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Titolo: batterie...

salve a tutti!
qualche anima pia mi potrebbe illustrare a che punto siamo nella
ricerca tecnologica delle batterie??ho provato a leggere qualcosa in
rete ma non mi riesco a spiegare come mai siamo cosi' indietro
nell'accumulo di energia,se ci sono limiti fisici/chimici,economici o
semplicemente perche' ci hanno venduto la stessa tecnologia da mezzo
secolo e solo con l'avvento della tecnologia "portatile"
(cellulari/videocamere etc) hanno ben pensato di spendere qualche
soldino in piu' in ricerca..
grazie!
Giancarlo

 nell'accumulo di energia,se ci sono limiti fisici/chimici,economici
 Tempo fa avevo letto un progetto di una batteria alluminio-aria ad elevata 
densità energetica (addirittura superiore al kWh al kg).Molti la considerano 
una bufala,anche se non è chiaro quale possibilità in futuro possa avere 

 tecnologica delle batterie?
Ti rispondo con una domanda: qual'e' il tuo problema?
Le batterie Li-Ion oggi soffrono di un problema fondamentale: la lentezza
infinita. Questo e' dovuto al fatto che gli ossidi lamellari usati al
catodo sono fortemente isolanti (e pure peggio sono i fosfati con
struttura olivinica che sono parecchio studiati ultimamente) e quindi gli
ioni Litio non hanno moltissima voglia di andarsene a spasso per la
batteria. Dall'altra parte della batteria c'e' della grafite, che a sua
volta non puo' essere intercalata vigorosamente, pena casino nella
struttura esagonale con conseguente intrappolamento di ioni litio e
diminuzione della capacita'.
Altro grosso problema e' l'elettrolita: le migliori batterie Li-Ion
acquistabili oggi sono ancora ferme ad elettroliti liquidi a base di
etilen/propilen/dimetilcarbonato e un sale di litio (LiPF6,
principalmente). Questi liquidi sono fortemente igroscopici (quindi appena
vedono un po' d'acqua la assorbono, l'acqua idrolizza LiPF6 dando HF che
provvede a spaccare il SEI, ovvero quell'interfase elettrodica che
protegge gli elettrodi, e ad intrappolare litio nella struttura) ed
inoltre resistono poco e male ai potenziali elevati che le moderne Li-Ion
sviluppano (tipicamente intorno ai 4V, ma potendo arrivare stabilmente a
5V potrebbero dare anche il 50% di capacita' in piu'). Ovviamente,
ciliegina sulla torta, anche questi liquidi sono sostanzialmente isolanti.
Quindi, dove va la ricerca? La ricerca va in tre direzioni:
1) Un modo stabile e sicuro di usare litio metallico all'anodo, eliminando
il problema di dover caricare lentamente la grafite;
2) Un materiale catodico almeno semiconduttore, che intercali rapidamente
litio e che abbia capacita' teorica elevata (almeno 200mAh/g, toh).
Inoltre se questo materiale fosse esente da metalli pesanti dannosi (Co,
Ni) il mondo sarebbe molto felice;
3) Un bell'elettrolita solido con conducibilita' decenti.
Soddisfatto? Idee? Suggerimenti? Io ascolto tutto, ho un dottorato da fare ;)
-- 
Best Regards, Jack
Linux user #264449
Powered by Debian PPC

 Ti rispondo con una domanda: qual'e' il tuo problema?
Probabilmente si riferiva ad un possibile uso nel settore dei trasporti....
Visto che te ne occupi,perchè secondo te le batterie del tipo che dicevo (o 
di quel tipo) non sono decollate?Mi riferivo a questo progetto 
http://www.europositron.com/en/index.html
 


ovviamente anche ecologici.

grazie per avermi spiegato cosi' dettagliatamente il tutto!
Giancarlo

 Powered by Debian PPC
Saluti,
Giancarlo

 
http://www.europositron.com/en/index.html
Non conoscevo questo progetto. Magari chiedo qualcosa di piu' al mio
supervisore.
Visto cosi' a spanne, direi per la fragilita' del dispositivo. Ma forse
anche no, onestamente.


