Stihl punta forte su un’ampia gamma di attrezzature professionali a batteria. Agli ioni di Litio.
Lo stoccaggio e lo sfruttamento dell’energia in forma elettrica ha da sempre moltissimi pregi, ma un unico, grave limite, tuttora non completamente risolto: la capacità di accumulo. Le batterie agli ioni di Litio (Li-ion) hanno comportato di recente un importante progresso in tal senso, e si sono pertanto moltiplicate le applicazioni che le adottano; macchine (in senso lato, quindi non solo automobili) che fino a pochi anni fa erano dotate di un motore a scoppio, ora possono essere proficuamente azionate da un motore elettrico alimentato a batteria. Se inizialmente tale upgrade è stato limitato alle attrezzature di tipo hobbistico o al massimo a quelle semi-professionali, con l’affinarsi della tecnologia le potenze erogabili (e le capacità di accumulo) di queste batterie sono aumentate, sino ad un livello tale da poter essere impiegate anche per applicazioni di tipo professionale. Il settore dell’ utensileria a mano, ad esempio, si è pienamente avvalso di questa opportunità, e ora anche nell’ambito della manutenzione del verde sono comparse diverse gamme di attrezzature mosse da motore elettrico alimentato da battery-pack agli ioni di Litio.
È anche vero che il motore elettrico (alimentato dalla tensione di rete) da molto tempo è montato sulle macchine ad uso manuale, ma l’avvento di valide batterie ha portato ad un’opportunità in più, che comporta diversi vantaggi. Innanzitutto, non c’è più il “fastidio” del cavo, fonte di limitazione nella mobilità e, se di lunghezza considerevole, anche di una tangibile caduta di tensione, con relativa perdita di potenza della macchina; inoltre, l’alimentazione con batterie a bassa tensione (al max 48 V), risolve alla fonte qualsiasi pericolo di folgorazione, che potrebbe verificarsi sia per un insufficiente isolamento dell’attrezzatura (per qualsivoglia ragione, accidentale o dovuta ad usura), sia in caso di taglio del cavo di alimentazione, a volte proprio da parte dell’organo lavorante della macchina.
Le batterie ricaricabili…
Solo da pochi anni, prima con l’avvento delle batterie al Nichel-Cadmio (NiCd), poi con quelle al Nichel Metallo Idruro (NiMH) e infine con quelle agli ioni di Litio è stato possibile mettere a punto delle attrezzature elettriche svincolate dalla necessità di un costante collegamento alla rete. Le comuni batterie al piombo-acido, impiegate da molte decine di anni soffrono tuttora di svariati problemi, tra cui quello di un peso notevole in relazione alla loro capacità di fornire corrente. L’avvento delle batterie NiCd ha di fatto portato ad una rivoluzione: si tratta infatti di batterie con una vita molto lunga (fino a 1500 cicli di carica/scarica completi), ma che risentono in modo notevole del cosiddetto “effetto memoria”. In pratica, se ripetutamente caricate prima che la loro carica sia completamente esaurita, possono essere sfruttate solo per la quantità di energia accumulata nell’ultima ricarica. Ad esempio, se una batteria (completamente carica) viene sfruttata per il 60% della sua capacità e viene poi ricaricata, nel ciclo successivo il 40% della sua energia non viene “riconosciuta” ed è inutilizzabile. Per un’operatività corretta occorre quindi sfruttare regolarmente tutta la capacità della batteria NiCd. Tra l’altro, questo tipo di accumulatore se non correttamente smaltito a fine vita è estremamente nocivo per l’ambiente, al punto che una specifica direttiva europea (2002/95/CE) ha vietato dal luglio 2006 la produzione di batterie NiCd. Le batterie NiMH hanno rappresentato un’evoluzione delle NiCd: hanno una densità energetica superiore del 30-40% e risentono meno dell’effetto memoria.
… e l’avvento delle Li-ion
Solo con la recente comparsa delle batterie agli ioni di Litio si è avuta però una vera svolta: il fastidioso effetto memoria è stato praticamente annullato e anche la densità energetica, il numero di cicli di carica-scarica e le prestazioni complessive sono significativamente migliori dei precedenti tipi di batterie ricaricabili. A riposo, questo tipo di batterie perde lentamente la carica, ad un tasso di solo il 5% circa mensile, sorprendentemente meno del 30% delle NiMH e al 20% delle NiCd; inoltre, sono in grado di sviluppare potenze elevate a fronte di pesi piuttosto contenuti. Il battery-pack Stihl AP 160 è in grado di erogare per un’ora una potenza nominale di 160 W, a fronte di una massa di soli 1,7 kg. L’unico concreto svantaggio delle batterie Li-ion è che si degradano anche se non vengono impiegate: in pratica, come ad es. i farmaci o quasi tutti gli alimenti, hanno una sorta di “scadenza” definita, indipendentemente dall’intensità di impiego, cioè dal numero di cicli di carica/scarica cui sono sottoposte. Peraltro, sulla rapidità di invecchiamento incide la temperatura e il livello di carica durante la conservazione. Le condizioni peggiori si verificano a batteria completamente carica e temperature elevate. In ogni caso, se tenuta a temperatura ambiente, una batteria agli ioni di litio ha una durata massima di 2-3 anni: tale limite viene raramente ricordato, ma si può comunque migliorare molto la situazione conservando in frigorifero (o addirittura in freezer) le batterie non utilizzate, con l’accortezza di non stoccarle con un’elevata carica residua. Prima di rimetterle in esercizio, è opportuno far riacquistare lentamente alle batterie il normale stato; a tale proposito, è sufficiente estrarre la batteria dal frigorifero/freezer e lasciarla per circa 24 ore a temperatura ambiente, prima di sottoporla al ciclo di carica. Il freddo fa bene, ma non troppo! Infatti, se portate al punto di congelamento, le batterie Li-ion potrebbero diventare inutilizzabili. In realtà, nella maggior parte dei casi non si corrono rischi fino a -40 °C; considerando che la temperatura minima che si può raggiungere dalla maggior parte dei freezer casalinghi è di circa -18/24° C, il pericolo è scongiurato e la vita utile delle batterie refrigerate risulta essere in definitiva di qualche decennio.
