Su ogni imbarcazione ci dovrebbero essere due tipologie di batteria (e delle loro pile), quella primaria e quella secondaria.

Tipologia

Area di utilizzo

Ricaricabile

Pila primaria EPIRB, SART, ... No
Pila secondaria Batteria principale (per radio VHF, ricevitore NAVTEX, ...), VHF portatile, ...
Si

Tipologie di pile

Pile primarie

Una pila primaria non è ricaricabile. Essa contiene una varietà di agenti chimici la cui reazione non è reversibile. Questo significa che quando la reazione chimica esaurisce la batteria è morta.

Primary cells

Pile primarie

Le pile primarie:

  • possono essere collegate in serie per avere un particolare voltaggio,
  • non dovrebbero mai essere collegate in parallelo perchè c'è la possibilità che una pila tenti di ricaricarne un'altra.

Ci sono 5 tipologie comuni di pile primarie utilizzate nelle batterie che possono essere trovate a bordo.

Batterie di zinco/carbone

Hanno un voltaggio nominale di 1,5 V per pila. Il loro vantaggio è che sono economiche, ma tendono aperdere circa il 15% della loro capacità per ogni anno di stoccaggio. Esse non devono mai essere lasciate all'interno degli equipaggiamenti quando sono esaurite, in quanto facilmente possono perdere agenti chimici molto corrosivi che possono causare danni costosi agli equipaggiamenti. Se la batteria ha poca carica, spegnere l'equipaggiamento per un periodo in modo che la batteria si riposi e la sua vita possa essere prolungata. Scaricamenti continui della batteria riducono la sua capacità.

Batterie alcaline manganese

Queste sono le batterie con la maggiore durata, come per esempio le "Duracell". Hanno un voltaggio nominale di 1,5 V per pila. Sono considerevolmente più costose rispetto alle batterie zinco/carbone, ma hanno una capacità 3 volte superiore e normalmente perdono soltanto il 7% della loro capacità in un anno di stoccaggio. Se la batteria ha poca carica, spegnere l'equipaggiamento per un periodo in modo che la batteria si riposi e la sua vita possa essere prolungata. Scaricamenti continui della batteria riducono la sua capacità.

Batterie di mercurio

Le pile di mercurio hanno un voltaggio nominale di circa 1,4 V per pila. Sono molto costose, ma la loro capacità è di 6/8 volte superiore rispetto a quella delle batterie zinco/carbone e perdono soltanto il 6% circa per ogni anno di stocaggio. A causa di problemi ambientali associati allo smaltimento delle batterie di mercurio, il loro utilizzo non è molto frequente.

Batterie in ossido di argento

Sono familiari come le piccole batterie cilindriche argentate che puoi trovare negli orologi, calcolatrici e batterie di back-up nei circuiti con memoria all'interno di alcuni equipaggiamenti. Il voltaggio nominale è di circa 1,5 V per pila. Hanno capacità simile alle batterie alcaline manganese, ad un costo considerabilmente più alto. Il loro grande vantaggio è che perdono solamente il 4% della loro capacità per ogni anno di stoccaggio.

Batterie al litio e diossido di manganese

Le batterie Li-MnO2 sono quelle più moderne ed ad alta potenza. Il loro voltaggio nominale è di 3 V. La loro capacità sta avvicinando quella delle batterie di mercurio, ma la miglior cosa, è che perdono meno del 2 % della loro capacità ogni anno. Sono ideali da putilizzare all'interno di alcuni equipaggiamenti come l'EPIRB ed il SART in quanto hanno lunga vita.

Pile secondarie

Sono ricaricabili. Vengono utilizzate a bordo per alimentare gli equipaggiamenti elettrici come le radio VHF e vengono ricaricate dal motore dell'imbarcazione, da un generatore, o da un caricabatterie collegato all'alimentazione principale. Ricaricare una batteria consiste nell'effettuare il processo chimico in verso a quello che solitamente effettua la batteria quando rilascia energia. In questo modo vengono ricomposti gli agenti chimici e la reazione può essere effettuata ancora. 

Secondary cells

Pile Secondarie

Le pile secondarie possono essere utilizzate in serie, in parallelo, o in una combinazione id entrambi, per raggiungere il voltaggio e la capacità richieste. L'unica limitazione è che ogni pila deve essere di similare voltaggio, capacità e composizione chimica.

