9 industrie che fanno affidamento sulle batterie al piombo e sulle applicazioni per veicoli

Le batterie al piombo svolgono un ruolo importante in tutte le applicazioni elettriche.

Batterie agli ioni di litiosono diventati i preferiti al mondo per lo stoccaggio dell'energia con i vantaggi di leggerezza, potenza elevata e lunga durata, rendendoli una fonte principale per applicazioni mobili come veicoli elettrici, dispositivi elettronici personali, telefoni cellulari e utensili elettrici alimentati a batteria. Tuttavia, le tradizionali batterie al piombo (che vengono progressivamente sostituite da quelle agli ioni di litio) sono ancora in trend di crescita: statisticamente si prevede che raggiungeranno i 59,7 miliardi di dollari nel 2026, con un tasso di crescita medio annuo del 5,2%.

Le batterie al piombo sono utilizzate in diverse applicazioni da oltre 160 anni e rimangono la batteria elettrochimica ricaricabile più utilizzata per applicazioni di accumulo di energia di piccole e medie dimensioni. Le batterie al piombo sono sicure, economiche, facili da ricaricare e riciclare. La batteria è composta da due elettrodi immersi in un elettrolita di acido solforico. L'elettrodo positivo è costituito da ossido di piombo metallico, mentre l'elettrodo negativo è costituito da piombo metallico.

Le batterie al piombo si dividono in due tipi: batterie al piombo ad acido libero e batterie al piombo acido regolate da valvola esenti da manutenzione (VRLA). Le batterie al piombo acido sono relativamente economiche, ma richiedono molta manutenzione e ventilazione rispetto alle batterie VRLA che non richiedono manutenzione. Le batterie AGM sono un tipo di batteria VRLA con un separatore in fibra di vetro contenente elettrolita di acido solforico, che può essere utilizzato in qualsiasi posizione e senza il rischio di perdita di elettrolita anche sebatteriala custodia è forata.

Le batterie al piombo sono più comunemente utilizzate nei sistemi start-stop delle automobili a causa del loro basso costo, della capacità di generare correnti elevate per un breve periodo e della possibilità di essere caricate dai generatori CA di bordo del veicolo. Per altri usi, le batterie al piombo presentano alcune sfide, tra cui un ciclo di vita relativamente basso e una bassa densità di energia a causa del loro peso elevato (fatte di piombo).

Anche se le batterie al piombo hanno compiuto 100 anni, svolgono ancora un ruolo vitale nel 21° secolo, soprattutto negli ambienti industriali. Abbiamo raccolto 9 applicazioni per batterie al piombo, di cui potresti rimanere sorpreso.

Batteria al piombo per avviamento veicolo (SLI)

Le batterie al piombo vengono utilizzate principalmente per l'avviamento dei veicoli. Questa applicazione si chiama Starting, Lighting, and Igniting (SLI). Le batterie al piombo possono generare correnti elevate necessarie per far funzionare un motore a combustione interna freddo (ICE).

La batteria al piombo da 12 V può alimentare l'avviamento del veicolo, l'illuminazione, la visualizzazione dei contatori, la radio, il controllo dell'aria fredda, ecc. Lo sviluppo del trasporto elettrico potrebbe eventualmente portare alla riduzione dei veicoli con motore a combustione interna, tuttavia, alla produzione di benzina e diesel a basso costo Le auto a motore in India e in Asia manterranno un elevato fabbisogno di acido al piombo SLIbatterienei prossimi decenni.

Le batterie al piombo possono essere caricate con generatori CA di bordo del veicolo e pochi dispositivi elettronici, mentre le batterie agli ioni di litio devono essere attentamente monitorate da un'elettronica sofisticata durante la carica per evitare instabilità termica dovuta al sovraccarico.

C'è ancora una grande quantità di batterie al piombo SLI che non vengono riciclate e il piombo metallico contenuto nelle batterie causerà inquinamento ambientale, in questo caso il governo ha emesso molte politiche normative e incentivi fiscali per promuovere il riciclaggio del piombo acido batterie, con un tasso di riciclaggio elevato fino al 95%, che è un altro fattore vitale per l'uso costante delle batterie al piombo.

Batteria al piombo per carrello elevatore

I carrelli elevatori a batteria hanno ampiamente sostituito quelli alimentati a gas naturale. È possibile guidare i carrelli elevatori elettrici all'interno di edifici o spazi chiusi senza il timore che si accumulino fumi tossici e monossido di carbonio, dannosi per la salute umana.

Il carrello elevatore è un'applicazione mobile in cui il peso delle batterie al piombo può aiutarlo. La batteria al piombo viene solitamente posizionata in una posizione più bassa per favorire l'equilibrio, soprattutto quando il carrello elevatore deve posizionare i prodotti in una posizione più alta. La sostituzione delle batterie al piombo con batterie più leggere (ad esempio, batterie agli ioni di litio) può richiedere lo zavorramento del carrello elevatore per mantenere un funzionamento sicuro.