Il marchio “Lithium-ion-Pro” contraddistingue l’accumulatore a celle agli ioni di Litio che alimenta le nuove attrezzature Stihl; si tratta di un battery-pack “intelligente”, perchè incorpora un circuito elettronico di monitoraggio della tensione, che attiva una lenta auto-scarica se è a riposo, mentre quando eroga corrente provvede a interrompere l’alimentazione se si scende sotto un voltaggio predefinito, al fine di evitare danni irreversibili. Inoltre, l’elettronica controlla anche la tensione delle singole celle, realizza il reciproco riconoscimento e identificazione tra attrezzatura e batteria e monitora l’assorbimento, fermando il motore elettrico se si supera una determinata soglia (ad es. se si bloccano i coltelli del tosasiepi per un sovraccarico). Infine, interviene anche in caso di surriscaldamento. Al momento, sono disponibili 3 versioni del battery-pack: pur caratterizzate dalla medesima tensione di 36 V, il modello AP 80 (della massa di 1,1 kg) prevede 18 elementi al litio per una capacità di 2,1 Ah, che corrispondono nominalmente a 76 Wh; l’AP120 (1,6 kg), di media capacità, è dotato di 30 elementi e garantisce 3,3 Ah che corrispondono a 119 Wh; infine la versione più performante (AP160, 1,7 kg) ha parimenti 30 elementi, che però sono più efficienti, per una capacità complessiva di 4,5 Ah, cui corrispondono 162 Wh. Le migliori prestazioni in termini di carica e di energia erogata migliorano non solo logicamente l’autonomia di lavoro, ma producono anche un aumento della corrente massima di spunto erogabile dalla batteria, che si traduce in un incremento della coppia massima che il motore elettrico può sviluppare.
La prova
Per “mettere alla frusta” i nuovi battery-pack, saggiandone le prestazioni, è stato scelto il soffiatore BGA85, perché senza dubbio è l’attrezzatura che per il suo impiego tipico richiede in modo pressoché continuativo la massima potenza. Si tratta di una macchina che a priori produce una minor rumorosità dell’ analoga versione con motore a scoppio; ne è quindi particolarmente indicato l’uso in zone residenziali. Inoltre, il soffiatore ha una massa di soli 3,2 kg (senza batteria), e produce una portata d’aria max di 715 m3/h (con batteria AP160) a fronte di una velocità di uscita alla bocca del condotto di 46 m/s (oltre 165 km/h). Per il confronto prestazionale in termini di soffiatura è stato selezionato il modello BG 56, equipaggiato con motore a scoppio a due tempi, che è la macchina più simile in termini di prezzo e performance. Il propulsore è ovviamente monocilindrico da 27,2 cm3 e a controllo elettronico, in grado di produrre una portata d’aria massima di 730 m3/h alla velocità di 64 m/s (230 km/h circa) grazie alla presenza di un ugello strozzatore tondo. Senza tale accessorio, la velocità dell’aria è paragonabile a quella del modello a batteria.
Il confronto è stato effettuato presso la sede della Stihl Italia a Cavenago (MI), ponendo i due soffiatori con l’acceleratore al massimo, facendoli funzionare in continuo finché la batteria AP 160 installata sul modello elettrico non avesse raggiunto il punto di interruzione del funzionamento, comandato dal circuito elettronico dedicato. In tali condizioni, il lavoro dei due soffiatori è continuato per 11,3 min, durante il quale la macchina a motore ha consumato 110 cm³ di miscela. In prima approssimazione, 11,3 min potrebbero apparire un tempo breve; occorre però sottolineare che l’impiego del soffiatore prevede normalmente dei brevi periodi di pausa (ad es. per gli spostamenti dell’addetto), e parimenti non è richiesta per l’intero tempo di funzionamento la massima potenza. La presenza di un acceleratore che è sembrato ben modulabile e un po’ di esperienza da parte dell’operatore nell’evitare consumi di corrente improduttivi possono senza dubbio portare ad un raddoppio dell’autonomia dell’attrezzatura. Inoltre, è importante precisare che la prova è stata eseguita con un accumulatore nuovo, al suo primo ciclo di scarica; è noto (e ciò vale ad es. anche per le batterie dei telefoni cellulari) che gli accumulatori Li-ion nei loro primi cicli di lavoro non sono in grado di offrire il 100% della capacità, perché tipicamente hanno bisogno di essere sottoposti a 5-10 routine complete di carica/scarica prima di ottenere tutto il loro potenziale. In linea di massima, da nuovi riescono a rendere disponibile circa l’80% della loro capacità massima. Se installata su motosega, tagliabordi, tosasiepi o tagliaerba, considerando le tipiche modalità d’uso l’autonomia della batteria provata sarebbe senza dubbio maggiore. Il calcolo economico (vedi box) depone in modo interessante a favore del soffiatore a batteria rispetto a quello dotato di motore a scoppio; e così presumibilmente anche per l’intera gamma di attrezzature Stihl e Viking a batteria.
Estratto dall’ articolo di Domenico Pessina e Davide Facchinetti, pubblicato su Macchine Agricole marzo 2011.
