Le BATTERIE parte seconda di Franco Vecchi

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Come ho già riportato nel mio precedente scritto, la principale differenza tra le batterie da avviamento e quelle marine, oltre al fatto di essere più o meno ermetiche, sta nel fatto che quelle da avviamento sono progettate per resistere a molti cicli (diciamo parecchie centinaia) di scarica del 5%,cioè passaggio dal 100% di carica al 95%, ma per contro reggono pochissimi cicli di scarica profonda che di solito è intesa dell' 80% cioè dal 100% al 20%.
Il caso di scarica totale dalle batterie al piombo non è preso in considerazione: è fatale per tutti i tipi.
Le batterie marine invece sono progettate per resistere a molti (diciamo alcune centinaia) di cicli di scarica al 50% , cioè dal 100%  di carica al 50%, e mantengono la possibilità di erogare decenti correnti di spunto e quindi permettere l'avviamento. Inoltre una batteria marina ha una corrente di autoscarica minore, diciamo la metà.
La differenza è sulla costruzione : senza entrare troppo nei dettagli, che non conosco bene neanch'io,  posso dire che si puo' giocare sulla forma delle piastre, sullo spessore, sulle leghe che le compongono: di solito non sono di piombo puro, ma leghe di piombo /antimonio, piombo-calcio  o altre che danno alla batteria caratteristiche migliori sia dal punto di vista meccanico che elettrico, densita' della soluzione elettrolitica (una piu' alta concentrazione di acido solforico favorisce le reazioni chimiche con  gli ossidi di piombo e riduce la resistenza interna della batteria, percio' la batteria sara' piu' adatta  all'avviamento. Per contro avra' una corrente di autoscarica maggiore ed una durata inferiore).
A questo punto:
Come riesco ad usare la mia batteria?
Ovvero: quanto e quando  uso la barca?
Quali servizi elettrici voglio avere sulla barca?
Che possibilità di ricarica ho?
Quante batterie ho?
I dispositivi di ricarica sono ottimali o no?

Evidentemente non esiste una risposta standard a tutte queste domande. La durata della nostra batteria dipenderà' contemporaneamente da tutti questi fattori. Per non rischiare di imbarcarmi in spiegazioni complicate e magari poco   comprensibili, proporro' alcuni esempi.

Esempio 1
Uso la barca un week-end al mese più 15 gg in estate. Non ho frigo, raramente navigo di notte (luci di via), diciamo 3 volte all'anno e normalmente  ormeggio in banchina dove ho a disposizione la corrente elettrica per  ricaricare.
Ho una sola batteria.
Vediamo : in un anno potrei fare circa 35/50 avviamenti (cicli al 5%) e 3 cicli di scarica al 50%.
Ogni volta che lascio la barca, la batteria e' carica al massimo o comunque piu' del 90%. Entro un mese torno ad usare la barca, quindi il fenomeno della autoscarica non mi preoccupa.
In queste condizioni mi posso aspettare una durata della batteria molto lunga, mediamente di più di quanto dura su una automobile.

