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Le nuove batterie e i supercondensatori per i mezzi automatici di movimentazione

01/04/2017

Negli ultimi anni si è verificato un cambiamento generalizzato nella tecnologia utilizzata per l'accumulo di energia elettrica nei mezzi di sollevamento automatici. I principali produttori del settore hanno progressivamente sostituito le batterie piombo-acido con supercondensatori, poiché incrementano al massimo il rendimento degli apparecchi elettronici.

Questi nuovi dispositivi si sono rivelati un grande passo avanti per i mezzi di sollevamento in generale, e per quelli automatici in particolare. Per comprendere come sia migliorato e si sia evoluto il mercato, occorre prima analizzare le caratteristiche delle batterie tradizionali, ad esempio quelle piombo-acido.

 

Batterie piombo-acido

Le batterie piombo-acido sono composte da un serbatoio di acido solforico nel quale sono immerse delle piastre di piombo, collocate in parallelo e alternate secondo la loro polarità, che fungono da catodo (polo negativo) e anodo (polo positivo) della batteria. All'interno del serbatoio si producono una serie di reazioni chimiche tra le piastre di piombo che permettono di accumulare ed erogare energia elettrica secondo le esigenze del dispositivo alimentato.

L'uso di queste batterie è molto diffuso, dato il basso costo per unità di energia elettrica immagazzinata (quello che si conosce come basso costo wattora). Inoltre, quando non vengono utilizzate, mantengono bene l'energia elettrica al loro interno.

 

L'abitacolo nel quale ricaricare le batterie piombo-acido deve trovarsi in una zona adeguatamente ventilata, lontana dalla aree di stoccaggio e isolata

 

Tuttavia accumulano poca energia per unità di peso o volume e la ricarica dura normalmente dalle 8 alle 14 ore, poiché la reazione chimica prodotta all'interno della batteria deve essere lenta per non degradare prematuramente la sua capacità di immagazzinamento. Un altro punto negativo è che in questo processo vengono emessi vapori e gas nell'ambiente, rendendo necessario adibire a questo scopo un abitacolo opportunamente ventilato.

La durata di queste batterie è circa tra i 200 e i 400 cicli di carica e scarica. Per evitare di deteriorarle e ridurne il ciclo di vita utile, le scariche profonde sono sconsigliate. In più, hanno bisogno di interventi di manutenzione per garantirne il corretto funzionamento e, al termine della loro vita utile, è indispensabile gestire e trattare i materiali che le compongono, poiché sono altamente inquinanti.

Negli ultimi decenni, a seguito della crescente carenza di petrolio, l'industria ha studiato e sviluppato nuovi dispositivi, per ridurre la dipendenza energetica dai combustibili fossili e l'emissione di gas inquinanti. Vediamo due delle soluzioni più avanzate:

 

Vediamo due delle soluzioni più avanzate:

Batterie agli ioni di litio (Li-ion)

Le batterie agli ioni di litio utilizzano un sale di litio come conduttore elettrico. Vi è un'ampia varietà di tecnologie con gli ioni di litio, a seconda dei materiali utilizzati per la composizione del catodo e dell'anodo della batteria, quali fosfato ferrico, ossido di cobalto, ossido di potassio ecc.

Questa tecnologia fornisce numerosi vantaggi all'industria, grazie alle sue caratteristiche:

  • Elevata energia specifica: : immagazzinano una maggiore quantità di energia in dispositivi di minori dimensioni rispetto alle batterie piombo-acido.
  • MMaggiore efficienza energetica: si riscaldano meno e sono più efficienti di quelle piombo-acido nella carica e scarica. Si possono realizzare cariche e scariche con alte intensità senza subire degrado o deterioramento in sole 3 o 4 ore. Queste prestazioni le rendono più adatte a dispositivi che devono trasportare carichi pesanti a elevate velocità e con accelerazioni.
  • Lunga durata: : in base alla tecnologia specifica agli ioni di litio, è possibile quadruplicare la durabilità rispetto alle batterie tradizionali.
  • Non inquinanti: non contengono materiali pesanti né inquinanti. Inoltre, al termine della loro vita utile non è necessario trattarle come residui tossici. Non emettono nemmeno vapori durante il processo di carica.
  • Non richiedono manutenzione.
  • Migliore rendimento a basse temperature: la tecnologia agli ioni di litio può funzionare in un intervallo molto ampio di temperature, senza che si degradi o si riduca la durata.

 

Le batterie agli ioni di litio offrono un alto rendimento in celle frigorifere e di congelamento

 
 

Tuttavia presenta alcuni svantaggi:

  • Circuito elettronico di protezione: i componenti che formano le batterie sono protetti da un circuito elettronico. Ciò consente però di conoscere lo stato della batteria e ottimizzare le cariche, scariche e la vita utile.
  • Caricamento a temperature negative: le batterie non si possono caricare a una temperatura inferiore a 0 ºC. Quando vengono utilizzate in celle di congelamento, è indispensabile collocare il punto di carica all'esterno, altrimenti si deve riscaldare la batteria durante la carica.
  • Maggior costo wattora: il costo per unità di energia accumulata è maggiore rispetto alle batterie piombo-acido. Tale aumento del costo è però compensato dalla lunga durata di una batteria Li-ion, che riduce così il costo totale per ciclo.

