BATTERIA AL LITIO PER CAMPER: GUIDA COMPLETA

Una batteria al litio LiFePO4 a 12V è un accumulatore agli ioni di litio ricaricabile che usa il litio-ferro-fosfato come materiale catodico.

È attualmente la soluzione migliore per alimentare l'IMPIANTO ELETTRICO del camper, e in questa guida vediamo il perché.

Fino a qualche anno fa le batterie più usate erano le AGM a scarica lenta o le GEL, prima ancora si usavano quelle al PIOMBO: pur essendoci alcune differenze tra di loro, appartengono tutte alla classe degli accumulatori piombo-acido e hanno caratteristiche e comportamenti simili. 

Nella guida troverete confronti ed esempi: anche quando nomino un solo tipo, il discorso vale per tutte e 3. Per comodità chiamo le LiFePO4 semplicemente "litio", ma sempre riferendomi alle litio-ferro-fosfato e non alle Li-Ion o altri (Lipo, LiCO...). 

QUI puoi scaricare questa guida in formato stampabile PDF, con testi e immagini ingranditi.

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COME È FATTA UNA BATTERIA AL LITIO

Una batteria al litio è fatta da celle messe in serie e parallelo fra loro e da un BMS che le gestisce e protegge.

Ogni cella è stagna, ha un voltaggio a piena carica di 3,6V e se ne collegano 4 in serie per raggiungere 14.4V. I pacchi così ottenuti possono essere messi in parallelo con altri per aumentare l'amperaggio complessivo, mantenendo costante il voltaggio. Possono avere varie forme e dimensioni, ad esempio prismatiche o rettangolari.

Sul mercato esistono batterie che dentro non hanno celle rigide ma delle specie di sacchetti impilati uno sull'altro: sono di qualità molto bassa e ne sconsigliamo il montaggio perché sono potenzialmente pericolose (specialmente se non marchiate CE).

Le celle nella batteria sono gestite da un dispositivo chiamato BMS, acronimo di Battery Manager System, che le equalizza: al termine di ogni ciclo di carica (o scarica) le porta tutte allo stesso voltaggio evitando scompensi. Inoltre regola e limita la corrente in carica e scarica, "chiude" la batteria quando è troppo scarica e ne monitora costantemente la temperatura per prevenire qualsiasi rischio.

Mentre per le celle c'è più uniformità, nel senso che vengono prodotte tutte in Cina e hanno rese simili (se di grado A), il BMS è l'elemento per cui ogni produttore di batterie si differenzia, realizzandolo personalizzato e spesso corredato da APP bluetooth per gestire tutto dallo smartphone.

I più evoluti sono in grado di modulare anche l'energia che la batteria sta ricevendo per farla caricare nel modo giusto: sono le famose batterie "plug & play", di cui parleremo meglio più avanti.

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PERCHÉ È MEGLIO DELLE ALTRE

Vediamo nel dettaglio i principali motivi per cui una batteria al litio è nettamente superiore agli accumulatori al piombo-acido e di fatto rende possibili cose fino a qualche anno fa solo sognabili su un camper.

ENERGIA DISPONIBILE

La quantità di ENERGIA NOMINALE che una batteria può fornire a piena carica è data dalla prima legge di ohm: Wh = V x Ah, quello REALE invece dipende dalle caratteristiche fisico-chimiche degli elementi che la compongono.

Un accumulatore al piombo fornisce solo il 40% dell'energia nominale in un ciclo di scarica normale e il 50% in uno di scarica profonda, mentre una batteria al litio dà invece ben l'80 e il 99%.

Questo significa che prendendo una 100Ah a 12V se è un AGM è in grado di fornire circa 500W, se è una LiFePO4 stiamo parlando di quasi 1200W.

FORNISCE IL DOPPIO DELL'ENERGIA RISPETTO AD UNA BATTERIA PIOMBO-ACIDO DI PARI AMPERAGGIO.

PESO

Una batteria al litio ha una DENSITÀ DI CARICA migliore di una piombo: 50-70Wh/g contro 200 - 260Wh/g, da 3 a 5 volte maggiore. Cioè accumula più energia a parità di volume.

La DENSITÀ DI ENERGIA VOLUMETRICA delle batterie LiFePO4 è circa 1.5 volte quella delle batterie al piombo, cioè a parità di volume abbiamo il 50% di energia in più. A livello di prodotto assemblato e pronto da montare sono circa il 30% più piccole delle AGM a parità di amperaggio.

