Volete davvero lo stato di carica tra 20% e 80% ? (in barca e in macchina)

[Gabriele]

Quasi tutte le discussioni su come usare le batterie al litio LiFePO4 (o LFP) vanno a finire su come fare a mantenere lo stato di carica (SOC) entro certi limiti (es. tra 20% e 80%, o tra 10% e 90%, etc.). Oggi si inizia a pensare che la preoccupazione sia inutile. Deriverebbe infatti da una raccomandazione nata anni fa per altri tipi di batterie al litio (LCO, NCM, NCA) usati sulle automobili. Gli stessi produttori la continuano ad adottare, ma consigliano di ignorarla se la batteria è LFP (vd. Questo contenuto non e' visualizzabile da te Ospite. Se vuoi vederlo, REGISTRATI QUI . ). Questo è uno dei vantaggi del LFP, oltre la stabilità decisamente maggiore. Se volete basarvi su dati misurati, vi segnalo Questo contenuto non e' visualizzabile da te Ospite. Se vuoi vederlo, REGISTRATI QUI . uscito qualche mese fa sul Journal of the Electrochemical Society. Il risultato principale è abbastanza chiaro: tenere le batterie sotto l’80% fa bene anche alle LFP, anche se gli effetti sono meno sensibili.
Ma andando a vedere come hanno fatto i test, si trovano risposte a molte altre domande che affliggono gli utilizzatori di litio LFP sulle barche a vela. Da non chimico, capisco che i test li hanno realizzati su celle a sacchetto in LiFePO4 e grafite. Hanno fatto ciclare le celle per 2500 ore in range diversi: es. alcune tra 0% e 25%, altre tra 0% e 80%, etc, per poi aprirle e misurare lo stato di degradazione. Dopo 2500 ore di uso continuo (mediamente 1400 cicli), le celle invecchiate di meno sono quelle che venivano ricaricate solo al 25% (non interessa nessuno, ma serve per confronto). Nelle stesse 2500 ore, invecchiano un po’ di più le celle che ciclavano fino al 60%. In ordine dalle migliori alle peggiori, trovano 0%–25%, 0%–60%, 0%–80%, 0%–100%, 75%–100%. Altri fattori, come la profondità di scarica, sono risultati trascurabili rispetto al SOC medio dei cicli. La figura qui sotto riunisce nello stesso grafico le curve di invecchiamento corrispondenti ad abitudini diverse. Es. la curva blu più in alto è per chi cicla tra 0% e 25% (immagino nessuno):
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Torniamo in barca a vela, magari nella bella stagione, con frigo esigente. Essendoci formati in anni di piombo (nel senso delle batterie al piombo), anche col litio stiamo istintivamente attenti a non scaricare troppo; magari le batterie non ci vanno quasi mai sotto il 75%. Secondo i risultati, dovremmo invece fare l’esatto contrario e preoccuparci di non andare sopra il 75%, a parità di consumi giornalieri. Batterie ciclate ripetutamente tra 0% e 80%, o anche tra 0% e 100%, invecchiano meno delle batterie tenute sempre sopra 75%. L'articolo consiglia di ciclare tra 0% e 80%. Noi allo zero per cento non ci arriviamo comunque, perché interverrebbero le varie protezioni; ma ci converrebbe comunque cambiare abitudini. Ma il vero problema è la tensione o il SOC? Altro aspetto su cui ragionare. Io ho sempre immaginato che la pressione sulle batterie LFP sia dovuta alla sola tensione. Se carico, es. a 14.2V (default Victron), la tensione in batteria resta sempre sui 13.3V-13.4V, e si ricorda di salire un pelo prima del 100% (anche la tail current mi crolla in qualche minuto). Se imposto sul minimo (es. 3 minuti) il tempo di assorbimento (o “mantenimento”, o “boost”, a seconda del produttore), elimino questo stress. I test sembrano invece indicare che conta proprio il SOC e non la tensione: sia nei cicli 0%-80% sia nei cicli 0%-60% non si raggiunge mai il gomito di salita della tensione; eppure i cicli 0%-80% causano più invecchiamento.
Ultima considerazione. Per chi ha già predisposto qualche controllo tramite relè del battery monitor, ci vuole un attimo a fare tesoro dei test (es. impostando l'utilizzo su 20%-80%). Comunque vedo che le celle trattate meglio hanno trattenuto il 97% della capacità iniziale, quelle trattate peggio il 76%. Io 1400 cicli li farò in non so quanti anni, e il 21% di differenza su batterie che ancora funzioneranno potrebbe essere considerato accettabile senza particolari preoccupazioni.

