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Diario elettrico Ecojumbo 5000 – Colonnina di ricarica / armadio elettrico

Posted in Uncategorized by jumpjack on 25 aprile 2016

Attualmente uso due caricabatterie da 250 e 300 W per ricaricare l’ecojumbo. Ma sono “temporaneamente” (da più di un anno…) collocati dentro al vecchio scooter che avevo prima…

Ho calcolato che, i due CB,  se hanno un’efficienza del 90% come è probabile che sia, essendo uno da 60V/4A e l’altro da 60V/5A dissiperanno una potenza pari a 60*4*0.10 + 60*5*0.10 = 24W + 30 W = 54W.

Quanto calore può dissipare un cosiddetto “armadio elettrico”? Questa pagina permette di calcolarlo:

http://www.claredot.net/it/sez_Elettrotec/dissipazione_quadri_elettrici.php

(dispense universitarie su dimensionamento termico quadri elettrici: link)

I miei due caricabatterie hanno dimensioni 18x9x5 e 18x9x7 cm.

Li potrei affiancare in due modi:

armadio-batterie

Nel primo caso servirebbe un mobiletto di almeno 22 x 26 x 11 cm, nel secondo 22 x 18 x 13, considerando sempre una distanza di 2cm tra i caricabatterie e le pareti e tra di loro. Il suddetto sito dà nei due casi una dissipazione possibile di 16W e 13W considerando una temperatura esterna massima di 40° e interna di 60°c. La capacità di raffreddamento raddoppia se l’armadio è in alluminio invece che in plastica: 32 e 26 W.

Non ci siamo.

O prendo un armadio più grande, o lo munisco di raffreddamento ad aria: quest’altra pagina permette di calcolare il flusso d’aria in m3/h necessario ad asportare una certa quantità di calore: https://www.stego.de/nc/it/servizi/strumenti-di-calcolo/calcolo-della-potenza-di-raffreddamento.html.

Per estrarre 60W di calore serve un flusso di almeno 9.3 m3/h (=6.47 CFM – cube foot minute) .

Su rs-components è facile trovare una ventola che abbia determinati requisiti in termini di volume d’aria spostato in un’ora: link Basterebbe una ventolina da 12V/6W e 14 euro, per esempio, Una ventola a 230V costa molto di più, 70 euro!

Non volendo usare la ventilazione, cercando “armadio elettrico” su Amazon ci sarebbe questo: 400x300x200mm – Cablematic, in acciaio, 55 euro; il calcolo dice che può dissipare 57W, ancora poco. 😦 Ci vorrebbe quello da 700×400… e 104 euro!

Da una parte affidarsi a un sistema di raffreddamento attivo mette di fronte al rischio che un guasto alla ventola faccia surriscaldare e rompere anche i caricabatterie; dall’altra, usare un sistema passivo (=”grossa scatola”) significa spendere più di 100 euro.

Penso che opterò per un armadio piccolo (400x300x200 cm, 55 euro) dotato però di due ventole (totale: 55+28 =78 euro).

Diario elettrico Zem Star 45 – 26 aprile 2016: capitolo finale, la rottamazione

Posted in scooter elettrici by jumpjack on 25 aprile 2016

Zem Star 45 parcheggiato

Il 16 aprile 2011 iniziava la mia avventura nel mondo degli scooter elettrici, con l’acquisto di uno “Star 45” da 1500W della Zem s.r.l., azienda oggi non più esistente (come tante aziende che in questi 5 anni hanno provato a immettere scooter elettrici sul mercato italiano…), il cui sito è visionabile solo nel “museo storico” di internet.


Pagato 3300 euro con due batterie (contro i 4300 euro di listino) il 16 aprile 2011, immatricolato dal venditore il 26 aprile, andava su strada per la prima volta il 29 aprile; il mio “diario di bordo” iniziava il 3 maggio 2011. Dovetti letteralmente supplicare il venditore di vendermelo, perchè non voleva saperne: aveva in progetto di vendere solo a noleggiatori! E pensare che avrebbe potuto avere un mercato enorme: gli Zem (Star 45  e Smash 54) erano i primi scooter elettrici di nuova generazione venduti a Roma! Dotato di 2 batterie estraibili al litio, per un totale di 2880 Wh, coi suoi consumi di 35 Wh/km poteva vantare un’autonomia reale di 80 km; in precedenza, nei primi anni 2000, la capitale aveva visto entrare sul mercato diversi scooter elettrici di prima generazione: il Piaggio Zip, il Peugeot Scoot’elec, il Malaguti Ciak, l’Oxygen Lepton… tutte “lumache” al piombo, con autonomia pubblicizzata di 50 km e vita utile di 20.000 km…. mentre in situazioni reali arrivavano al massimo a 25-30 km, e le batterie duravano 8000 km (10.000 se le trattavi bene… facendo 10 km prima di ricaricare!) Senza contare che andavano da 0 a 50 km/h in 10-15 secondi.