Carrelli elevatori, come parte significativa del settore della movimentazione dei materiali, produttività e basso costo sono considerazioni importanti, per questo le batterie al piombo continueranno a prendere il comando nelle applicazioni dei carrelli elevatori.

Alimentazione di emergenza per data center

I giganti di Internet come Amazon, Facebook e Google dipendono tutti dai sistemi di dati per continuare a funzionare. In caso di improvvisa interruzione di corrente o breve interruzione dell'alimentazione, verrà attivato il sistema di continuità (UPS) per mantenere i data center online. I pacchi batteria ricaricabili funzioneranno come alimentazione di riserva per supportare in qualsiasi momento.

Tradizionalmente, per i vantaggi del basso costo e dei bassi requisiti tecnici per la ricarica, le batterie al piombo sono la prima scelta per un sistema di standby a lungo termine. Il peso della batteria al piombo non è più un fattore vitale in questa applicazione perché la batteria è sempre in uno stato statico per tutta la sua vita.

Le batterie agli ioni di litio stanno già sostituendo le batterie al piombo in alcune applicazioni dei data center. Oltre ad avere una maggiore durata (le batterie agli ioni di litio hanno circa 1.000 cicli di vita rispetto ai 300-400 delle batterie al piombo), le batterie agli ioni di litio possono supportare la stessa quantità di energia delle batterie al piombo mentre si trovano in uno spazio più piccolo. , che costituirà una considerazione fondamentale quando l'area occupata del data center è costosa. La batteria al piombo, tuttavia, non scomparirà presto poiché presenta ancora un vantaggio in termini di costi.

Torretta di segnalazione/servizio 5G

I telefoni cellulari sono diventati un dispositivo indispensabile nella vita moderna. In caso di interruzione di corrente, la torre di segnalazione dovrebbe disporre di alimentazione di riserva per il normale funzionamento del telefono cellulare. L'energia di riserva arriva sotto forma di batterie di riserva e talvolta di un generatore di energia ausiliario, che può mantenere il servizio telefonico per diverse ore anche in caso di guasto della rete elettrica.

Il costo relativamente basso e i bassi requisiti di manutenzione delle batterie al piombo-acido le rendono la scelta preferita per le torri di segnalazione come alimentazione di backup.

I servizi 5G sono impegnati nell’innovazione in diversi campi, dalla telemedicina alle auto a guida automatica, ed è probabile che il fabbisogno energetico aumenti. Rispetto alle batterie al piombo, le batterie agli ioni di litio di piccole dimensioni possono fornire più energia nello stesso spazio. L’espansione del settore delle telecomunicazioni negli Stati Uniti, Brasile, India e Hong Kong richiede sistemi di alimentazione ininterrotti e resta da vedere se le batterie agli ioni di litio inizieranno a sostituire le batterie al piombo in queste applicazioni.

Stoccaggio di energia rinnovabile

I dispositivi per la generazione di energia da energia rinnovabile stanno crescendo più rapidamente in America. L’energia rinnovabile intermittente come l’energia eolica e l’energia solare verrà immagazzinata in un sistema di accumulo dell’energia e verrà rilasciata quando necessario.

Le batterie al piombo a basso costo svolgono nuovamente il loro ruolo perché le batterie elettrochimiche sono diventate un’opzione popolare per immagazzinare energia rinnovabile per uso domestico e industriale su scala di rete. Le batterie al piombo sono spesso utilizzate in applicazioni off-grid, come le microreti indipendenti, soprattutto dove i costi iniziali possono rappresentare un ostacolo.

Sottomarini nucleari a propulsione diesel

Se hai visto alcuni film sui sottomarini diesel della Seconda Guerra Mondiale, capirai l'importanza delle batterie per loro. In un film di Hollywood, la capacità di un sottomarino di operare sott'acqua e di ritornare in superficie deve molto al gran numero di batterie al piombo che richiedono l'attenzione costante di quasi tutto l'equipaggio.

La flotta sottomarina statunitense crebbe e crebbe durante la seconda guerra mondiale, con 263 sottomarini che conducevano pattuglie di guerra. Il sottomarino americano ha due batterie, una composta da 126 batterie al piombo. La ricarica può essere effettuata sulla superficie dell'acqua o su un motore diesel che respira sott'acqua attraverso un sistema di ventilazione.

La manutenzione ordinaria consisteva nel rabboccare le batterie con acqua distillata proveniente da un grande serbatoio vicino alla sala batterie. Come con i sottomarini precedenti, le batterie furono collocate in una posizione più bassa per mantenere la stabilità del sottomarino.