Ci sono 4 tipi comuni di pile secondarie utilizzate in batterie che possono essere utilizzate a bordo.

Batterie al piombo/acido

Questa è la tipologia più comune di batterie ricaricabili. Sono dello stesso tipo delle più diffuse batterie da auto. Ogni batteria è formata da un numero di pile individuali, ognuna con un voltaggio nominale di 2 V. La maggior parte delle batterie è formata da 3 o 6 pile che forniscono un voltaggio di 6/12 V. Queste batterie vengono poi collegate insieme in modo da fare un gruppo del voltaggio e della capacità richieste. Molte imbarcazioni utilizzano 12 o 24 V per il loro gruppo di batterie.

Le pile al piombo/acido Lead/acid sono formate da una serie di dischetti di piombo immerse in un liquido chiamato elettrolito. L'elettrolito all'interno di queste batterie è l'acido solforico.

Le batterie al piombo/acido sono molto popolari in quanto sono economiche e possono fornire molta corrente quando necessario, per esempio per far partire un motore.

Le batterie al piombo/acido possono essere trovate in 2 versioni: non sigillate e sigillate.

Le batterie al piombo/acido non sigillate permettono l'accesso ad ognuna delle sue pile tramite dei tappetti che abilitano una determinazione accurata dello stato di carica di ogni pila.

Unselaed battery

Batterie non sigillate

Questo può essere fatto misurando il peso specifico dell'elettrolito con un idrometro, perchè più carica è presente nella batteria, più denso è l'elettrolito.

Hydrometer

Idrometro

Un idrometro è formata da un tubo di vetro contenente un galleggiante. Ad una estremità del tubo c'è un bulbo di gomma utilizzato per estrarre un campione dell'elettrolito e portarlo nel tubo. Il galleggiante all'interno del tubo indica il peso specifico dell'elettrolito a seconda di quanto profondamente o meno galleggia nel liquido. Meno denso è il liquido, più si immergerà il galleggiante. La lettura del peso specifico dell'elettrolito può essere fatta direttamente sul gambo del galleggiante. L'elettrolito di una pila di piombo/acido totalmente caricata, avrà un peso specifico di circa 1,27, mentre quello di una pila totalmente scarica ci darà una lettura di circa 1,16, a seconda della temperatura dell'elettrolito. Solitamente il galleggiante è colorato con codici di colore, per aiutare l'utente a determinare lo stato di carica di una pila.

Hydrometer in use

Idrometro in uso

La misurazione del peso specifico dovrebbe essere ripetuta per ogni pila, e se una di esse dovesse avere un peso specifico molto minore rispetto alle altre, avremo una indicazione sul fatto che quella particolare pila non è in grado di prendere la carica piena e questo suggerisce che quella batteria si sta avvicinando alla fine della sua vita.

Quando il peso specifico scende al di sotto di 1,22 la pila è carica al 75% e deve essere ricaricata.

Le batterie al piombo/acido utilizzano l'acqua dell'elettrolito mentre vengono caricate come parte della reazione chimica. Acqua distillata dovrebbe essere aggiunta all'elettrolito. Il livello di elettrolito raccomandato solitamente è segnalato all'interno della batteria in qualche modo. Se non è segnalato, l'elettrolito dovrebbe essere tenuto ad un livello tale che la parte superiore dei dischietti di piombo venga immersa, ma mai ad un livello talmente alto che possa far fuoriuscire l'elettrolito durante il caricamento della batteria(solitamente 5 mm).

Le batterie al piombo/acido sigillate hanno pile chiuse e non possono essere aperte forzando perchè sono riempite sotto pressione in modo che l'acqua dell'elettrolito non venga utilizzata durante il caricamento della batteria. Per questa ragione non hanno bisogno di manutenzione.

Sealed battery

Batteria sigillata

L'unico modo per determinare lo stato di caricamento di una batteria sigillata è quello di misurare il suo voltaggio. Una batteria completamente caricata dovrebbe avere voltaggio pari a 12,6 V.

Quando il voltaggio scende al di sotto dei 12,5 V, la batteria è carica al 75% e deve essere ricaricata.

La misurazione può essere effettuata tramite un voltometro digitale accurato (quelli analogici non sono abbastanza accurati). Un voltometro digitale dovrebbe essere regolato con una scala SC dai 20 ai 40 V e dei conduttori per la misurazione dovrebbero essere piazzati ai poli della batteria.

