Confronto tra batterie al piombo

Sono venuto in possesso dei datasheet di Etropolis Retrò ed Estrima Birò. Con queste batterie, l’Etropolis (2000 W/140 Kg) è dato per 70 km di autonomia,  il Birò (4000 W/370kg) per 50 km di autonomia; entrambi vanno a 48V, quindi hanno batterie rispettivamente da 4x12x36=1728 Wh e 4x12x100 = 4800 Wh, ossia consumi teorici di 25 Wh/km e 96 Wh/km. Etropolis:

Datasheet batterie Estrima Birò:   Cerchiamo di analizzarle nei dettagli. Partiamo dal grafico dei cicli, che dice quanto dureranno negli anni le batterie a seconda di quanto/come le usiamo: Etropolis (12V/36Ah – HRC12360):

Birò (12V/100Ah, Genesis NP100-12R): Salta subito all’occhio la differenza di qualità del datasheet; non parlo della qualità dell’immagine, ma dei dati: per l’etropolis vengono fornite curve generiche, mentre per il birò vengono specificati i parametri di test, tra cui le correnti di scarica e carica, rispettivamente 0,17C e 0,09C, che rapportati ai 100 Ah significano 17A in scarica e 9 ampere in ricarica. I valori che leggiamo sul grafico sono: Etropolis:

• 100%=400-430 cicli
• 50%=850-900 cicli
• 30%=1700-1800 cicli

Birò:

• 100% = 300 cicli
• 50% = 550 cicli
• 30% = 1200 cicli

In questo senso i grafici Etropolis sembrano migliori, perchè invece di dare un valore preciso, effettivamente impossibile da conoscere, danno un range di valori di circa 30 cicli. Sui grafici del Birò c’è però un problema notevole: come detto, la scarica è stata effettuata a 17 Ampere. Ora, il Birò ha 2 motori da 4 kW ciascuno, utilizzati però ognuno a un massimo di 2 kW, in modo da restare sotto i 4 kW e farlo essere un ciclomotre; le batterie sono da 48V, quindi l’assorbimento di picco è 4000 W/ 48 V = 83 Ampere , che rapportati alla capacità significano 0,83 C, contro gli 0,17 del test; e siccome le batterie si comportano tanto PEGGIO quanto più intensamente vengono scaricate, risulta che il grafico non è assolutamente attendibile per valutare la durata potenziale delle  batterie: con 17A alle ruote del Birò arrivano al massimo 816 W! Secondo i calcoli riportati in questo famoso libro, con 800 W uno scooter da 200 kg  potrebbe arrivare al massimo a una velocità di 30-35 km/h; la birò pesa 370 kg ed ha non 2 ma 4 ruote (più attrito) e una superficie più ampia (altro attrito, anche se sotto i 45 km/h in effetti l’attrito dell’aria conta poco); quindi ipotizzo che i grafici del datasheet potrebbero considerarsi validi andando col birò a 25 km/h. A 45 km/h l’assorbimento non sarà più di 17 Ampere, ma probabilmente 40  se non 50 (la potenza necessaria per vincere l’attrito dell’aria varia col cubo della velocità, quella per vincere l’attrito delle ruote è proporzionale alla velocità. Purtroppo i grafici non dicono come varia… il grafico dei cicli al variare della corrente prelevata, ma è lecito supporre che il numero di cicli diminuisca parecchio se la corrente estratta è il triplo di quella dei grafici. Se si tratti però di ridurre a 1/3 oppure 1/2 oppure 1/10 i valori indicati, non saprei dirlo. So però che alcuni utilizzatori del birò lamentano di essere riusciti a fare con un pacco batterie appena 1000 km prima che l’autonomia si riducesse, dai 50 km di targa, a meno di 30 km! E senza scaricare le batterie a fondo! Ipotizzando una scarica del 50%, sarebbero dovuti essere possibili almeno 550 cicli, che per 25 km (=50%)  farebbero 13750 km. Se i 50 km di targa si riferissero davvero a velocità di 25-30 km/h, e volessimo supporre un’autonomia effettiva prudente di 35 km, si tratterebbe comunque di 550*17=9350 km ; invece dopo soli (circa) 1000 km l’autonomia risulta calata del 50%. Non saprei dire se è un difetto del lotto di batterie o di progettazione del Birò, ma mi riprometto di indagare più a fondo la cosa nel post apposito che farò sul test su strada effettuato oggi sul Birò stesso. Tornando ai grafici delle batterie, è molto interessante (e inquietante!) il grafico capacità/temperatura (in alto a sinistra nell’immagine ell’Etropolis, in alto destra per il Birò): per entrambe le batterie risulta disponibile il 100% della capacità a 25°C e 0,05C di scarica (5 Ampere). Scaricando a 0,83 C (scarica di picco del Birò), alla temperatura tipica di 25° la capacità garantita sarebbe pari al 55% di quella effettiva: come dire 35 km invece dei 70 nominali. L’Etropolis scarica invece al massimo a 2000/48=41,7A, che significa 1,16C, che a 25°C corrispondono a circa il 50% di capacità disponibili. Sembra quindi che rispetto ai dati dichiarati dal costruttore, le autonomie reali che ci si possono aspettare da Etropolis e Birò siano rispettivamente 35 e 25 km. D’estate. D’inverno, con temperature tra 0 e 10°C, la capacità scende sotto il 40%, quindi l’autonomia diventerebbe intorno ai 30 e 20 km. Bisogna decisamente abbandonare il piombo e passare al litio, in modo da avere molto meno peso a bordo, o molti più Ah a parità di peso: una batteria al piombo ha 35-40 Wh/kg, una al litio 100-120!  (36 Wh/kg l’etropolis, 39 Wh/kg il birò). Con batterie al LiFePO4 da 100 Wh/kg si potrebbero mettere sull’etropolis 4720 Wh e sul birò 12300 Wh! Dettaglio datasheet Birò:   Batteria per pannello fotovoltaico 12V/65Ah: http://www.energiasolare100.it/pub/SH1265.pdf

 

Dettaglio datasheet Etropolis (HiRate 12360):

 

Immagine con annotazioni e scala dei minuti completa (logaritmica): sembra che ci sia un errore nel grafico originale, i “30” minuti sarebbero in realtà “20”: