Assemblare una batteria al litio (LiFePO4) al prezzo di una AGM o GEL

[ste.fano]

Questo è di una serie di 5 video:
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[ste.fano]

In pratica i componenti necessari sono 2 (esempio per una batteria 12V 200Ah):

1 - Quattro celle 3,2v 200Ah, es queste da circa 60 euro: https://it.aliexpress.com/i/32858179124.html
oppure se si vuole rischiare meno sulla qualità queste da circa 100 euro: https://www.alibaba.com/product-detail/L...tStIu3&s=p

2 - Scheda BMS (per la gestione della protezione e bilanciamento delle celle), es. questa da circa 60 euro: https://it.aliexpress.com/i/32858179124.html

Spesa totale da 300 a 450 euro circa per 200Ah che sono paragonabili a 300Ah o più al piombo.

[JackAubrey]

Interessante, sto studiando....
Va rivisto il metodo di carica e la gestione delle batterie, per esempio ho capito che soffrono se tenute completamente cariche.

[ste.fano]

Si ormai è questione di poco che soppianteranno definitivamente il piombo.
Per la sofferenza se mantenute per lunghi periodi alla massima carica gia in alcuni dispositivi i bms scaricano parzialmente le batterie in automatico dopo n giorni di inattività.
La ricarica al momento complica un po' l'installazione a bordo ma è tutta questione di elettronica e sicuramente si diffonderanno sempre più le soluzioni.

[JackAubrey]

Certamente.
Sicuramente le mie prossime batterie lo saranno.

Sto pensando, in previsione di passare alle lifepo4, di installare un caricabatterie DC DC della Sterling, risolve molti dei problemi delle batterie al litio, ad esempio se il bms decide di scollegarsi per scarico o temperatura eccessive.
Con un impianto classico friggerebbe subito l'alternatore.
Qualcuno ha esperienze in merito?

[maema]

Si, ho esperienza di batterie, avevo scritto anche sull'argomento, faccio perizie e progetti di impianti, fra l'altro seguo due diatribe fra armatore e cantiere (una barca con 25Kw (71')ed una con 35Kw (85')) per problemi di batterie al Litio, di cui una veramente annosa... , ci sono degli aspetti che ancora non sono risolti e l'atteggiamento "disinvolto" di alcuni venditori/installatori ha complicato tutto. Le Litiofepo sono migliorate, ma non sono paragonabili al piombo. Tanto per parlare di una differenza sostanziale: nelle batterie al piombo man mano che si ricaricano la loro resistenza interna aumenta e questo limita la corrente assorbita, certo se la tensione è troppo alta, la batteria inizierà a scaldare, poi avremo l'odore di zolfo etc... nel litio No, la resistenza praticamente non cambia, se eccedete nella carica il fenomeno di deriva termica è velocissimo...ed esplode ! Il BMS (indispensabile) può staccare tutto se qualcosa non funziona nelle celle (quelli seri controllano cella per cella) quindi basta una temperatura, una tensione, una corrente fuori limite ed il BMS interviene staccando le batterie dall'impianto. Questo vuol dire black-out a bordo ed è una cosa che con il piombo non accadeva, magari si abbassavano le luci, ma qui si rimane al buio, ed il bello viene quando si vuole ricollegare le batterie all'impianto, alcuni modelli di BMS ricevuta la richiesta di riarmo lanciano una tensione in campo con una corrente molto bassa (1A circa) se la tensione sta su allora il BMS ricollega le batterie altrimenti no ! ma ovviamente quando il BMS aveva chiesto lo scollegamento i carichi erano collegati (luci, elettronica,frigoriferi, pompe....) quindi la tensione non potrà stare su con 1 ampere e allora il BMS non ripartirà, a meno di scollegare tutti i carichi !!! adesso pensate a quelle barche che utilizzano per i comandi relè bistabili che conservano lo stato anche in assenza di tensione !!! Altri modelli di BMS staccano singolarmente la batteria che ha problemi, ma in questo caso andrà fatta attenzione al ricollegamento con le altre quando la SOC è molto simile, altrimenti si rischiano circolazioni di corrente elevatissime... Il problema della ricarica poi è uno dei principali aspetti che ha fatto i danni maggiori, i BMS "parlano" via can-bus con i caricabatterie/inverter e questi ricevono segnali come Allow-to charge, o Allow-to-discharge e si comportano di conseguenza, ma per esempio quando si va a caricare con l'alternatore nascono problemi, servono assolutamente regolatori esterni e fra questi attualmente uno che ha risolto tutti gli aspetti ancora non c'è (o io non lo conosco). Nella combinazione poi alternatore + caricabatterie (generatore in moto) ne vengono fuori di tutti i colori. Se poi andate a vedere i principali brand vi accorgerete che la densità di carica dei modelli proposti negli ultimi 2 anni è scesa quasi del 50%, questo ha creato non pochi problemi, perché qualche barca varata nel 2017/18 vede le sue batterie già fuori produzione, e ovviamente non si può metterne una di un modello ed una di un altro modello in parallelo... Insomma, a parer mio non prendete la cosa sottogamba; su una barca dove qualche mese fa è esplosa una Litio (fra l'altro problema annunciato e ignorato) hanno avuto grossissimi problemi a togliere il cattivo odore..e questo è sicuramente niente rispetto al rischio ed alla paura che hanno provato. Ad onor di cronaca devo anche dire che ci sono barche in giro che hanno potenze enormi di batterie al litio (120KW) e tutto sembra funzionare, ma a bordo ci sono tecnici che sanno cosa fare e cosa controllare, ed altre che girano da 3 anni per regate senza aver avuto problemi di sorta, ma torno a ripetere che alcune conoscenze sono indispensabili.
M

