Di cosa parleremo questa sera:Cos un accumulatore di energia elettricaPile e altro

Comportamento di un buon accumulatoreCapacit, energia,potenza, durata ai cicli..Prendersi cura dellaccumulatore

Tipi di accumulatoriConfronti Un cugino: il supercondensatore Una storia: laccumulatore al litio

A cosa serviranno gli accumulatoriVeicolo elettricoImmagazzinamento di energia elettrica da fonti di energia aleatorie

Di cosa parleremo stasera:

Cos un accumulatore di energia elettrica

Comportamento di un buon accumulatore

Tipi di accumulatori

A cosa serviranno gli accumulatori

Di cosa non parleremo:

Di reazioni chimiche

Di equazioni

Di calcoli ingegneristici

Cosa un accumulatoreCominciamo dalla pilaConsideriamo un circuito elettrico costituito da :Elettrodo anodoElettrodo catodo ElettrolitaUtilizzatore

Agli elettrodi avvengono due reazioni:Ossidazione spontanea allanodoRiduzione spontanea al catodoLelettrolita trasporta ioniAttraverso lutilizzatore passano gli elettroni

Ossidazione + riduzione danno una reazione elettrochimica spontanea

Reazione elettrochimica: R => P spontanea

Pi accumulatori in serie: BATTERIA

V minore di E e dipende dalla intensit di corrente IComportamento dellaccumulatoreTensione: energia che un elettrone trasferisce sotto forma di lavoro elettrico allutilizzatorequando viene spostato un elettroneCorrente: numero di elettroni che, nellunit di tempo entrano ed escono dallutilizzatore

Capacit: quantit di elettricit, espressa in Ah, che la batteria in grado di erogare durante la scarica a corrente costante.Indica quanta carica (n. di elettroni) versata nellutilizzatore a circuito chiuso.Pi velocemente la verso (maggiore la I) pi ne spando in giro cio meno ne va nellutilizzatoreEnergia specifica: lenergia erogata dal generatore riferita allunit di massa o di volume dello stesso. Usualmente viene data in Wh/kg o in Wh/L.Quanta energia pu essere trasferita come lavoro elettrico per far funzionare lutilizzatoreDipende dalla quantit di carica (n. di elettroni) e da VPotenza specifica: energia erogata in un certo tempo riferita alla massa o al volume dello stesso. Viene espressa in W/kg o in W/L. Indica quanta energia pu essere trasferita come lavoro elettrico istantaneamente. Pi alta I e maggiore V pi la potenza grande

Carica: il processo con il quale riempio la cella di cariche (elettroni)Scarica: il processo con il quale uso le cariche accumulate per far funzionare lutilizzatore

Durata ai cicli

Sicurezza

Processi allinterno dellaccumulatore (oltre a quelli relativi alla carica e alla scarica)

A circuito aperto: reazioni di autoscarica con consumo o sviluppo di gas Corrosione parti metalliche Decomposizione dellelettrolita

In sovraccarica:Reazione dellelettrolita con sviluppo di gas e di calore

In sovrascarica:Formazione di metalli con crescita dendritica che pu causare cortocircuito interno

Allaumentare della temperatura queste reazioni aumentano la propria velocit (valanga termica)

tensione (V)en. spec. (Wh/kg)densit di en. (Wh/L)costo/kWhnumero di cicli

al piombo VRLA2.0358050200

Ni/Cd1.250170200600 - 1000

Ni/MH1.290330200300-500

A ioni di litio3.7165330500500

CELLE SECONDARIE Ni/Cd effetto memoria: abbassamento della tensione di cella dopo una serie di scariche parziali e ricariche. In genere si riottiene la capacit totale dopo alcune scariche profonde seguite da ricarica completa ma talora le performance originali non sono pi disponibili.Scarica normaleprima scarica dopo cento scariche parziali (e ricariche)Seconda scaricaTerza scarica

I parteLitio: metallo leggero (0.5 g/cm3), molto reattivo, E = 3.05 V)

Requisiti per un accumulatore da trazione elettrica: materiali a basso costo disponibili in grandi quantit non inquinanti processi industriali a bassa tecnologia alto livello di sicurezza

Veicoli a trazione elettrica

immagazzinamento diretto di energia elettrica

Futuro vicino: batteria a ioni di litio con elettrolita polimerico

Pi in l: pila a combustibileVeicolo elettrico (zev)

Non risolve completamente il problema dellinquinamento.

Risponde ai seguenti scopi: Ridurre consumo di carburante e lemissione di CO2 mantenendo prestazioni e comfort di unauto convenzionale Migliorare le prestazioni con una certa riduzione del consumo di carburante Rendere massime le prestazioni dellautoveicolo con lo stesso consumo di carburante

Veicolo elettrico ibrido(motore elettrico-motore a combustione interna)Veicolo elettrico ibrido(batteria - pila a combustibile)?

immagazzinamento diretto di energia elettricaSORGENTI RINNOVABILI MA ALEATORIE Generazione di energia quando non necessaria Insufficiente fornitura di energia nei periodi di punta Oscillazioni e instabilit della potenza in rete

Immagazzinamento della energiaTempo di immagazzinamento: ore Pompaggio di acqua Compressione di aria

La batteria: immagazzinatore diretto di energia elettrica c spazio per un miglioramento delle prestazioni (cella a ioni di Litio) la gestione sicura un aspetto critico alto costo

Importanza crescente: veicolo elettrico unico realmente non inquinante (alto costo) stabilizzazione reti elettriche in presenza di fotovoltaico e solare, passo obbligato per lo sviluppo delle sorgenti rinnovabiliIn conclusione

*Effetto memoriaun fenomeno tipico del gruppo di celle con nichel come elettrodo positivo il cosiddetto effetto memoria. Si evidenzia come un abbassamento della tensione dopo una serie di scariche parziali dopo la ricarica lapidar pu non essere capaci di dare tutta la capacit al potenziale nominale a seguito di questo abbassamento di tensione chiamata effetto memoria. In genere si ottiene la capacit totale dopo alcune scariche profonde seguite da una ricarica completa. In alcuni casi al contrario la capacit totale in non pi disponibile. La figura qui presentata mette in evidenza l'effetto memoria. Pur non essendo ancora chiara l'origine di questo fenomeno, si sa che connesso all'elettrodo positivo perch tutte le celle a nichel Danno in misura maggiore minore l'effetto memoria.