Oggi qualunque scooter elettrico ha batterie al litio, autonomia reale minima di 50 km (media di 70, alcuni modelli arrivano a 100 e persino 120), durata delle batterie di 1000 cicli (quindi da 50.000 a 120.000 km!), e moltissimi ormai hanno batterie estraibili. Oggi come oggi solo i ciclomotori, che hanno batterie piccole; ma ormai le celle Panasonic NCR18650 hanno raggiunto il prezzo di 400 Euro/kWh, e pesano 1/3 delle LiFePo4 (250 Wh/kg contro 90) e occupano 1/4 dello spazio (730 Wh/l contro 200); quindi anche una batteria da 5 kWh oggi potrebbe essere estraibile, in quanto peserebbe quanto le due batterie dello Zem Star 45… e sarebbe grande quanto UNA!


Ne è passata di acqua sotto i ponti: all’epoca dell’acquisto, ecco a che razza di test sottoponevo, ignaro, le mie povere batterie!

Batteria completamente piena, spremuta fino all’ultima goccia. Passeggero di 75 chili. Strada asciutta. Fari spenti.

Percorso totale: 50,8 km.

(contachilometri di bordo; effettivi: 43)

Questo con una batteria da 24Ah! Oggi so che da una batteria da 60V/24Ah non si possono pretendere, senza rovinarla, più di 30km (Ah moltiplicato 1.2).

La batteria era composta da 96 celle organizzate in 16 paralleli in serie di 6 celle ciascuna, quindi una 16s6p; le celle non riportavano nessuna dicitura, ma essendo cilindriche (con fattore di forma 26650):

Batteria Zem Star 45 60V/24Ah li-ion LiCoO2 estraibile - 16S6P

Batteria Zem Star 45 60V/24Ah li-ion LiCoO2 estraibile – 16S6P

Celle “anonime” a confronto con 26650 A123 (dimensioni identiche, ma distorte dalla prospettiva):

Dimensioni batteria:

  • 37,5 x 8 x 26,5 (senza manico e rotelle)
  • 48 x 8 x 26,5 con manico e rotelle (dimensioni vano batteria singola)
  • 48 x 16 x 26,5 (dimensioni totali vano batterie)
  • Peso: 10 kg
  • Capacità: 60V/24Ah/1440 Wh
  • Volume: 8 litri
  • Densità gravimetrica: 144 Wh/kg
  • Densità volumetrica: 180 Wh/L
  • Cicli: 300-500

Post utili:

Solo oggi, dopo 5 anni, riesco ad apprezzare una particolarità di questa batteria: il fatto che avesse un unico connettore, sia per la carica che per la scarica. Tutti gli altri scooter elettrici che ho visto ne avevano 2 separati.

Oggi sono arrivato alla conclusione che questa batteria avesse la particolarità di supportarela frenata rigenerativa, in cui l’energia va dalle ruote alla batteria invece del contrario.

Purtroppo però aveva anche un lato negativo: non era LiFePO4 come quelle di oggi, ma era targata semplicemente “li-ion”, e credo che fosse una LiCoO2: stessa chimica (piuttosto pericolosa) delle LiPo da modellismo, ma un po’ più sicura avendo celle cilindriche rigide in alluminio, invece che morbide a sacchetto. Ma il vero problema è che duravano poco: dai 300 ai 500 cicli, contro gli almeno 1000 delle LiFePo odierne!