[francidoro]

interessante confronto tra "softweristi" ed "hardweristi". Sempre interessante leggere le esperienze di chi mette mano sul campo

[ste.fano]

Qui si trova un interessante esempio di passaggio al litio con tutti i componenti Victron che certamente è al top in questo momento nel settore:
https://www.victronenergy.com/blog/2020/...1599248640

[clavy]

Mah, leggendo Maema, mi sembra che sia ancora un po' immatura in generale e farci sopra anche del bricolage mi pare troppo una scommessa, visto che stiamo parlando di una componente essenziale. Se i produttori non hanno ancora creato uno standard vuol dire che siamo ancora nella fase di mercato dei "pionieri", cioè quelli che sono disposti addirittura a pagare di più per essere i primi ad avere un prodotto non ancora maturo. Però ricordo anche i post di due anni fa e sono abbastanza convinto che con la velocità di evoluzione odierna si arriverà nel giro di un paio d'anni alla definizione della questione.

[maema]

Non sia mai che tarpo le ali a bricoleur supertecnici, io volevo spostare l'attenzione sulla sicurezza. La tecnologia ormai è consolidata, semmai è un problema di qualità e di capacità di chi esegue le installazioni. Guardate sul link di Ste.fano quanta attenzione hanno dedicato alla ricarica da alternatore e soprattutto all'arresto della stessa, e vi assicuro non è la soluzione migliore... Se andrete a cercare fra i BMS cinesi, rumeni, koreani etc ne troverete da pochi dollari a oltre 500 euro e leggendo le specifiche le differenze non saranno sempre evidenti. ancora riguardo i BMS a meno di saper metter le mani nel software (ammesso che sia open) è fondamentale che il protocollo di comunicazione (can-bus o 485) sia compatibile con i caricabatterie/inverter più utilizzati, altrimenti dopo nascono altri problemi. Ricky il ragazzo del file su Youtube conosce bene questi problemi e certamente se ci parlate non sorvolerà sulle difficoltà incontrate. Le celle utilizzate dai maggiori brand per lo più sono le Winston, le trovate su molti siti cinesi, ed il risparmio non è molto alto se si considera il trasporto, i diritti doganali etc...altro discorso se si sceglie le celle prismatiche che però hanno caratteristiche diverse. Insomma, quel che voglio dire è che la strada è percorribile, ma non è semplice come incastrare i mattoncini Lego.

[ste.fano]

(05-09-2020 08:18)maema Ha scritto:  ...
Insomma, a parer mio non prendete la cosa sottogamba; … ma torno a ripetere che alcune conoscenze sono indispensabili.