Sempre prendendo in esame una batteria da 100Ah: 20 kg e un volume di circa 9 litri contro 14 kg per un volume di 8 litri.

Senza contare che la tecnologia è in costante evoluzione, e così come i PANNELLI SOLARI hanno sempre più W/m², così anche le batterie al litio diventano sempre più piccole: tra le ultime novità del negozio abbiamo QUESTA da 200Ah che pesa meno di 20kg!

A PARITÀ DI DIMENSIONI, PESA MENO E OFFRE PIÙ ENERGIA

NUMERO DI CICLI

Per CICLO ENERGETICO si intende la scarica - carica di una batteria. È detto di SCARICA NORMALE se la batteria viene sfruttata entro un limite che compromette la sua durata nel tempo, mentre è detto di SCARICA PROFONDA se fornisce tutta l'energia che può fisicamente erogare.

Una batteria AGM a scarica lenta fa 400 cicli ad una profondità di scarica (Depth Of Discharge, o DOD) del 80%, oppure 1000 cicli ad una DOD del 50%, o 2000 cicli ad una DOD del 30% (valori indicativi).

Le batterie al Litio fanno circa 2000 cicli di scarica profonda (DOD del 90-100%). Già con una DOD del 80% si arriva anche a 4000-5000 cicli e con DOD del 30% si superano i 10'000 cicli.

FA MOLTI PIÙ CICLI DI CARICA / SCARICA DI UNA PIOMBO-ACIDO, E OGNI CICLO DÀ PIÙ ENERGIA

SICUREZZA

Il BMS e gli elementi chimici che le compongono (non nocivi per l'uomo e non inquinanti) rendono le LiFePO4 le più sicure per il camper e di fatto è l'unica batteria di servizio con un dispositivo integrato che la regola e la protegge, spesso affiancato da un APP bluetooth che permette di vedere tutto dal telefono, anche i possibili problemi prima che si verifichino!

È L'UNICA BATTERIA CHE SI AUTOPROTEGGE, ED È COMPOSTA DA ELEMENTI NON INQUINANTI

MANTENIMENTO & AUTOSCARICA

Gli accumulatori al piombo hanno 3 problemi che le litio non hanno, o comunque ne soffrono in maniera molto minore.

In una batteria classica scarica (o in cui manca liquido) si verifica la SOLFATAZIONE: uno strato di ossido si deposita sulle piastre conduttive e impedisce le reazioni elettrochimiche necessarie ad accumulare energia, perdendo capacità totale. Per questo va lasciata sempre a piena carica o quasi se non si usa il camper per un po', ad esempio quando lo si RIMESSA.

Esiste poi l'EFFETTO MEMORIA: una batteria che eroga abitualmente solo il 60% della sua energia e poi viene carica al 100%, alla lunga perde la capacità di sfruttare il 40% di capacità rimanente. Riduce il suo amperaggio effettivo, pur continuando a funzionare.

Infine parliamo di AUTOSCARICA, ovvero la perdita di energia che una batteria ha per dispersioni interne. Per le batterie al piombo-acido si parla del 3 - 5% al mese.

Una batteria al litio grazie agli elementi chimici che la compongono non avrà mai problemi di solfatazione o effetto memoria e l'autoscarica è molto bassa: tra l'1 e l'1,5% al mese. Inoltre accetta qualunque carica e scarica indifferentemente, senza modificare le sue prestazioni globali. Anzi, lasciarla parzialmente scarica le allunga la vita!

NON HA BISOGNO DI MANTENIMENTO, HA UN'AUTOSCARICA MINIMA E NESSUN EFFETTO MEMORIA!

CARICA VELOCE

Una batteria al litio accetta una corrente di carica molto alta in rapporto al suo amperaggio, il cui limite è stabilito a priori dal BMS (così come per la scarica), ma in genere può essere caricata in un'ora o meno se di dispone di un caricabatterie abbastanza potente.

Ci sono anche batterie che permettono di prelevare o caricare 3,4 volte il loro amperaggio nominale, ma per l'utilizzo che ne viene fatto su un camper (salvo casi veramente eccezionali) non occorre arrivare a tali potenze.

Le migliori batterie AGM invece accettano il 20% del loro amperaggio nominale come corrente di carica massima, generalmente per gli accumulatori al piombo si parla del 15%. Andare oltre queste soglie comporta stressare gli elementi interni e portare facilmente ad ebollizione il liquido accorciando di molto la vita della batteria.