 approfonditi?per esempio so che piu' è freddo il conduttore meglio è...
Devi partire dal presupposto che imporre una pressione o una temperatura
diverse da quella ambiente comporta spendere energia. E siccome il secondo
principio della termodinamica sghignazza dietro di noi, non e' una via
facilmente praticabile. Ad esempio, le fuel cell funzionano benino intorno
ai 60°C: un tot dell'idrogeno che hai faticosamente estratto serve a
scaldare la cella. Ovvero, viaggiare per ore e' "facile", ma accendere e
spegnere una fuel cell e' il MALE assoluto.
Per questo bisogna cercare di ottimizzare le prestazioni delle Li-Ion a
temperatura ambiente.
Inoltre, le batterie Li-Ion sono a conduzione ionica, quindi al freddo
funzionano male (malissimo: mai provato a telefonare quando vai a sciare?
Quanto ti dura la batteria? Meno? Ecco :)).


 anche no, onestamente.
Bene,facci sapere sono molto interssato,anche se mi puzza di bufala.Il sito 
è pieno di proclami,ma dà scarse informazioni (cosa peraltro legittima per 
un nuovo brevetto) 

dal nucleare per come lo conosciamo.
Bč,lě c'č poco da fare.Le batterie accumulano solo energia non sono nuove 
fonti energetiche.... 

 quantitŕ di energia limitata.
Cioč secondo te un kg di tale batteria erogherebbe 13 kWh?Magari fosse 
cosě,il problema delle auto elettriche sarebbe praticamente risolto!In 
realtŕ le batterie al litio non arrivano nemmeno a mezzo kWh al kg 

 Non so molto dei supercapacitori,puoi dirci qualcosa?
Sono sostanzialmente dei grossi condensatori elettrolitici, ovvero
immagazzinano carica non solo elettrostaticamente tra due piatti (diciamo,
semplifichiamo); ma anche intercalando ioni disciolti in un elettrolita.
Grazie a questo, riescono ad immagazzinare parecchi kW di energia che
pero' ha il difetto di essere rilasciata molto velocemente (essendo un
condensatore).
Diciamo che i supercaps per certi versi sfumano lungo la barriera tra un
condensatore e una batteria, se capisci cosa intendo: non solo
elettrostatica, ma anche energia chimica.


 fonti energetiche....
si ok che accumulano energia ci arrivavo da solo:D (non mi buttare
cosi' a terra:D)
dicevo a proposito di un metodo efficiente per immagazzinare energia
per esempio prodotta per via eolica,fotovoltaica etc...per potersi
"permettere" di essere autosufficiente anche con  una bassa produzione
di energia per un periodo.
esempio pratico.
meridione/isole
pannelli solari+batteria"lunga durata"
in modo che anche d'inverno quando il sole scarseggia si possa contare
su una riserva "abbondante" di energia accaparratasi l'estate
precedente
in questo contesto la batteria come modo di indipendentizzarsi
energeticamente:)
spero di essere stato un po piu chiaro
grazie!
Giancarlo

 un condensatore).
Al contrario: in realtà il problema dei condensatori "elettrolitici"
è proprio che sono troppo lenti! Normalmente infatti i condensatori
non si usano come batterie, ma vengono impiegai assieme a circuiti
che hanno lo scopo di generare una tensione costante, o comunque
controllata (tipo i già citati DC-DC). Il problema è che in questi
circuiti puoi avere delle variazioni di assorbimento di molti A in
alcuni microsencondi, ed il condensatore deve essere in grado
di seguirle e sopportarle!
Ciao,
A.D.