Esempio 2
Ho frigo, uso spesso l'autopilota, uso la barca un week-end al mese + 15gg. D'estate,  anche nei week-end amo ormeggiare in rada  o in porti in transito dove non ho la corrente in banchina. Uso il meno possibile il motore (solo entrata uscita dal porto)
Anche in questo caso possiamo stimare 35- 50 avviamenti all'anno, pero' i cicli di scarica  al 50% possono passare dai 3 del caso precedente ai 15.
In questo caso potrei aspettarmi una durata circa equivalente o leggermente inferiore a quella di una automobile. Se però ho il verricello elettrico e altri dispositivi che consumano dovrò fare molta attenzione e dovro' usare il motore un pò  più spesso per mantenere sufficientemente cariche le batterie.
Esempio  3
Uso la barca solo in estate, mi rimane ferma da novembre a maggio. Poi la uso 2 week-end al mese e 15 gg. In estate.
Numericamente siamo a valori simili al caso 1, ma con la differenza che in inverno la batteria rimane ferma  5 mesi. Se lascio la batteria in barca, in maggio la troverò quasi completamente scarica. Magari riesce a farmi un avviamento, poi il motore la ricarica e tutto sembra tornare alla normalità, ma quasi sicuramente il processo di solfatazione sarà progredito e la mia batteria avra' una capacità inferiore a quella nominale, poniamo del 40% inferiore. Avrò  l'impressione di un ottimo funzionamento, ma se per caso un giorno il motore non parte al primo colpo, non parte al secondo.... la batteria non mi consentirà il terzo tentativo. Inoltre ogni ciclo di scarica piu profonda, anziché del 50%, a causa della ridotta capacità, diventerà dell' 80% facendo ultriormente soffrire la batteria. Probabilmente una batteria montata nuova nel maggio 99 sara' da  sostituire nell'estate 2000 dopo che mi avrà lasciato a piedi. Mi conviene quindi portarla a casa in autunno, tenerla in garage e ricaricarla una volta al  mese, oppure lasciarla  permanantemente collegata ad un buon caricabatterie elettronico.
Se ho un motore fuoribordo, che di solito carica molto poco, la situazione diventa grave: mi conviene portarmi a casa la batteria ogni volta e ricaricarla per benino in garage, oppure ricaricarla bene in banchina tutte le sere e prima di andarmene.
Esempio 4:
Faccio un traversata atlantica. Devo prevedere lunghi periodi senza usare il motore, anche perché il gasolio è prezioso. Useròspesso la radio ed il pilota automatico. Ho un generatore a vento.
In questo caso la batteria è molto sollecitata in quanto, dopo i primi giorni, verrà usata a livelli di carica pittosto bassi: i generatori a vento danno poca energia, specie alle andature portanti, e la radio SSB ne consuma molta. Anche il pilota automatico e le luci  interne ne consumano. Le luci di via le posso accendere non sempre, la notte, se le condizioni lo consentono e se sto bene all'erta. Diciamo che dopo tre giorni verrà usata a livelli di carica che raramente supereranno l' 80% (solo se  accendo il motore per alcune ore)  e diciamo quasi sempre tra il 40% e l'80%.In questo caso la batteria prende una bella batosta, che però viene retta un pò meglio per l'uso quotidiano. Infatti cicli di carica-scarica ravvicinati mantengono in movimento la soluzione eletrolitica, cosa che riduce lievemente la  solfatazione in quanto una parte degli ossidi solfatati possono precipitare sul fondo lasciando scoperto del piombo "fresco". Diciamo che se per il resto dell'anno la usiamo bene può durarci forse un paio di anni, ma non aspettiamoci più di tanto, conviene tenerla ben controllata.

L'aspetto economico
Non conosco bene il mercato, ma dai pochissimi dati che ho reperito, ho l'impressione che il costo della batteria possa essere circa  proporzionale alla durata, almeno in casi di uso medio. Ad esempio: una batteria da lire 100.000 mi potrebbe durare due anni. una batteria marina da 300.000 potrebbe durarmi 5/6 anni. La spesa per anno è la stessa. Diverso è il caso se siamo in condizioni un po' limite, come in alcuni degli esempi sopra, oppure  dove la sicurezza è importante.
Se ho bisogno di maggiore sicurezza la batteria marina è superiore, a patto che la sostituisco comunque anche se non è in fin di vita, ad esempio la sostituisco comunque dopo 4-5 anni anche se sembra ancora buona.

Per fare i calcoli degli assorbimenti:
La potenza si misura in Watt  (W)
La corrente si misura in Ampere (A)
La tensione si misura in Volt (V)
Potenza (W) = Volt (V) x Ampere (A)
Esempio: un dispositivo che assorbe 5 A a 12 V ha una potenza di 5x12=60 W

Corrente (A) = potenza(W) / Tensione (V)
Esempio: un verricello elettrico da 1000 W assorbe 1000/12= 83,3 A circa

Considerate, sommando i vari assorbimenti, di non sfruttare la batteria piu' del 20 /30 % tra una ricarica e l'altra, e non piu' del 40-50% se abbiamo una batteria marina.

Un esempio di consumo elettrico per una giornata di navigazione con una sosta in rada:

frigo  ( a cella di peltier)	5  A    per 18
ore luci interne (in tot.35W )	3  A per 3 ore
salpaancora da 1000 W	84  A  per 1/10 ora
radio in ricezione	1  A per 12 ore
radio in trasmissione	4  A per 1/2 ora
Caricatore telefonino	0.5 A per 6 ore
Pilota automatico	2 A per 4 ore

Totale consumo: (5x18)+(3x3)+(84x0,1)+(1x12)+(4x0.5)+(0.5x6)+(2x4)= 132.4 Ah circa.