Su questo sono d'accordo maema, o ci si affida a ditte o fornitori specializzati oppure occorre avere un po' di competenze tecniche e studiarsi bene le problematiche che possono essere diverse in ogni situazione.

Il video di introduzione che ho postato è infatti molto tecnico, invita a studiare l'argomento.

I progressi nel settore sono comunque notevoli e velocissimi, dovuti alla rapidissima diffusione che stanno avendo le litio lifepo4 negli ultimi anni, auto elettriche e ibride, bici elettriche, monopattini, motori dei tender, ... questo sta portando ad una abbassamento di costi continuo ed un perfezionamento delle elettroniche e software di protezione e controllo.

Pensare solo che con una buona riserva di energia ed una efficiente ricarica è possibile anche eliminare il gas a bordo sostituendolo con le piastre a induzione non si può certo parlare di aumento di pericolo (per rischio esplosione) ma solo aumento di sicurezza.

[ste.fano]

(06-09-2020 08:25)maema Ha scritto:  ... Le celle utilizzate dai maggiori brand per lo più sono le Winston, le trovate su molti siti cinesi, ed il risparmio non è molto alto se si considera il trasporto, i diritti doganali etc...altro discorso se si sceglie le celle prismatiche che però hanno caratteristiche diverse. ...

Scusa maema quindi i maggiori brand utilizzano celle Winston non prismatiche?
E che tipo sono? ho provato a cercare le winston da 200Ah ma si trovano solo prismatiche.

[maema]

Scusa maema quindi i maggiori brand utilizzano celle Winston non prismatiche?
E che tipo sono? ho provato a cercare le winston da 200Ah ma si trovano solo prismatiche.

Perdonami Ste.Fano, in realtà prismatiche sono tutte, solo le Winston sono in contenitore esterno giallo plastico con scanalature, mentre le prismatiche arrivate dopo da altri produttori spesso sono parallelepipedi in metallo e raccomandano contenitori complessi... Ti accorgi bene della differenza quando vai a vedere la corrente di scarica costante, le Winston danno normalmente 3C, le più economiche che girano adesso non arrivano a C, e spesso 0,3C, più o meno stessa cosa nella ricarica.
Anche nella densità di carica (W/Kg) trovi differenze. Intanto, qualcuno in Svizzera sta già proponendo le Litio Titanio.
M

[ste.fano]

(07-09-2020 17:37)maema Ha scritto:  ... quando vai a vedere la corrente di scarica costante, le Winston danno normalmente 3C, le più economiche che girano adesso non arrivano a C, e spesso 0,3C, più o meno stessa cosa nella ricarica.

Grazie maema del tuo contributo, vedo comunque che anche in alcune celle prismatiche economiche sono indicati fino a 3C, ad esempio Questo contenuto non e' visualizzabile da te Ospite. Se vuoi vederlo, REGISTRATI QUI .
La corrente continua è invece sicuramente limitata con BMS economici.

Per quello che ho in mente di fare e che credo serva nella maggior parte di barche a vela anche se fosse 1 C o 0,5 C (quello che si ottiene con un BMS economico) non è affatto un problema, per le alte correnti (avviamento e salpancora) si può lasciare tranquillamente una super economica piccola batteria al piombo e se vogliamo la sicurezza di backup un mini avviatore con litio e condensatore dal costo di 50 euro farà benissimo il suo scopo all'occorrenza.

La mia idea e obiettivo è dotare la mia barca di batterie al litio per la prossima estate, ora quindi ho tutto il tempo di studiare bene tutti gli aspetti e di sperimentare l'assemblaggio di pacchi di celle con il loro BMS.
La LiFePO4 dovra alimentare tutto quello che consuma Ah (non ampere):
- frigo
- elettronica varia
- luci
corrente massima necessaria: circa 15-20 ampere
Un pacco di celle da 200Ah (che poi se tutto ok diventeranno 2 per avere un backup e una autonomia maggiore) con un BMS economico può gestire 100A, quindi molto sopra la mia necessità e molto sotto i limiti delle celle.