 

 

Supercondensatori

Conosciuti anche come elettrolitici a doppio strato, i supercondensatori sono dispositivi che consentono di immagazzinare grandi quantità di energia, migliaia di volte maggiore rispetto ai condensatori tradizionali.

Tra i loro molteplici vantaggi, si annoverano:

  • Elevata capacità di potenza: permettono di realizzare cariche e scariche con intensità molto alte, senza subire degrado o deterioramento prematuro. La carica può essere completata nel giro di pochi secondi.
  • Durata molto lunga: sono componenti elettronici di grande durabilità. Possono realizzare milioni di cicli di carica e scarica se si mantengono in condizioni di temperatura di esercizio adeguate.
  • Processo di carica semplice: non richiedono una determinata curva di carica e non vi è rischio di sovraccarica, a differenza delle batterie piombo-acido.
  • Sicurezza: non vi è possibilità di degradazione né ignizione per sovraccarico o sovrascarico dei supercondensatori.
  • Non richiedono manutenzione.
  • Rendimento eccellente a basse temperature: i supercondensatori subiscono una minima perdita di rendimento e non si degradano a basse temperature, anzi avviene il contrario, poiché in questo modo aumenta la loro vita utile.

 

Tuttavia presentano alcune limitazioni:

  • Bassa energia specifica: i supercondensatori possono accumulare una quantità elevata di energia, benché non tanta quanto le batterie tradizionali delle stesse dimensioni e peso.
  • Tasso di scarica automatica moderato: subiscono un maggiore processo di scarica spontanea di energia elettrica.
  • Elevato costo per wattora: il costo iniziale dei supercondensatori è maggiore di quello delle batterie tradizionali. Tuttavia è compensato dalla loro lunga durata.

 

Batterie nel sistema Pallet Shuttle di Mecalux

L'introduzione del Pallet Shuttle automatico o semiautomatico in un magazzino è una soluzione ideale per incrementare la produttività e il rendimento. È decisamente consigliabile in impianti con un grande volume di pallet per referenza e un flusso costante di entrate e uscite di merce.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le batterie si estraggono dalle navette e si collegano a incastro nelle stazioni di carico adibite nel magazzino

 

 

I due sistemi soddisfano esigenze diverse. Nel semiautomatico, un operatore guida i movimenti della navetta, grazie a un tablet con collegamento Wi-Fi, dopo averla posizionata nel relativo canale con un carrello elevatore. Il sistema automatico, invece, viene controllato mediante il software di gestione magazzini (SGM) e si serve dei mezzi di sollevamento automatici (trasloelevatori o navette) per ubicare la navetta e il carico nel canale assegnato. In entrambi i casi, i carrelli non si introducono nelle corsie di stoccaggio, riducendo così i problemi e i costi di movimentazione. La navetta azionata mediante motori elettrici si muove nei canali in completa autonomia per eseguire il deposito e il prelievo dei pallet. La versione semiautomatica è dotata di batterie agli ioni di litio e quella automatica di supercondensatori. Osserviamo le loro differenze:

 

Batteria agli ioni di litio nel Pallet Shuttle semiautomaticoo

Il sistema Pallet Shuttle semiautomatico utilizza una batteria Li-ion come fonte di energia elettrica.

La scelta della batteria agli ioni di litio rispetto al sistema di supercondensatori si deve, soprattutto, alla necessità che il Pallet Shuttle semiautomatico abbia un'autonomia prolungata. Queste batterie spiccano per la loro elevata energia specifica, che può durare fino a 10 ore al massimo rendimento (secondo le caratteristiche del magazzino).

Questa tecnologia non contiene metalli instabili, fornendo così un grado aggiuntivo di sicurezza e durabilità. È composta da celle di ioni di litio di ferro fosfato collegate in serie e in parallelo, che forniscono una tensione nominale di 25,6 V e una capacità di accumulo di 55 Ah.

È una batteria con una progettazione specifica realizzata su misura per Mecalux, poiché sia le sue protezioni sia la gestione della batteria sono state adattate ai parametri di funzionamento del Pallet Shuttle semiautomatico.

 

Sistema di supercondensatori nel Pallet Shuttle automatico

Il Pallet Shuttle automatico è dotato di un sistema di supercondensatori come principale fonte di energia elettrica.

I supercondensatori sono i più indicati per il sistema automatico, poiché possono ricaricare l'energia in pochi secondi. In questo modo, le navette sono sempre disponibili e possono funzionare costantemente 24 ore su 24.

Il Pallet Shuttle automatico si muove tra i diversi livelli di carico a bordo di trasloelevatori o navette, momento che utilizza per ricaricare l'energia dei supercondensatori.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Installando il sistema automatico Pallet Shuttle in un magazzino, è possibile scegliere tra due opzioni diverse: il trasloelevatore o la navetta

 

 

Il sistema accumula l'energia elettrica richiesta per effettuare cicli di carico e scarico di pallet da 1.500 kg in canali di stoccaggio con una profondità massima di 45 m. Il tempo di carica è variabile, secondo la profondità dei canali e il peso delle unità di carico (può durare pochi secondi in canali di lunghezza media). In questo modo, si assicura un'alta durabilità senza alcuna manutenzione.

 
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