguistico e concettuale dato dalla nascita di nuovi sistemi di gestione energetica e dei componenti elettrici fondamentali come le batterie.
La padronanza di questi elementi non solo permette di utilizzare al meglio le nuove macchine elettriche, ma contribuisce anche a massimizzarne l’efficienza, la sicurezza e la durata nel tempo. In un contesto in cui la sostenibilità, la riduzione delle emissioni e l’innovazione sono sempre più centrali, affidandosi a queste nuove tecnologie si possono ottenere molti benefici dati non solo dalla qualità e l’ottimizzazione delle operazioni, ma anche nell’aprire la strada a nuove opportunità lavorative date dalle esigenze dei cantieri moderni.