 energeticamente:)
Questo discorso non ha molto senso. Attualmente impianti di 
immagazzinamento di energia elettrica esistono e sono gli invasi montani 
che vengono riempiti di acqua pescandola dal basso durante i periodi di 
basso assorbimento energetico e vengono svuotati, rendendo una buona 
parte dell'energia che hanno succhiato precedentemente nei momenti di 
richiesta più spinta di energia elettrica. Questi impianti hanno il 
vantaggio di avere economie di scala e produrre direttamente in 
alternata, con tutti i vantaggi che ne conseguono, il principale è che 
possono essere direttamente interfacciati alla rete elettrica senza 
costosi inverters che sprecano ulteriore energia, anche se poca. Per 
riuscire ad immagazzinare una quantità di energia tale da alimentarti 
per una stagione ti servirebbe un impianto fotovoltaico enormemente 
sovradimensionato rispetto alle tue esigenze energetiche. Diciamo che 
consumi tutto il tempo dell'anno circa 2kW per 15 ore al giorno... in 
estate puoi contare su luce abbondante dalle 8 alle 20 circa quindi 12 
ore. in 12 ore devi produrre 30 kWh più quelli che vuoi stivare per 
l'inverno... per le sole esigenze giornaliere ti serve un impianto da 
30/12 = 2,5 kW. L'estate dura 3 mesi, cioè 90 giorni, cioè 1080 ore di 
insolazione buona. Diciamo che i consumi rimangono costanti per tutto 
l'anno sui 30kWh al giorno di prima... per il resto dell'anno ti servono 
8250 kWh messi via in 3 mesi... cioè l'impianto deve essere di 8250/1080 
= 7,7 + 2,5 =~ 10 kW di impianto! E quanto ti costano batterie per 
stivare 8,25 MWh? E quanto ti costano in manutenzione? E' molto meglio, 
riuscendo ad acquistare 10 kW di pannelli, pompare l'elettricità in rete 
e lasciare all'enel il compito di immagazzinarla negli invasi e/o 
distribuirla nei carichi accesi in quel momento.

andre...@nospam-inwind.it
 ha scritto:
Il mio commentoc'entra poco con l'immagazinamento di energia 
elettrica, in quanto è immagazzinamento si, ma di calore (cmq è 
un bel risparmio ottenere da fonti rinnovabili acqua calda e 
riscaldamento, anche se non energia elettrica).
Un tipo di "serbatoi" di cui ho letto qualche tempo fa, con 
costo iniziale cospicuo ma costi di manutenzione successiva 
nulli e durata virtualmente illimitata, sono le sonde geotermiche.
Tali sonde vengono spesso associate a pannelli foto-termici ad 
acqua, come si è detto sovradimensionati.
In pratica consistono in un enorme tubo di acciaio a doppia 
camicia, coassiale, o in alternativa un tubo a U con rami 
paralleli, che viene infinato in uno scavo nel suolo 
profondissimo (ho letto di sonde sino a cento metri !). Questo è 
il settlement più costoso ed efficiente, poi esistono anche 
corsi paralleli alla superficie a profondità inferiori, ma le 
dissipazioni sono più rilevanti (esiste una soglai minima da 
superare, che è la profondità dove non esiste più un gradiente 
estate/inverno maggiorata ulteriormente).
Praticamente nel caso di sonda verticale, la massa del sistema 
di immagazzinamento è tale, rispetto alla massa di fluido 
scambiatore usato, che praticamente il sistema lavora a 
temperatura quasi costante a prescindere dalla velocità di 
prelievo. In pratica si crea un gradiente termico diffuso per 
molti metri o forse più (quindi non solo l'acqua contenuta nella 
sonda vera e propria ma anche il terreno intorno diviene parte 
integrante dell'immagazzinatore. Il sistema è ovviamente 
conduttore, ma è come fosse isolante (non sono certo di essermi 
spiegato bene).
L'unica avvertenza è che non è saggio mettere una sonda in un 
terreno "sciolto" (ossia molto pietroso e incoerente, o 
sabbioso) e in cui sia presente una falda acquifera con forti 
correnti sotterranee (dato che trasporterebbe via calore).
Ottimo invece il terreno argilloso compatto. In rocce dure, 
naturalmente, bisogna essere Rockefeller per fare lo scavo.
Immagino che il costo elevato sia dovuto non soltanto alla sonda 
stessa (tubi inossidabili), ma anche al fatto di dovere montare 
in situ una trivella parente minore di quelle da pozzo petrolifero.
In ogni caso immagino che, considerato anche che i pannelli 
termici a acqua costano molto meno dei fotovoltaici, questa 
soluzione sia più conveniente di quella di avere una collina di 
accumulatori.
CUT all
Ciao
Soviet_Mario