Supponendo di avere una batteria da 80 Ah ( che sia l'unica o che sia dei servizi non importa, è sempre da 80 Ah) significa che dobbiamo tenere acceso il motore altrimenti non riusciamo ad alimentare tutto per tanto tempo. Volendo arrivare a scaricare la batteria del 50% avremmo bisogno di una batteria da circa 250 Ah (attenzione: 250 amperora di capacita' effettiva, non 250 A di corrente di spunto!).
Supponendo che l'alternatore carichi la batteria con una corrente intorno agli 8- 10 A (dipende molto da caso a caso), possiamo dedurre che dobbiamo accendere il motore per 132/8= 16-17 ore circa nell'arco della giornata, che vanno  aumentate del 25% per compensare le perdite di ricarica. Se è una giornata ventosa e vogliamo tenere il motore spento dobbiamo rinunciare a qualche dispositivo elettrico a nostra scelta.
Non ditemi "Ma il mio alternatore è da 40 A !
Il  vostro alternatore può erogare una corrente massima di 40 A, ma la corrente di carica della batteria è la massima corrente che essa puo' assorbire senza superare i famosi 14 Volt. Finché la batteria è scarica, la corrente di carica sarà abbastanza elevata, ma quando comincia ad avvicinarsi alla carica completa tale corrente diminuisce di molto.
Solo forzando un po' le cose , ovvero caricando a tensione superiore a 14 V, si riesce a far assorbire più corrente  alla batteria riducendo i tempi di carica. Ciò avviene però a costo di un ribollimento della soluzione acida, che,  come abbiamo già visto, non è molto conveniente. E' ammissibile solo in caso di emergenza. Ma il nostro alternatore  non puo' distinguere i casi di emergenza, perciò: o carica a tensione piu' alta di 14 V, ottenendo corti tempi di  ricarica ma un sovraccarico della batteria nelle lunghe smotorate, o carica a max 14 Volt, con tempi maggiori di  ricarica ma senza danni a lungo termine.
Allora perche' l'alternatore è da 40 A? L'alternatore da 40 A e' comodo mentre abbiamo il motore acceso: puo' alimentare tutti i carichi elettrici (escluso il salpaancora) e contemporaneamente caricare la batteria, quindi possiamo eliminare  dal bilancio energetico i carichi alimentati nel tempo in cui  lasciamo il motore acceso. Ad esempio se salpiamo l'ancora  col motore acceso possiamo dire che degli 80 A richiesti dal verricello, 40 sono forniti dall'alternatore e "solo" 40  dalla batteria; in questa ottica si potrebbero rifare i calcoli di cui sopra e scoprire che il motore in realtà potrebbe  essere acceso qualche ora in meno.

Proviamo: Supponiamo di tenere il motore acceso 5 ore in totale, e cerchiamo di averlo acceso quando usiamo il salpaancora,e cerchiamo di avere i carichi accesi per quanto possibile nel momento in cui il motore e' acceso. Solo la radio verra' usata a motore spento per avere meno rumori ed interferenze.
 

Carico	Assorbimento	Con motore acceso
frigo	5 A    per 18 ore	5 ore
uci interne      35W	3 A    per 3 ore	1 ora
salpaancora da 1000 W	84 A    per 1/10	1/10 ora
radio in ricezione	1   A    per 12	5 ore
radio in trasmissione	4   A    per1/2ora	0 ore
Caricatore telefonino	0.5 A     per 6	ore  5
Pilota automatico	2   A per 4	ore   2

 Ricalcoliamo      [5x(18-5)]+[3x(3-1)]+[(84-40)x.1]+[1x12-5)]+[1x0.5]+[0.5x(6-5)+[2x(4-2)]=66.9

Ricarica: 4 0re x10 A x 75% = 66,9-30 = 36.9 amperora mancanti dalla batteria, che è molto meno del caso precedente. Probabilmente con un pannellino solare o un generatore eolico riusciamo a compensare questi consumi su base giornaliera.