[Dato]

(ieri 12:59)Gabriele Ha scritto:  Io 1400 cicli li farò in non so quanti anni, e il 21% di differenza su batterie che ancora funzioneranno potrebbe essere considerato accettabile senza particolari preoccupazioni.

Mi sembrano sagge parole. In crociera, facendo quasi solo rada, preferisco avere il massimo di riserva possibile e quindi tenere le batterie il piu' cariche possibile, senza preoccupazioni.

[EC]

Da assoluto ignorante in materia (e molte altre ) dal momento che tra non molto mi potrebbe servire una batteria da mettere su un trattore, pensavo di metterci una delle due che ho in barca (oggi 2 da 100 Ah piombo acido libero) e sostituirla con una al LiFePO4 della Li Time sempre da 100 Ah, togliere il relè di carica, settare sia il carica batteria da banchina che il regolatore di carica del solare sui parametri per il litio e tenerle per ora completamente separate. Leggendo però quanto sopra e quanto riportato in altri siti riguardo la corretta o meglio, migliore, percentuale di carica di mantenimento e non volendo aggiungere un battery monitor che mi consenta di settare la percentuale di carica ottimale mi chiedo come gestire al meglio l'impianto nei momenti di consumi zero come nella sosta invernale. Oggi durante le crociere estive monto due pannelli da 100 W e d'inverno un solo pannello da 30 W per il mantenimento. Metterei la batteria servizi al litio solo per tranquillità, finora ho gestito le mie necessità senza particolari problemi ma penso sempre al rischio di incappare in due tre giorni di brutto tempo che pregiudichi il rendimento dei pannelli.

[Gabriele]

Chi non è ossessionato dal 20% in XX anni e vuole avere tutta la riserva disponibile, può accontentarsi di caricare con i preset litio (che arrivano a piena ricarica). O anche usare un profilo per tutti i giorni, che si fermi all'inizio dell'assorbimento, e un altro per la ricarica a fondo che si fa qualche volta l'anno per ribilanciamento. Il battery monitor (o lo smart shunt, che fa lo stesso e costa meno) non sono indispensabili, ma tornano utili per un semplice motivo: guardando il voltmetro è assolutamente impossibile capire quanta riserva abbiamo.

Per EC, preciso che l'articolo qui sopra vale per l'estate, o meglio per quando si cicla continuamente, come in crociera. Per la sosta invernale è tutto più semplice: col litio non devi più usare il pannellino per l'autoscarica. Chi non ha utenze attive, lascia le batterie più o meno a metà e le scollega (e dopo qualche mese le ritrova praticamente come le ha lasciate). Sull'installazione, la parte cui stare piu' attenti è la ricarica da alternatore, che quasi sicuramente richiederà modifiche.

[EC]

Grazie per la precisazione Gabriele; in effetti la sosta invernale per una batteria al litio è l'ultimo dei problemi, non ci avevo pensato. La ricarica da alternatore non sarei intenzionato a implementarla: vista l'esiguità dell'impianto non vorrei spendere soldi installando troppi componenti ma giustamente dici che serve almeno uno smart shunt ...mi sa che questa stagione resto con l'impianto a acido libero e valuto ulteriormente consumi e ricariche da solare; altro pensiero che mi sovviene é che con la batteria motore a acido e quella servizi al litio in caso di défaillance della prima mi troverei con una batteria che non so se adatta anche alla messa in moto.