Battery measurement with voltmeter

Misurazione della batteria tramite il voltometro

In questo modo possono essere misurate anche le batterie non sigillate, ma non è raccomandato perchè dovrebbero essere misurate sempre con l'idrometro misurando separatamente ogni pila.

Batterie al gel

Sono la versione moderna della batterie al piombo/acido. Come suggerisce il nome, l'elettrolito non è liquido ma sotto forma di gel. Questo porta il grande vantaggio che l'elettrolito non può fuoriuscire. Un altro vantaggio riguarda il fatto che queste batterie non emettono idrogeno mentre sono in carica, quindi la possibilità di una esplosione è ridotta e non deve essere aggiunta acqua per poter effettuare il caricamento. Le batterie al gel possono tollerare il fatto di essere completamente scaricate, cosa che non possono fare le batterie al piombo/acido, e solitamente possono accettare un caricamento ad un voltaggio superiore senza subire danneggiamenti. Contro tutti questi benefit ci sono alcuni fatti negativi. Il primo è il costo. Costano il doppio di una batteria al piombo/acido equivalente ma generalmente durano molto di più. Le batterie al gel non forniscono grandi quantità di energia (non sono in grado per esempio di far partire un motore) ma questa generalmente non è una preoccupazione per le batterie che alimentano equipaggiamenti GMDSS che hanno bisogno di una quantità di corrente relativamente piccola per un lungo periodo di tempo. L'unico altro punto negativo è che lo stato di caricamento della batteria può essere monitorato soltanto misurando il suo voltaggio, che però rimane relativamente costante finchè la batteria non è quasi a terra, quindi non esiste alcuna indicazione sul vero stato di carica della batteria. La soluzione per ovviare al problema è quella di adottare uno schema di caricamento regolare in modo da tenere sempre la batteria ben carica.

Batterie al nichel-cadmio/ Nichel-metallo idruro

Le batterie NiCd (Nichel - Cadmio) presentano gli stessi problemi ambientali di smaltimento, come le batterie al mercurio. É il cadmio che pone il problema, infatti le batterie NiCd sono state largamente rimpiazzate dalle batterie al Nichel-metallo idruro. Queste hanno proprietà simili, ma sono smaltibili in modo più sicuro. Entrambe le tipologie forniscono prestazioni più alte se vengono ricaricate completamente soltanto quando sono quasi completamente scariche. Se invece sono scariche soltanto parzialmente e vengono regolarmente ricaricate, potrebbero perdere parte della loro capacità. Le batterie al nichel non dovrebbero mai scendere al di sotto del voltaggio di 1 V perchè se la batteria è completamente a terra, alcune delle pile potrebbero subire una reversione di polarità che accorcia la vita utile della batteria.

Batteria agli ioni di litio

Si tratta di batterie ricaricabili all'avanguardia. Offrono almeno il doppio della capacità delle batterie al nichel-metallo idruro e hanno una leggera tendenza a formare una memoria. L'ostacolo è causato dal fatto che costano almeno 3 volte di più rispetto alle batterie al nichel-metallo idruro. Vengono utilizzate in applicazioni dove è necessaria una grande quantità di energia ma il peso deve essere tenuto al minimo.

Requisiti per la convenzione SOLAS

Una risorsa di energia di riserva per gli equipaggiamenti radio deve essere sempre fornita su ogni imbarcazione SOLAS con lo scopo di poter effettuare comunicazioni radio di sicurezza e pericolo anche nel caso in cui le fonti principali di emergenza dell'imbarcazione dovessero essere guaste. Le risorse di energia di riserva devono essere capaci di far operare simultaneamente gli equipaggiamenti radio VHF e la radio MF/HF.

La capacità delle risorse di energia di riserva dobrebbe essere sufficiente a far funzionare gli equipaggiamenti che comportano il maggiore consumo di energia per i seguenti periodi di tempo:

  • Sulle navi con generatori di emergenza: 1 ora
  • Sulle navi senza generatori di emergenza: 6 ore

Le batterie devono essere ricaricate fino al livello minimo richiesto (dopo l'utilizzo) entro 10 ore. La capacità delle batterie deve essere controllata, utilizzando un metodo appropriato, ad intervalli non superiori a 12 mesi.

Last modified: Saturday, 25 April 2020, 7:50 PM