Il carrello elevatore di grande portata e la vita utile della batteria di trazione

Nell'elaborato di tesi viene condotto uno studio dei carrelli elevatori di grande portata, ovvero di portata pari a 8 o più tonnellate, al fine di caratterizzarne le caratteristiche tecniche peculiari e stabilire se per questa categoria di carrelli esistano delle condizioni di uso particolari che normalmente non si verificano alle portate minori e che impattano negativamente sulla vita utile della batteria di trazione. Alcuni grandi player del settore hanno osservato che nella pratica le batterie di trazione al piombo acido tendono ad essere soggette a un degrado prematuro delle prestazioni quando sono installate su carrelli elevatori di grande portata. Tale fenomeno potrebbe derivare dal fatto che, seppur le batterie siano correttamente dimensionate rispetto all'assorbimento elettrico delle macchine, non vengano considerati a sufficienza alcuni fattori di stress, per esempio l'aumento di temperatura, dovuto all'impossibilità di smaltire correttamente tutto il calore generato nell'accumulatore, oppure ingenti prelievi di potenza in brevi periodi di tempo, o cicli di lavoro più gravosi rispetto a quelli che si trovano a fronteggiare le macchine di portate minori proprio per la diversa natura delle mansioni che queste devono svolgere. Risulta quindi importante approfondire se sussistono uno o più delle condizioni appena dette nelle applicazioni di grande portata. Lo studio è stato svolto in collaborazione con EnerSys, azienda leader a livello globale nel settore dello stoccaggio dell'energia per uso industriale e che lavora nella fabbricazione e commercializzazione di batterie per la trazione ed usi speciali, caricabatterie, equipaggiamento di potenza ed altri accessori per batterie. EnerSys si occupa inoltre del servizio e dell'assistenza post-vendita ai clienti in oltre 100 paesi del mondo attraverso la propria rete. La prima parte dell’elaborato è dedicata alla presentazione della trazione industriale e dell'intralogistica, descrivendo qual è il loro ruolo nel settore commerciale e industriale ed evidenziando l'importanza dei servizi intralogisitici nelle economie dei paesi industrializzati. Successivamente si trova il capitolo dedicato ai carrelli elevatori di grande portata dove viene condotta l'analisi dalle schede tecniche e dei dati di utilizzo delle batterie di EnerSys installate su carrelli di varie portate e vengono evidenziate le peculiarità della categoria. L'attenzione si concentra poi sulle batterie, introducendo alcuni aspetti generali degli accumulatori elettrochimici e andando poi ad approfondire le batterie piombo acido da trazione descrivendone le caratteristiche principali e il processo di invecchiamento e degrado delle prestazioni. Come detto all'inizio, l'obbiettivo dello studio è stabilire se le caratteristiche e le condizioni di utilizzo dei carrelli di grande portata riducano la vita utile della batteria, a tale scopo sono stati utilizzati dei modelli di calcolo reperiti in letteratura, implementati in ambiente Excel e MatLab. Attraverso questi modelli è possibile ottenere informazioni sulla stima della durata di vita della batteria o sulla perdita di capacità dovuta ai processi di invecchiamento al variare dei parametri di funzionamento come temperatura, corrente e profondità di scarica, quantità di Ah estratti e tipologia di ricarica. Nei capitoli successivi si trova quindi la descrizione dei modelli di calcolo e dell'implementazione. In una prima fase sono state simulate le stesse condizioni delle prove di laboratorio eseguite da EnerSys al fine di verificare i risultati ottenuti dai modelli. Nella seconda fase poi sono stati raccolti i dati di funzionamento e di alcune prove di diverse batterie in uso su carrelli di grande portata presso clienti EnerSys, tali dati sono stati utilizzati poi nelle simulazioni per stabilire l'impatto delle condizioni di utilizzo ordinario sulla vita utile della batteria e trovare un riscontro analitico di quanto osservato nella pratica.