SI RICARICA FINO A 5 VOLTE PIÙ VELOCEMENTE DI TUTTE LE ALTRE BATTERIE

TENSIONE COSTANTE

 

Qualsiasi batteria abbassa il suo voltaggio scaricandosi, ma una al litio lo fa entro un range minore rispetto ad un accumulatore al piombo: una AGM carica al 100% ha una tensione di 12,8V che scende a 10,8 quando è completamente scarica.

Una batteria al litio invece ha una tensione a piena carica di circa 13,6V ed eroga l'80% della sua capacità rimanendo tra 13,3 e 13V, a 12,8V sta al 20%.

Per buona parte del suo ciclo di scarica mantiene quindi una tensione alta: tutti gli accessori elettrici del camper soffriranno meno di surriscaldamento da basso voltaggio.

In quelli più sensibili come BOILER, RISCALDATORE DIESEL o il FRIGORIFERO si evitano le mancate accensioni per sbalzo di tensione, le LUCI non diventano fioche e durano molto più a lungo, le PRESE DC ricaricano i dispositivi più velocemente.

Inoltre la tensione di una batteria al piombo crolla erogando una corrente pari o superiore al 20% della sua capacità. Lo sbalzo è ancora più marcato se la batteria è parzialmente scarica o vecchia.

Una batteria al litio soffre molto meno di questo fenomeno, ha sì una flessione ma in misura molto minore. Per questo sono ottime con gli INVERTER negli usi più gravosi.

PER TUTTA LA DURATA DELLA SUA CARICA MANTIENE UN VOLTAGGIO SUPERIORE A 12V E UN'EROGAZIONE COSTANTE DI AMPERE

CONVENIENZA NEL LUNGO PERIODO

Mettiamo a confronto una batteria al litio con un accumulatore al piombo-acido da 100Ah con una equivalente al litio prendendo in esame prodotti di media fascia, non i più economici ma nemmeno top di gamma.

Nella tabella seguente facciamo dei semplici calcoli, tra l'altro usando il prezzo della corrente di qualche anno fa, ma il rapporto tra le 2 ovviamente non cambia. Vediamo quanto costa 1kwh di corrente erogata dall'una o dall'altra.
 

Oltretutto teniamo conto che come detto prima la tecnologia avanza: con il passare del tempo le batterie diventeranno sempre più piccole e performanti riducendo pure i costi. 

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COME MONTARLA SUL CAMPER

Per montare una batteria al litio sul camper sono necessarie delle modifiche all' IMPIANTO ELETTRICO originale del camper, o una progettazione apposita se state CAMPERIZZANDO un furgone.

ALTERNATORE

Cominciamo dalla fonte che contribuisce di più alla carica delle batterie: l' ALTERNATORE, che con il motore acceso (cui è collegato da una cinghia) genera sempre più elettricità al crescere dei giri.

Qualsiasi veicolo ne è dotato, collegato direttamente alla BATTERIA MOTORE che alimenta le utenze della cabina (RADIO, luci, frecce, presa a 12V, condizionatore...) e della meccanica in generale (pompa gasolio, centraline varie...).

Nei camper viene usato per caricare anche la BATTERIA DI SERVIZIO: per questo solitamente hanno un alternatore più grande, da 120 o 150A (ma ne esistono anche da 180 e 210A).

Il modo più usato per farlo è installare un relè parallelatore, ovvero un dispositivo che mette in collegamento diretto i positivi delle batterie quando rileva il segnale D+ generato dall'alternatore in rotazione. Può essere un accessorio a sè stante, come QUESTO, o essere integrato nella CENTRALINA CONTROLLO UTENZE.

Questa parallelazione diretta con una litio non può essere fatta perché, come visto prima, ha un voltaggio diverso da quella del motore (che è al piombo) nelle varie fasi di carica e scarica, e poi il BMS è programmato per un valore di carica pari all'amperaggio della batteria stessa come minimo: senza qualcosa a limitarla, assorbirebbe tutto ciò che può portando al limite l'alternatore (che magari da anni lavora a regimi molto inferiori).

Per escluderla in caso di un dispositivo specifico designato per quello è piuttosto semplice, mentre nel caso sia integrato nella centralina bisogna vedere di che marca è, perché ognuna ha il suo modo: 

• nella scatola DS 300 della CBE va tagliata una resistenza dalla scheda interna
  
  
• gli ELECTROBLOCK della SCHAUDT hanno QUESTO charger pensato per collegarcisi direttamente (e modulare quindi anche la carica a 220V da PRESA ESTERNA) altrimenti va eliminato il cavo positivo dalla batteria motore.
  