Metodo pratico per determinare lo stato di invecchiamento della batteria:
Gli elettrauto hanno uno strumento formato da due puntali collegati ad un voltmetro e ad una resistenza di basso valore che assorbe una corrente molto elevata (una specie di molla) . Mettendo i puntali a contatto coi morsetti, si ha in pochi secondi un indice di qualità e di carica della batteria. Se la tensione rimane abbastanza alta anche con una corrente molto elevata allora la batteria è abbastanza buona. Se la tensione scende sensibilmente allora la batteria è molto  scarica o rovinata.
Chiaramente questa è una misura molto approssimativa, e solo se si ha un po' di esperienza con tale strumento ed il tipo di batteria in prova, si puo' avere una indicazione attendibile.
Un altro metodo è quello di tenere sotto controllo i valori di tensione con un voltmetro preciso al secondo decimale e collegato direttamente ai morsetti della batteria, in fase di carica e di scarica della batteria, e un amperometro (anche di precisione "normale") sul caricabatterie.
Si procede come segue: si lascia la batteria a riposo, cioe' senza  niente acceso, e si misura la tensione. Occorre rilevare il valore esattamente con i due decimali. In base alla tabella esposta nella precedente relazione,  valutiamo la percentuale di carica della batteria. Poi colleghiamo il caricabatterie per un certo tempo, facendo attenzione alla corrente che passa. Se si hanno delle variazioni  significative occorre annotare l'ora ed il valore, in modo da sapere quanta corrente è passata. Oppure si puo' applicare un carico costante e noto per un certo tempo. Poi si torna a misurare la tensione a vuoto della batteria  e si valuta il nuovo stato di carica della batteria.
Facciamo un esempio: misuriamo una tensione di  12.52 Volt che  corrisponde al 70% circa. Lasciamo il caricabatterie collegato per 2 ore e mezza. Il caricabatteria eroga, per esempio,   4 A abbastanza costanti. Ha quindi fornito alla batteria 2,5 x 4 = 10 Ah . Lasciamo riposare la batteria per una  mezz'oretta e ricontrolliamo la tensione: ora misuriamo 12.66 Volt che corrispondono ad una carica dell'80%. Supponiamo  anche che la nostra batteria sia da 80 Ah nominali. In questo caso i conti tornano: La batteria ha incrementato la sua  carica del 10% La batteria ha un rendimento di circa il 75%. Ha assorbito 10 Ah x 0.75= 7.5Ah al netto delle perdite  Questi 7.5 Ah rappresentano il 10% della capacità reale della batteria. 7.5 Ah x 100/10 = 75 Ah. 75 è molto vicino  ad 80, quindi siamo tranquilli: la batteria è buona.
Se invece, dopo la carica, misuriamo una tensione di 12.80  corrispondente al 90% di carica, significa che i famosi 7.5 Ah netti corrispondono ad un 20% della capacita' della  batteria. Rifacendo il calcolo otteniamo che: 7.5Ah x 100/20 =37.5Ah di capacita' totale effettiva della batteria:  la nostra batteria ha dimezzato la propria capacita' a causa di fenomeni di invecchiamento e/o solfatazione. Quindi  dobbiamo trattarla come una batteria da 40 Ah circa, e comunque sostituirla, magari non con urgenza ma alla prima occasione, e nel frattempo tenerla ben carica per evitare altri rapidi deterioramenti. Potrebbe essere utile anche verificare l'autoscarica: si misura con precisione la tensione prima di lasciare la barca per rientrare a casa   (ricordarsi che deve essere da un po' a riposo) e poi la si ricontrolla quando si ritorna dopo ad esempio un mesetto.
La carica deve essere diminuita di poco, qualche punto percentuale se la batteria e' marina, 5-10% se è automobilistica.  Valori superiori indicano che l'ettrolito non è piu' buono, è inquinato o la batteria è molto vecchia, comunque conviene pianificare una sostituzione in quanto la batteria "non tiene la carica".
Conclusioni
Non prendete alla lettera questo metodo della tensione, nel senso che errori di misura, variazioni di temperatura tra le misure, ecc. potrebbero far prendere qualche granchio: conviene ripetere la misura piu' volte. Se si acquisisce un po' di pratica, si possono ricavare indicazioni anche osservando gli strumenti: per esempio, se si ha l'impressione che la batteria si ricarichi in tempi troppo corti e altrettanto tende a scaricarsi piu' rapidamente del solito, significa che ha perso una buona fetta della sua capacita', analogamente se si ricarica apparentemente troppo lentamente potrebbe avere un elemento in corto o che non tiene la carica, e cosi' via.
Quindi: se avete una batteria sicuramente buona, perche' è quasi nuova (non piu' di 6 mesi) osservate spesso il voltmetro e gli eventuali amperometri presenti nelle varie condizioni di utilizzo: col caricabatterie inserito, con le luci accese, con il motore che sta ricaricando, e cercate di annotarvi mentalmente gli andamenti (che in questo caso  possiamo definire "normaliî) dei valori di tensione e di corrente nel tempo. Se ci si abitua a fare queste osservazioni, si sara' in grado di valutare per tempo  eventuali decadimenti delle prestazioni della batteria e quindi essere in grado di sostituirla prima di rimanere a piedi. Cosi' come si capisce al volo se una vela non è perfettamente a segno, senza dover andare a misurare col metro la posizione del grasso o misurare col dinamometro la tensione della drizza. Ovviamente chi non ha voglia di fare tutto questo, puo' rivolgersi ad un buon elettrauto di fiducia, dotato anche di un po' di pazienza, per farsi controllare la batteria almeno una volta l'anno e prima di navigazioni impegnative.
Ultima precisazione: Le cose che ho scritto sono frutto della mia esperienza,di nozioni apprese nel corso della mia vita da varie fonti e deduzioni puramente personali in gran parte ricavate da un "archivio mnemonico" custodito nella mia mente, quindi soggetto ad errori.
Non mi assumo nessuna responsabilita' implicita o esplicita su quello che ho scritto. ;-)

Buon Vento
Franco Vecchi
(sono gradite richieste di approfondimenti, chiarimenti, contestazioni) ==>> Franco Vecchi vecchi@ciaoweb.it