io veramente rispondevo a 
antz...@gmail.com
, che ha parlato 
esplicitamente di batterie per immagazzinare energia elettrica. Non 
so... magari quel che usi per leggere i newsgroup ha incasinato la 
struttura di questo thread facendo apparire il mio post come una 
risposta diretta a te. A tal proposito devo dire che i miei calcoli non 
sono proprio esatti perché non ho considerato la produzione elettrica a 
potenza ridotta nei rimanenti 9 mesi all'anno... considerando anche 
quella si potrebbe scendere un po' dai 10 kW di pannelli fotovoltaici.
A proposito di energia prodotta da fonti rinnovabili e pompata in rete 
anziché essere accumulata mi viene in mente che tempo fa su un sito che 
parla di biogas ho letto di una fattoria non mi ricordo più dove che 
ricava biogas dal letame e lo usa per alimentare una turbina collegata 
ad un alternatore asincrono trifase usato per pompare potenza nella rete 
di distribuzione (specifico asincrono perché è la soluzione più semplice 
ed economica per pompare potenza attiva in una rete elettrica 
pre-esistente).

 pre-esistente).
A proposito di trifase asincrono, ne avevo parlato due anni fa 
con un amico Ing meccanico a proposito di una piccola turbina ad 
acqua (che volevamo calare nel mio ruscello), ma alla fine, 
considerate prevalenze e portate esigue, mi disse che il costo 
iniziale per quanto ridotto all'osso e usando alternatore usato 
da camion, non sarebbe stato ripagato in tempi umani dato il 
costo esiguo della bolletta elettrica.
Cmq, una cosa mi urta in modo notevole della generazione 
personale di energia elettrica : che la tariffa la facciano loro 
senza neppure una parvenza di contrattazione o asta, o 
quantomeno la possibilità di venderla a terzi, migliori 
offerenti, per i fatti propri (infrastruttura permettendo).
Nel senso che mi sta benissimo ogni sorta di vincolo su 
emissioni, inquinamento, sicurezza etc etc, dato che faresti 
un'attività commerciale a tutti gli effetti, che devono 
quantomeno essere non minori di quelle a cui sottostà l'Enel 
stesso o chi per esso, ma il discorso della tariffa decisa 
insindacabilmente mi pare molto poco in sintonia con le 
argomentazioni di molti che pure si proclamano liberali e 
liberisti e che poi, se si intacca una posizione di privilegio 
monopolistico, sono subito pronti a mettere paletti agli altri.
ciao
Soviet_Mario

 monopolistico, sono subito pronti a mettere paletti agli altri.
Per produrre elettricità e venderla usi la loro infrastruttura, che ha 
costi di gestione mostruosi (basta pensare alle competenze e 
l'organizzazione richieste per la riaccensione della rete in caso di 
black-out come quello del 2003), ed è ovvio che bisogna sottostare alle 
loro regole. Voler decidere la tariffa di vendita sarebbe un po' come 
essere ospiti in casa di amici e voler dettare regole.

