In Focus: svelare l'arte oscura delle batterie agli ioni di litio

"Posso parlare di ioni di litio tutto il giorno", afferma Nick Holland (direttore della divisione navale OEM EMEA presso Navico Gruppo). “È un po' un'arte oscura per molte persone. Dicono che non ci andranno perché "sembra un barattolo di vermi". Beh, non lo è.

Holland collabora con Mastervolt, parte del Gruppo Brunswick, da oltre un decennio. L’azienda ha iniziato il suo percorso verso le batterie agli ioni di litio nel 2009.

"Poiché siamo entrati nel mercato, la curva di apprendimento per noi, per me e per il team di ingegneri, è stata verticale", afferma Holland. "Ora utilizziamo la batteria di quarta generazione."

Holland sottolinea che la gamma attuale (un numero di diverse dimensioni e diversi voltaggi) è in fase di sviluppo da quattordici anni e, in quel periodo, la tecnologia si è concentrata sulla creazione di parametri di sicurezza all'interno della batteria stessa. Così, Mastervolt ha creato un sistema di gestione della batteria che consente a ogni dispositivo che immette energia nel banco batterie (e alla batteria stessa), di parlare con ciascuno individualmente.

Tecnologia della batteria intelligente

"Serve una tecnologia davvero intelligente che funzioni in modo completamente automatizzato e una protezione attorno all'installazione e alla batteria per renderla sicura", afferma Holland. “Ciò significa che la tecnologia deve essere automatizzata e deve coprire tutte le eventualità. Pertanto, in caso di sovratensione, la batteria deve essere in grado di disattivare le fonti di ricarica. Se si verifica una scarica molto profonda (che può verificarsi se la batteria non è impostata correttamente) è necessario essere in grado di scollegare i carichi dalla batteria per smettere di assorbire più corrente da una batteria già completamente scarica. È necessario essere in grado di spegnere la batteria se si verifica una temperatura eccessiva in una delle celle.

"Possiamo scollegare i carichi", continua. “Possiamo inviare un comando di 'arresto carica' per un periodo di tempo – diciamo dieci minuti mentre la temperatura si abbassa o mentre la batteria si equalizza. Ci sono molte cose intelligenti che possiamo fare.

“Per poterlo fare, sono necessari alcuni prodotti aggiuntivi, ecco dove Navico Il gruppo entra in gioco. Sono necessari relè aggiuntivi, interruttori della batteria e modi per accendere alcuni di questi dispositivi esterni. Abbiamo una batteria che può farlo da sola. Sta parlando con i dispositivi di ricarica. Sta parlando con gli alternatori, i caricabatterie, i caricabatterie solari, tutto ciò che genera energia che viene immessa nel banco di batterie agli ioni di litio.

“La batteria sa esattamente cosa succede al suo interno e all'interno delle celle. Quindi la batteria può dire "aspetta un attimo, mi sto riempiendo, smettila di inviarmi molta energia". La batteria spegnerà l'alternatore anche se il motore è ancora in funzione. Se la batteria viene caricata tramite un caricabatterie, la stessa cosa. Se si sta riempiendo, può dire al caricabatterie o a dieci caricabatterie: può dire a tutti "Sono pieno, smetti di caricare".

L'Olanda ha già citato lo sviluppo della batteria per consentire a Fathom di giungere a buon fine, (un sistema completo di gestione dell'energia elettrica, essenzialmente un sistema silenzioso che genera, immagazzina, converte e distribuisce energia CA), ma osserva che non tutte le batterie agli ioni di litio sono sviluppate come quelle di Mastervolt.

“Le persone dovrebbero preoccuparsi delle batterie agli ioni di litio, a seconda di dove le ottengono. È una tecnologia che esiste da molto tempo ed esistono diversi tipi di tecnologia agli ioni di litio. Parte di essa ha una densità molto elevata ma è molto instabile, parte è completamente stabile ma non ha una densità molto elevata, e nel mezzo si ottiene qualcosa.

“I produttori responsabili che vendono la tecnologia tendono a essere eccessivamente cauti sui tipi di ioni di litio che inseriscono nelle loro batterie. Usiamo LifePO4 che è una tecnologia collaudata. È relativamente stabile e ha proprietà di densità abbastanza buone. Quindi è una bella batteria.”

Anche se le proprietà potrebbero essere dimostrate, l'Olanda mette in guardia contro installazioni errate.

“Ho visto verificarsi problemi molte volte nel corso degli anni in cui le persone installavano le batterie senza un'adeguata formazione, senza alcuna protezione o perché avevano preso scorciatoie, forse per totale mancanza di conoscenza o per pigrizia.

“Normalmente, quando si verifica un problema su un'imbarcazione dotata di batteria agli ioni di litio, nel 99% dei casi la colpa non è di una batteria difettosa. Si tratterà di un'installazione scadente che non ha avuto la protezione e la sicurezza necessarie all'esterno per impedire il verificarsi di un evento. Un evento potrebbe essere un incendio a bordo di una nave. È necessario predisporre delle misure prima di avere abbastanza calore nel sistema per appiccare un incendio.

Questo problema è stato evidenziato in MIN nel giugno 2022, come alcuni le compagnie di assicurazione si rifiutavano di assicurare le barche con installazioni autoinstallanti a bordo.

“Tutti stanno guidando queste Tesla in giro e non andranno in fiamme. E tutti abbiamo telefoni cellulari in tasca e tutti hanno batterie agli ioni di litio e non prendono fuoco, questo perché tutte queste cose hanno una protezione per impedire che ciò accada ed è lo stesso con un nave. Se hai la giusta protezione, che è stata impostata dalle persone giuste che sanno di cosa stanno parlando, non avrai problemi.

Maturità dell'installazione

A causa della ricca tecnologia interna della batteria, Holland afferma che l'installazione è maturata nel corso degli anni. Laddove una volta gli installatori dovevano introdurre la protezione nel sistema tramite un laptop, “gli standard in termini di ciò che vogliamo che la batteria faccia (se questo, poi fai quello) sono ora automatizzati all’interno della batteria stessa. Gli "eventi" della batteria sono integrati. Ma hai ancora bisogno di un elemento di esperienza per installarli. Ecco perché abbiamo un programma di formazione piuttosto completo per i nostri installatori, i nostri partner tecnici, i nostri rivenditori, in modo che possano installare sistemi sicuri e affidabili.

“Per ogni installazione agli ioni di litio, creeremo uno schema per il cliente: lì sarà tutto presente. Abbiamo una serie di pratiche e attraversiamo una serie di fasi per installare le batterie, per metterle in servizio. Quindi abbiamo un processo di test per garantire che tutti gli aspetti di sicurezza funzionino. Creiamo eventi 'falsi' per testare la batteria in grado di spegnere i caricabatterie, gli alternatori, i regolatori solari, i generatori eolici, gli idrogeneratori. Questa è la prima cosa che facciamo. Ci assicuriamo di poter controllare tutto sulla rete, quindi ci assicuriamo di poter fare altre cose come riaccendere le cose. Non abbiamo bisogno dell'intervento dell'utente per iniziare a fare le cose se le cose vanno male. Tutti gli aspetti di sicurezza e protezione sono integrati.

"Non c'è molto che non abbia visto nel corso degli anni sugli ioni di litio", conclude Holland. "Se capisci e sai come farlo correttamente, è davvero sicuro."