Nel 1954 tutto cambiò per il sottomarino con il lancio dell'USS Nautilus a propulsione nucleare. Con le turbine a vapore e molta elettricità per purificare l’acqua e l’aria, i sottomarini nucleari possono rimanere sott’acqua per mesi e percorrere grandi distanze ad alta velocità. È interessante notare che i sottomarini nucleari trasportano ancora pacchi batterie al piombo per il funzionamento e il ritorno alla superficie dell'acqua in caso di problemi con i reattori e i generatori nucleari.

L’uso di batterie al piombo-acido per impieghi gravosi non solo fornisce energia di riserva per i sottomarini nucleari, ma mantiene anche l’equilibrio. Questo perché l'aria all'interno del sottomarino fornisce galleggiabilità e la grande quantità di piombo contenuta nelle batterie al piombo aiuta a trascinare il sottomarino sott'acqua durante un'immersione. È possibile utilizzare batterie più leggere, ma i sottomarini potrebbero comunque aver bisogno di zavorra di piombo per mantenere la loro galleggiabilità neutra sott'acqua.

Alimentazione elettrica di emergenza per ospedali

Gli ospedali sono infrastrutture complesse che richiedono un'alimentazione elettrica costante, stabile e affidabile. Qualsiasi breve interruzione di corrente può comportare la perdita dei dati del paziente e l'interruzione delle apparecchiature mediche di soccorso, del monitoraggio, dell'illuminazione di emergenza, dei segnali di uscita di sicurezza e dei sistemi di sicurezza.

La maggior parte degli ospedali dispone di un sistema di batteria di riserva per interruzioni di corrente a breve termine e di un sistema di generatori per interruzioni di corrente più lunghe. Potrebbero essere necessari 10 minuti o più per riparare l'interruzione di corrente e attivare l'alimentazione di riserva.

Le batterie di emergenza dell'ospedale sono per la maggior parte del tempo in stato di standby. Quando si verifica un'interruzione di corrente, il sistema UPS deve scaricarsi rapidamente ad alta corrente finché il generatore non può funzionare correttamente. Quando l'alimentazione viene ripristinata, il sistema di continuità continua a caricare la batteria e quindi entra in un altro periodo di standby. Sebbene le batterie degli UPS non vengano utilizzate spesso, queste batterie sono generalmente veloci e solide, il che è particolarmente adatto per fornire energia agli ospedali.

Requisiti di spostamento dei picchi di rete

La rete deve avere forti capacità di generazione per fornire energia affidabile e stabile durante i periodi di punta. Storicamente, i picchi di domanda sono stati generalmente soddisfatti da generatori a costi più elevati che i sistemi di accumulo a batteria sono ora utilizzati per soddisfare.

Le batterie al piombo hanno un costo iniziale basso, il che le rende interessanti nei carichi di picco di potenza; tuttavia, il breve ciclo di vita e l'incapacità di rimanere scarichi o completamente scarichi per lunghi periodi ne limitano l'uso in applicazioni di sistemi energetici su larga scala. Le batterie al piombo sono più adatte per alcuni servizi di rete che richiedono regolazioni frequenti, carica e scarica poco profonde.

Nel 2012, East Penn Manufacturing ha sviluppato una super batteria da 3 MW in grado di fornire servizi di regolazione della frequenza e di gestione della domanda tramite un sistema ibrido di batterie al piombo-acido. Quando non fornisce servizi aggiuntivi alla rete, il sistema di accumulo dell’energia può fornire servizi di gestione della domanda al servizio di distribuzione locale.

Accumulatori al piombo per veicoli elettrici

Le batterie agli ioni di litio sono la prima scelta tra le batterie di alimentazione per i motori di trazione dei veicoli elettrici (EV), ma molti continuano a utilizzare batterie al piombo-acido per alimentare sistemi come microprocessori del sistema di avviamento, illuminazione, radio e intrattenimento. Le batterie al piombo-acido a bassa tensione vengono generalmente caricate utilizzando un convertitore CC-CC che converte l'alta tensione (300-600 V) della batteria agli ioni di litio in una bassa tensione (12 V) che mantiene la carica della batteria al piombo-acido.

Il costo e la semplicità di funzionamento sono i principali fattori che spingono all’utilizzo delle batterie al piombo-acido nelle applicazioni accessorie dei veicoli elettrici. Le batterie al piombo sono pesanti, col passare del tempo i veicoli elettrici iniziano a utilizzare batterie ausiliarie agli ioni di litio da 12 V più leggere o senza batterie ausiliarie ma alimentano direttamente i circuiti a bassa tensione delle batterie al piombo attraverso un convertitore DC-DC.