 
CUT all

 trifase ?
Tutto č fattibile entro certi limiti... Anni che furono per ottenere 
energia trifase da monofase si accoppiavano meccanicamente un motore 
asincrono monofase con un alternatore sincrono trifase e li si faceva 
girare. La frequenza che si puň ottnere cosě č sempre minore di quella 
di rete e quanto minore dipende da quanto č piů potente il motore 
monofase dell'alternatore trifase e varia in base al carico elettrico 
trifase. La tensione trifase di uscita si regolava aumentando o 
diminuendo la corrente continua che alimenta il rotore dell'alternatore.
Questo sistema ha lo svantaggio di essere rumoroso, poco preciso in 
tensione e frequenza e molto ingombrante. Ha il vantaggio di poter 
generare una cospicua potenza reattiva rispetto alla soluzione successiva.
Attualmente si realizzano convertitore CA/CA tipo quelli dentro i 
climatizzatori inverter. In pratica c'č un primo stadio di tipo boost 
che serve ad assorbire una corrente sinusoidale dalla rete monofase 
anziché impulsiva come la assorbirebbe lo stadio successivo: un ponte 
raddrizzatore per passare da CA a CC. Poi c'č un inverter trifase che 
genera la terna trifase desiderata partendo dalla CC e modulandola in 
modo efficiente mediante onde quadre in alta frequenza di cui si varia 
il duty cicle...
Questa soluzione genera una terna trifase precisa in tensione e 
corrente, ma č costosa, si rompe in caso di carichi capacitivi a meno 
che non sia specificamente progettata, i componenti di uscita vanno 
dimensionati sulla potenza apparente e non su quella attiva. La potenza 
apparente č (P.attiva^2 + P.reattiva^2)^0,5.
La soluzione piů economica č richiedere un cambio di utenza all'ENEL.
La conversione monofase/trifase č attuata dove non altrimenti possibile: 
paesi che alimentano fino a potenze enormi in monofase, climatizzatori, 
trazione ferroviaria (i treni sono alimentati in CC perché č il sistema 
piů efficiente per trasportare energia su un filo piů i binari non c'č, 
infatti, potenza reattiva in CC. Portare in giro due line aeree piů i 
binari č stato storicamente tentato, ma era un casino impressionante, 
soprattutto agli scambi e l'alimentazione monofase non č efficiente per 
la potenza pulsante e perché bisogna portarsi a spasso pure la potenza 
reattiva che non seve a niente).

andre...@nospam-inwind.it
 ha scritto:
Ahimè, alcuni dei termini "gergali" elettrotecnici o elettrici 
neppure li conosco (ad esempio, non so cosa sia il boost né un 
duty cycle .... ma non spiegarmeli nemmeno perché probabilmente 
non coglierei :-().
Robustezza a parte, ti chiedo un parere (anche se non ho al 
momento in progetto di rispolverare la vecchia idea dello 
sfruttamento del ruscello) :
A parità di coppia motrice, il generatore trifase che hai 
suggerito è tanto più efficiente dell'alternatore normale da 
camion da giustificare le varie conversioni di corrente e la 
costruzione degli elementi in più ? (Per quanto riguarda il 
metodo, in effetti non posso capire bene la soluzione 
elettronica con onde quadre, alta frequenza, etc, e non so se i 
problemi che dici dei carichi capacitivi possano entrare in 
gioco per un'utenza domestica .... certo che l'accoppiamento 
meccanico di un motore e generatore addizionale mi sembra 
laborioso).
E, robustezza a parte, che altri vantaggi ha il motore asincrono 
fatto lavorare come alternatore rispetto ad un alternatore 
"normale" ?
ciao
Soviet_Mario