In realtà le batterie cedettero ben prima di 300 cicli: a novembre 2011, dopo appena 7 mesi dall’acquisto, non era più possibile circolare con una singola batteria… cosa che, però, era proprio l’origine del problema! Il manuale dello scooter raccomandava di non usare MAI le due batterie insieme, in parallelo, ma solo una per volta! Solo che così ogni batteria doveva erogare 1C continuo con picchi (forse) di 1.5 o 2C… almeno in modalità normale; lo scooter aveva però anche una modalità “turbo”, in cui la velocità era limitata a 45 km/h invece che 60, ma l’accelerazione in partenza era molto più bruciante… quindi le batterie erano molto più sollecitate. E per una svista del meccanico, avevo viaggiato per 2 mesi, senza saperlo, con lo scooter in modalità turbo…

Decisi così di iniziare a utilizzare lo scooter con le due batterie sempre in parallelo; riuscii così a guadagnare parecchi mesi prima di dover comprare una nuova batteria a settembre del 2012, quindi 1 anno e mezzo dopo l’acquisto dello scooter; alla fine però dovetti comprarla, pagandola 500 euro come prezzo di favore invece di 650, essendo forse l’unico cliente privato di lunga data… Il prezzo totale dello scooter diventò quindi 3800 euro.

Secondo i miei calcoli, 3800 euro si recuperano percorrendo 38000 km (non considerando il costo della corrente, ma solo il risparmio in benzina). Purtroppo non so quanto di preciso ho percorso con lo Zem, essendosi rotto il contachilometri: a spanne, però avendolo usato per 4 anni per fare tutti i giorni lavorativi 18 km, considerando complessivamente 6 mesi di “fermo macchina” per i vari guasti, direi che ho percorso circa 17000 km “di base”; a questi si aggiungono altri km, visto che usavo lo scooter praticamente per andare ovunque; non sono sicuramente arrivato a 38000 km, ma penso di aver raggiunto almeno i 25000 tra una cosa e l’altra. Significa quindi 2500 euro di benzina, a fronte di 3800 euro spesi per lo scooter; i 1300 euro che restano (che sarebbero stati 800 se avessi saputo come trattare le batterie…) sarebbero il prezzo che mi è effettivamente costato lo scooter.

Volendo conteggiare anche la  corrente, considerando 0,16 euro/kWh e 0,035 kWh/km, risulta un costo di 0,035 KWh/km * 0,16 euro/kWh = 0.0056 euro/km, che per 25000 fa la “bellezza” di 150 euro di corrente! 🙂

Quindi:

  • 3300 euro di scooter
  • 2500 euro risparmiati in benzina
  • 140 euro spesi in corrente

Totale costo effettivo scooter: 940 euro (1440 con la batteria aggiuntiva).

A questo costo andrebbero aggiunti i costi dei vari caricabatterie cambiati: non tutti i QUINDICI che si sono bruciati me li hanno cambiati in garanzia, 3 o 4 me li sono pagati da solo (mi pare 60 euro l’uno).

Ignoti i motivi di questo tasso di mortalità; unico sospettato: lo scintillone a ogni connessione/sconnessione della batteria al caricabatterie; forse evitabile con una resistenza di precarico. Che forse installerò nell’ecojumbo.


In questi anni non ho mai dovuto pagare il bollo, trattandosi di un mezzo elettrico. A partire dal 26 aprile 2016 dovrei iniziare a pagare annualmente 18,44 euro, come calcolabile sul sito ACI immettendo semplicemente la targa.

In realtà lo scooter è ormai stabilmente fermo nel parcheggio da un anno, cioè da quando ho acquistato un Ecojumbo 5000 usato per 1000 euro. Il diario di bordo dell’Ecojumbo inizia il 25 luglio 2014.

Dovrei pensare a rottamarlo… ma mi mettono pensiero i costi: 50 euro? 100? 150? Il passaggio dell’ecojumbo di proprietà mi è costato 180….

Così ho iniziato a informarmi; ecco qualche sito utile:

Teoria:

 

Pratica (a Roma):

 

Documenti necessari:

  • Carta di circolazione
  • Certificato di proprietà
  • Fotocopia del documento d’identità del proprietario
  • Targa del motociclo

 

Note importanti:

  • “non è possibile organizzare una demolizione “in proprio”. Alla consegna del veicolo, i centri di raccolta (demolitori autorizzati), tra l’altro, devono rilasciare al proprietario un certificato che riporta la data di consegna”
  • Se la radiazione avviene nel primo mese del periodo d’imposta, il proprietario non è tenuto al pagamento del bollo auto per quell’anno“. Quindi ho tempo fino a fine maggio 2016 per organizzarmi per la rottamazione… e per trovare un “sostituto” dello scooter, che al momento funge da colonnina di ricarica! Nel vano sottosella, infatti, risiedono stabilmente da quasi due anni i due caricabatterie, al riparo da vento e pioggia, ma al tempo stesso ben ventilati grazie alle varie aperture che ho fatto nel vano, ma che sono comunque protette dalle plastiche dello scooter.