Noto comunque che il mondo dei camperisti (che sulle batterie ha esigenze e problematiche molto simili alle nostre) si sta gia da un pò buttando sulle LiFePO4 mentre tra i velisti c'è ancora una misteriosa paura.
Ricordo che anche quando sono uscite le prime litio nei cellulari e notebook molti lanciavano allarmi di pericolo ma poi si sono rivelati nella pratica infondati, i rarissimi casi di piccole esplosioni che succedono sono considerati da tutti sicuramente non fonte di paura e pericolo e continuiamo a tenere i nostri cellulari attaccati al nostro cervello.

Che il mondo dei camperisti è più avanti si nota anche dalle maggiori informazioni che si trovano nei loro forum e nei siti dedicati.

Sempre con l'obiettivo primario di studiare ho trovato questo interessante articolo tradotto da un ricerca di un ingegnere canadese.
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[ste.fano]

Qui possiamo vedere la descrizione di un altro esempio in impianto per batterie LiFePO4:
https://www.youtube.com/watch?v=bUbxWd6tN9c

Il punto più critico per il passaggio da piombio a litio è la carica delle batterie quindi occorre rendere compatibili le 2 o 3 sorgenti di ricarica:
- Alternatore
- Caricabatterie
- Regolatore di carica solare
Nel mio caso ho gia la compatibilità del regolatore solare (victron) e del caricabatterie (cinese ma programmabile) ma non dell'alternatore.

Oltre a studiare e reperire una buona combinazione di celle e BMS occorre quindi occuparsi dell'alternatore. Le soluzioni attualmente sono 2:
La migliore sarebbe sostituire l'alternatore con un modello più efficiente e compatibile con le LiFePO4 ed al momento mi pare che l'unico compatibile sia della Balmar (costo con il suo regolatore poco più di 1000 euro).
La soluzione più economica è invece mettere un "regolatore" tecnicamente un convertitore DC/DC, che adatta la tensione dell'alternatore a quella utile alla ricarica della LiFePO4. Qui ci sono varie soluzioni, le più usate sono (in ordine di costo, tra i 130 e 300 euro circa):
- Votronic
- Sterling-Power
- Victron
Quindi, oltre al costo della batteria (che non volendola assemblare si può acquistare pronta all'uso con 1000-2500 euro da 200Ah) occorre considerare un minimo di 130 euro più eventuale caricabatterie.

Nello studiare l'aggiornamento del sistema batterie e ricarica valuterò anche un'altra idea che mi stuzzicca:
Passare una parte dell'impianto a 24V, questo perchè mi sono reso conto che si perde molta energia nelle cadute di tensione di cavi, interruttori e giunzioni, in vari casi si arriva a perdere circa il 10% o più. Passando a 24V la perdita si riduce ad 1/4 cioè dov'era il 10 diventa esattamente del 2,5% (si dimezza la corrente quindi anche la caduta di tensione che rispetto alla tensione di alimentazione doppia sarà di 1/4).
Quindi valuterò l'ipotesi di lasciare la batteria di avviamento da 12v (che continuerà ad alimentare avviamento, quadro motore e salpancora) e mettere la LiFePO4 da 24volt, alcune apparecchiature sono gia compatibili anche per 24v, es plotter e radar Raymarine, caricatori vari per telefoni/tablet e luci a led, per il frigo metterò un convertitore step-down 24/12 direttamente vicino al motore del frigo, considerando che hanno un rendimento del 97-98% ho comunque recuperato un 5%, stessa cosa farò nel quadro elettrico con un secondo step down per i dispositivi che necessitano 12v.
in questa ipotesi una delle 2 batterie dovrà essere alimentate da un caricabatterie DC/DC.

[st00042]

@ste.fano

Controlla bene il frigo che molti già lavorano in 12/24V

Il mio compressore BD35F ha il doppio voltaggio, infatti ho montato un alimentatore a 220VAC che gli fornisce 24VDC quando sono collegato in banchina

[JackAubrey]

Interessante portare l'impianto a 24 volt..
Mi ha sempre frenato il numero di utenze collegate a 12, certo che i convertitori step down sono economici.

Sono anche affidabili?