 CUT all
Ciao
Patrizio
 
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Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

 lavorare come alternatore rispetto ad un alternatore "normale" ?
Il sincrono è ideale per generare energia elettrica a "isola".
L'asincrono è ideale per generare energia e pomparla in rete.
per pompare in rete bisogna...
SINCRONO:
1)portare il rotore ad una velocità di rotazione stabile tale che in 
uscita si ottengano 50Hz +- 1Hz (si capirà poi il perché)
2)il regolatore della corrente di eccitazione deve portare la tensione 
di uscita ad una tensione leggermente superiore alla tensione di rete
3)Bisogna sincronizzare la tensione locale con la tensione di rete e per 
fare ciò si può usare un metodo abbastanza semplice: con un alternatore 
trifase si collega un interruttore a 3 vie tra l'uscita dell'alternatore 
e le tre fasi della rete elettrica, si mette in parallelo ad ogni 
contatto inizialmente aperto una lampadina. Queste si accenderanno e 
spegneranno con una frequenza che è la differenza tra la frequenza di 
rete e la frequenza locale. Quando sono tutte e tre spente, si chiude 
l'interruttore. Con un monofase si collega un filo al neutro della rete 
elettrica, tra la fase e l'altro capo dell'interruttore si pone un 
interruttore unipolare e lo si chiude quando la lampadina è spenta.
Se non si sincronizza, sciopa! Questo è ciò che fanno le centrali 
elettriche quando vengono connesse alla rete.
Questa procedura laboriosa è ripagata dal fatto che l'alternatore 
sincrono è in grado di produrre anche potenza reattiva.
ASINCRONO:
1)accendere il motore
2)collegare il generatore meccanico al motore
Questa semplicità si paga col fatto che l'asincrono assorbe potenza 
reattiva (cioè fa passare più corrente di quanto serva nell'impianto), 
ma si può risolvere rinfasandolo come si fa quando è usato come motore 
(non il condensatore nei motori monofase... quello serve solo per avviarli)
Per usare l'alternatore come generatore isolato bisogna...
SINCRONO:
1)portare il rotore ad una velocità di rotazione stabile tale che in 
uscita si ottengano circa 50Hz
2)il regolatore della corrente di eccitazione deve portare la tensione 
di uscita alla tensione nominale
Quando si applica un carico elettrico la tensione di uscita cala, il 
regolatore risponde aumentando la corrente di eccitazione, che aumenta 
la coppia assorbita dall'albero motore che tende a rallentare la 
rotazione e far calare la frequenza di uscita per cui nei gruppi 
elettrogeni il controllore della frequenza accelera il motore e nella 
tua diga il controllore dovrebbe regolare la portata in modo da dare più 
potenza meccanica.
ASINCRONO:
Auguri!
PS: certo che con la chimica non c'entra più niente questo post, ma qui 
dentro te lo puoi permettere e nessuno ti bacchetterà! :-P

 con uno strato superficiale metallico), hai un motore asincrono
Non lo stesso tipo. Il rotore per passare da sincrono ad asincrono 
andrebbe proprio sostituito.

 acqua, come si è detto sovradimensionati.
 I progetti che conoscevo io (in Svizzera,ad es.) usano un sistema integrato
di pannelli solari + pompe di calore con sonde geotermiche.Il concetto è
molto interessante dal punto di vista dell'efficienza e dell'economicità per
una serie di motivi.Primo:l'eccesso di calore non sfruttato in estate viene
"riscaldato" in profondità e lo si rende utile per i periodi freddi (questo
permette elevatissimi risparmi ed efficienze energetiche);secondo,d'estate
si possono usare usare solo i pannelli solari e lasciare "spenta" la pompa
di calore (che chiaramente richiede energia elettrica con Cop circa
superiore a 4 ).Terzo,durante i periodi caldi la macchina può essere
invertita ed essere usata come condizionatore per il raffrescamento
estivo.Ad es.:
http://www.leee.supsi.ch/leee/Pubblicazioni/Geotermia%20-%20Pompe%20di%20cal
ore/Final%20Report/(2005)%20Mesure%20des%20performances%20thermiques%20d%E2%
80%99une%20pompe%20%C3%A0%20chaleur%20coupl%C3%A9e%20sur%20des%20sondes%20g%
C3%A9othermiques%20%C3%A0%20Lugano%20(TI)%20-%20Rapport%20final/h-riassunto.
pdf