[bludiprua]

(ieri 12:59)Gabriele Ha scritto:  Quasi tutte le discussioni su come usare le batterie al litio LiFePO4 (o LFP) vanno a finire su come fare a mantenere lo stato di carica (SOC) entro certi limiti (es. tra 20% e 80%, o tra 10% e 90%, etc.). Oggi si inizia a pensare che la preoccupazione sia inutile.

Lettura molto interessante e rassicurante. Grazie.

[GARIBALDI]

Non esperto in materia,sono 20 anni che uso per i servizi batterie al gel da 120 cad.Non ho avuto
mai problemi,le ho cambiate solo una volta.Mi consigliate nuovi prodotti o va bene quelle che ho?

[Gabriele]

Secondo me, chi ha una ha una soluzione collaudata con cui si trova bene, fa bene a tenersi quella. Può avere motivo di cambiare chi vuole fare cose diverse da prima (es. usare asciugacapelli o cucinare con la piastra a induzione); o chi ha la barca da regata e sta attento anche ai grammi (per me su una barca da crociera qualche decina di kg in meno non cambia niente); o chi non ne può più del frigo che stacca e attacca all'alba, quando la tensione è più bassa (per quelli che hanno problemi simili).

[jacques-2]

(ieri 16:09)Gabriele Ha scritto:  Il battery monitor (o lo smart shunt, che fa lo stesso e costa meno) non sono indispensabili, ma tornano utili per un semplice motivo: guardando il voltmetro è assolutamente impossibile capire quanta riserva abbiamo.

Grazie, molto interessante. Circa la frase sopra riportata, mi piacerebbe togliermi un dubbio. Lo smart shunt funziona benissimo finchè non carico da alternatore...se uso un pò l'alternatore (che "stacco" dal BMS manualmente per non sovraccaricare oltre un tot), mi trovo sempre gli Ampere consumati a zero, anche se non è vero; per cui poi per capire in che stato sono guardo il voltaggio. E' vero che l'"escursione" è minima, ma secondo una tabella che ho reperito sarebbe possibile capire il SOC: la metto in allegato, non so se è roba seria o un fake.
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[bludiprua]

(ieri 23:49)Gabriele Ha scritto:  Secondo me, chi ha una ha una soluzione collaudata con cui si trova bene, fa bene a tenersi quella.

+1

[pepe1395]

Secondo me invece bisogna provare, saltando di palo in frasca, trovo tantissime persone che mi dicono che il loro autopilota funziona benissimo, ad esempio un ST4000+, poi salgono su una barca con un EVO 200 o 400 con attuatore inboard e cambiano immediatamente idea. Per descrivere quello che succede racconto questa parabola: Un alieno sbarca sulla terra e vede la figlia di Fantozzi e dice: “ammazza che carina!”, poi vede Charlize Theron e ci metti un mese a spiegargli che appartengono alla stessa specie. ? Questo ovviamente vale per tutto comprese le chimiche delle batterie.
@jacques-2 sai che non ho capito perché stacchi manualmente il bms dall’alternatore, quando la batteria è totalmente carica ci pensa il BMS da solo. Comunque mi pare che il tuo SmartShunt non sia connesso correttamente, potresti dare qualche informazione in più?

[jacques-2]

Lo stacco perchè voglio evitare che porti le batterie al 100%. Inoltre quando ci arriva è vero che stacca, ma riattacca appena la tensione cala un attimo (non ricordo bene, ma mi pare quando torna a 13,5v). Lo smart shunt è collegato sull'uscita del negativo del banco servizi prima di andare alla barra comune con il negativo della batteria motore. Succede, ad esempio, che mi segna che ho consumato, dall'ultimo Reset al 100%, 45A. Accendo il motore, e mezz'ora dopo mi segna 100% di SOC e Amp consumati 0, ma non è possibile perchè c'è il limitatore di carica a 50Ah, quindi ne ha caricati soltanto 25 (circa).