[maema]

Personalmente suggerisco sempre il 24Volt, ma se una barca è nata a 12V, la modifica potrebbe risultare onerosa (luci, salpa-ancore, elica di prua, VHF, attuatore autopilota, pompe, compressori frigo...).
Riguardo l'alternatore per la carica delle Lifepo4, il problema non è tanto la tensione, quella si trova il modo di aggiustarla, il problema è diseccitarlo quando la batteria è carica, e questo con i tradizionali alternatori è praticamente impossibile, a meno di togliere il regolatore interno (se non porta con se le spazzole) e aggiungerne uno esterno da gestire con il BMS.
Riguardo le batterie Dimenticavo,
Attenzione negli acquisti "fai da te", chiedete al fornitore tutte le specifiche, esistono grade A, grade B, grade C... una volta arrivate sarebbe bene testarle una ad una, e come potete immaginare più sono economiche e maggiori saranno le differenze, leggi: impossibile da utilizzare in serie-parallelo.
A seguito di una collaborazione con un gruppo che fa automotive, posso assicurarvi che nella realizzazione dei pacchi batterie le stesse vengono testate singolarmente e scartate quando si discostano di X punti %... e la fornitura è già da un top brand.
M

[ste.fano]

(09-09-2020 08:51)JackAubrey Ha scritto:  Interessante portare l'impianto a 24 volt..
Mi ha sempre frenato il numero di utenze collegate a 12, certo che i convertitori step down sono economici.
Sono anche affidabili?

Ho visto che ci sono dei Victron da 20 Ampere venduti a 50 euro, quindi va bene sia per il frigo (credo che il mio va solo a 12) che per il pilota automatico (me ne ero dimenticato mi ci vorranno 3 step down)

(09-09-2020 09:04)maema Ha scritto:  Personalmente suggerisco sempre il 24Volt, ma se una barca è nata a 12V, la modifica potrebbe risultare onerosa (luci, salpa-ancore, elica di prua, VHF, attuatore autopilota, pompe, compressori frigo...).

Si infatti dovrò valutare per bene ogni cosa per verificare la convenienza complessiva, fortunatamente non ho l'elica di prua... ma le pompe si... (quarto stepdown...)

(09-09-2020 09:04)maema Ha scritto:  Riguardo l'alternatore per la carica delle Lifepo4, il problema non è tanto la tensione, quella si trova il modo di aggiustarla, il problema è diseccitarlo quando la batteria è carica, e questo con i tradizionali alternatori è praticamente impossibile, a meno di togliere il regolatore interno (se non porta con se le spazzole) e aggiungerne uno esterno da gestire con il BMS.

Si questo sicuramente è l'aspetto più delicato ma i dispositivi che citavo sono indicati proprio per la carica delle LiFePo4 e sembrano gia abbastanza usati

(09-09-2020 09:04)maema Ha scritto:  Riguardo le batterie Dimenticavo,
Attenzione negli acquisti "fai da te", chiedete al fornitore tutte le specifiche, esistono grade A, grade B, grade C... una volta arrivate sarebbe bene testarle una ad una, e come potete immaginare più sono economiche e maggiori saranno le differenze, leggi: impossibile da utilizzare in serie-parallelo.
A seguito di una collaborazione con un gruppo che fa automotive, posso assicurarvi che nella realizzazione dei pacchi batterie le stesse vengono testate singolarmente e scartate quando si discostano di X punti %... e la fornitura è già da un top brand.
M

Immagino anche io che le più economiche saranno probabilmente gli scarti della selezione per le prime scelte... saranno da studiare e sperimentare un po...

[fermo]

Chiedo umilmente scusa, non vorrei „sporcare“ il tema, ma mi sembra che Maema e ste.fano siano parecchio esperti.
Mi avete instillato un grande dubbio...

Per farla breve, se volessi sostituire le agm o piombo con lifepo4, lo posso fare senza problemi?

Devo solo mettere dopo alternatore un regolatore di tensione come ad es Victron, o devo seguire la scheda completa postata della Victron https://www.victronenergy.com/blog/2020/...1599248640 e tutto quanto ci va assieme?

Inoltre, le/la batteria motore, può rimanere una piombo/agm se inserita nel sistema?

Grazie per un cortese riscontro.
Fermo