  
• in altre marche può essere necessario un cavallotto tra determinate parti della scheda (ARSILICII e NORDELETTRONICA).

In generale consigliamo di fare riferimento alle istruzioni originali dei prodotti montati sul vostro camper o di sentire direttamente

Per caricare le batterie in marcia si installa un dispositivo che non solo limita il passaggio di corrente tra le 2 batterie, ma ne modula anche amperaggio e voltaggio per offrire sempre la carica corretta alla batteria in ogni istante.

Di fatto è un CARICABATTERIE che non trasforma 220V (AC) in 12V (DC) ma lavora sempre in corrente continua: sono chiamati DC-DC CHARGER (letteralmente, "caricatore da corrente diretta a corrente diretta)" o booster di carica.

Se il mezzo è un EURO6 recente, probabilmente ha un "alternatore smart" che eroga più o meno potenza in base al carico richiesto in ogni istante, a volte alzando il voltaggio oltre i 15V e altre arrestandosi del tutto.

Ottimo per i consumi di carburante, ma pessimo per caricare una BATTERIA: in questo caso l'uso di un DC-DC charger diventa non solo fortemente consigliato, ma obbligatorio e se il tuo mezzo è nato camper, probabilmente è installato di serie.

Breve precisazione sulle cosiddette batterie "plug & play", ovvero installabili senza alcuna modifica all' IMPIANTO ELETTRICO e spesso pubblicizzate così dai produttori stessi (ad esempio sia LIONTRON che PERFEKTIUM lo fanno).

È vero solo in parte: in questo caso il BMS che gestisce le celle interne alla batteria ha delle funzioni in più e le protegge da sovra e sotto voltaggi della carica in ingresso. Si comporta come un REGOLATORE SOLARE con il PANNELLO: PWM se dissipa la carica in eccesso, MPPT se invece la rimodula eseguendo le diverse fasi di carica.

Ciò significa che si carica senza (magari non al 100%), ma l'alternatore non viene protetto dalla batteria: una litio che ha un BMS con limite di carica 100A li chiederà costantemente, dallo 0 al 90% della sua carica.

Ovviamente questi dispositivi migliorano resa e durata anche di normali batterie AGM e il loro uso è consigliato anche in questo caso.

CARICABATTERIE A 220V

La seconda fonte di ricarica elettrica di un camper è il caricabatterie a 220V alimentato dalla PRESA ESTERNA. Come già detto, una litio e un accumulatore al piombo hanno voltaggi differenti nelle varie fasi ed hanno bisogno di curve di carica differenti.

Per questo esistono caricabatterie specifici come il CB522 LT che offrono il top in termini di resa e durata portandola sempre a piena carica senza stressare ne le celle ne il BMS.

In questo caso però, a differenza che per il DC-DC charger, la sua installazione non è indispensabile: quello originale del camper ha già una sua potenza oltre cui non può andare (molto diffuso negli impianti di serie è QUESTO da 16A) e quindi non rischia di essere "bruciato" dalla "voracità" della batteria. Semplicemente non la caricherà al 100% ma si fermerà intorno al 90% non essendo in grado di fornire la fase finale a 14,6V fissi.

Raccomandiamo di montarne uno specifico se si sta facendo l'impianto da 0 e non se ne ha nessuno oppure se si fa un uso continuato della 220V sul camper: è il caso di chi va in campeggio e rimane collegato alla colonnina per più giorni o di chi lascia il camper in RIMESSAGGIO con le batterie in carica.

IMPIANTO SOLARE

Anche le batterie al litio possono essere caricate usando l' IMPIANTO SOLARE del camper.

Per quanto riguarda i PANNELLI SOLARI non c'è nessun problema: non sono collegati direttamente alle batterie ma passano per il REGOLATORE DI CARICA che va verificato se è programmabile, o con un programma per le litio precaricato. Altrimenti va sostituito con un altro modello come QUESTO.

Benché ancora poco diffusi sui camper, per gli IMPIANTI EOLICI vale lo stesso discorso.

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Ora sai cos'è una batteria al litio e come installarla nel modo giusto nel camper. Spero ti siano chiari tutti i vantaggi che questa nuova tecnologia offre, ma se qualcosa non ti è chiaro non esitare a CONTATTARCI.

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