Adesso dovrò comprare un costoso armadio elettrico! E dovrò fare i conti con  pioggia e ventilazione: i CB devono essere protetti dall’acqua ma avere un ottimo ricambio d’aria… motivo per cui finora li avevo tenuti nello scooter invece di impazzire a trovare un mobiletto.

 

 

Diario elettrico Ecojumbo 5000 – il voltmetro

Posted in Diario elettrico Ecojumbo 5000, scooter elettrici by jumpjack on 1 aprile 2016

Ho finalmente trovato il tempo di verificare i voltaggi del voltmetro di bordo.

Ha 4 tacche, ognuna separata da 1.5 V; la più “alta” (lancetta verso sinistra) corrisponde a 61V; alla più bassa non arrivo mai, specie ora con lo scooter depotenziato per preservare le batterie, ma ovviamente basta fare un po’ di conti.

Complessivamente i valori indicati dal voltmetro sono:

  1.  61.0V (Full)
  2. 59.5V
  3. 58.0V
  4. 56.5 V (Empty)

L’Ecojumbo nasce con batterie al piombo, che hanno queste tensioni (5 batterie in serie):

  • 64.8V   Full
  • 58.55V 50%
  • 56.05V 30% (warning, non scendere sotto questo livello!)
  • 52.5V   0% (danneggiamento)

Quindi con batteria al piombo completamente carica, il voltmetro va oltre il fondo scala (la lancetta ha ancora un po’ di spazio…). In compenso, la lancetta “empty” indica un SoC di 30%, che è meglio non superare se non si vuole danneggiare la batteria.

 

Per una batteria al litio  LiFePO4 con 20 celle, le tensioni da considerare sono:

  • 66V Full (3,3/cella)
  • 64V 50% (3,2/cella)
  • 40V Empty (danneggiamento) (2,0V/cella)

Bisogna però prestare attenzione alla curva di scarica di una LiFePO4, che non è una semplice riga dritta come per le piombo:

2.0 è il voltaggio minimo raggiungibile senza danneggiare la batteria… ma non ha molto senso raggiungerlo, perchè tra 2,5V e 2,0V la diminuzione di capacità è intorno al 3-4% del totale, e arriva al massimo a un 5-6% per tensioni di 2,8V; visto che le batterie soffrono se sovrascaricate, è più utile e prudente non scendere sotto i 2,7V (c’è chi dice 2,8, chi 2,6,…).

Meglio quindi usare questi riferimenti di tensione per una batteria al litio LiFePO4 sull’Ecojumbo 5000:

  • 66V Full (3,3/cella)
  • 64V 50% (3,2/cella)
  • 62V 20% (3,1/cella)
  • 54V Empty (2,7/cella)
  • 40V (danneggiamento) (2,0/cella)

Riporto di nuovo i valori del voltmetro, stavolta “estesi”:

  • 62.5V (fondo scala)
  1.  61.0V (Full) – 3.05/cella
  2. 59.5V – 2.975/cella
  3. 58.0V – 2.9/cella
  4. 56.5 V (Empty) – 2.825/cella
  5. 55 (fuori scala in basso) – 2.75/cella

Confrontando i valori si nota che il voltmetro del mio Ecojumbo non è molto utile per valutare lo stato di carica della batteria (ma è un “male comune” di tutte le batterie al litio: un voltmetro non basta!); però è utile per verificare che la batteria non venga sottoposta a stress eccessivo: anche sotto carico, è meglio che la tensione non scenda sotto la prima tacca a destra (indicata con 4 nell’elenco qui sora), o addirittura sotto all’inizio della scala, perchè significherebbe che si sta estraendo troppa corrente dalla batteria (anche se quelli sopra non sono esattamente i datasheet delle batterie che sto usando io).

In compenso, se sotto carico la batteria fa arrivare la lancetta fino alla tacca 3 o 4, vuol  dire, sì, che c’è un forte assorbimento sulla mia batteria da 36Ah (forse 2 o 3C), ma che se si mantiene per solo pochi secondi non c’è problema.

Normalmente io dopo 20km di viaggio sto a 64.3V –  64.5V.