Case Study: perché conviene


ESEMBIO DI ANALISI ECONOMICA NELLA SOSTITUZIONE DI BATTERIA PIOMBO CON UNA LITIO

Per valutare meglio l’opportunità di sostituire il parco batterie al piombo con quello litio sui veicoli AGV (veicoli a guida autonoma per il trasporto nelle fabbriche), sono state fatte alcune valutazioni sul punto di pareggio dei costi di esercizio tra batterie al litio e batterie al piombo.

Nella seguente analisi sono stati confrontati principalmente tre componenti:

  • Costo iniziale e vita operativa della batteria
  • Efficienza di ricarica e consumi energetici nel servizio
  • Peso e portata del AGV
  • tempi di manutenzione

 

Esistono altri vantaggi competitivi indiretti, quali la minore usura delle parti meccaniche dei AGV grazie al minor peso, che non sono state valutate ma che comunque rappresentano un vantaggio a favore della batteria Litio.

Di seguito la tabella con i parametri utilizzati nei calcoli:

batteria per AGV LiPo 60AH96V Piombo 250Ah 96V
costo iniziale batteria € 8.200,00 € 3.000,00
vita utile batteria anni 5 3
peso kg 75 700
efficienza di ricarica % 90% 50%

Si noti che è stata fatta la ottimistica ipotesi che le batterie al piombo abbiano una vita utile di 3 anni; questo per evitare errori di valutazione anche nella peggiore delle ipotesi.

 

VALUTAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI

Un grande vantaggio delle batterie Litio è l’efficienza del processo carica-scarica che raggiunge il 90% ed oltre. Ciò significa che oltre il 90% dell’energia che viene immessa può essere riutilizzata durante la scarica.

Nelle batterie al piombo questa efficienza non supera il 50% soprattutto quando vengono caricate per tempi brevi (per riferimenti vedere, ad esempio: http://large.stanford.edu/courses/2010/ph240/sun1/)

In base ai dati forniti, un AGV esegue in media 20 cicli al giorno ciascun ciclo utilizza 20Ah quindi il consumo giornaliero dalla batteria, di ogni AGV risulta:

20*20Ah*96V=38,5kWh

Per caricare questa quantità di energia da rete, si utilizzano:

38,5kWh/0,9= 42,8kWh CON BATTERIE LITIO

38,5kWh/0,5= 77,0kWh CON BATTERIE PIOMBO

il risparmio di energia in ricarica utilizzando batterie litio è 34,2 kWh/giorno pari a 6,15 €/giorno circa (con 0,18€/kWh) per ogni TGV

Si sottolinea che l’alta efficienza di carica si ottiene solamente con batterie Litio polimeriche a bassissima impedenza interna e ad  alta capacità di carica come quelle utilizzate da VOLTMEC.

Un altro considerevole risparmio deriva dalla riduzione di peso, infatti un AGV con batterie al litio ha un minor peso di circa 600kg (sostituzione di una batteria 250Ah piombo con una LiPo 60AH96V), stimando una percorrenza di 50km/giorno ed un consumo di 0,22kWh/ton*km si ha un risparmio di energia pari a:

0,6ton*50km*0,22kWh/ton*km = 6,6kWh pari a un risparmio di 1,2€/giorno (con 0,18€/kWh) per ogni AGV

 

VALUTAZIONE DEI COSTI DI MANUTENZIONE

Le batterie al litio sono esenti da manutenzione.

Le batterie al piombo richiedono un periodico rabbocco dell’elettrolito, supponendo di dover operare un rabbocco al giorno della durata di 15 min, si ha un costo giornaliero per il rabbocco pari a:

0,25ore*25,00€= 6,25€/giorno di maggior costo delle batterie piombo (senza considerare il fermo-macchina) per ogni TGV

 

Graficando  il costo di esercizio delle batterie litio e piombo è possibile determinare il punto di pareggio e visualizzare i vantaggi economici della batteria litio rispetto a quella piombo.

 

Dai grafici si evince che:

-IL PUNTO DI PAREGGIO E’ PARI O INFERIORE A DUE ANNI

-IL RISPARMIO DI ESERCIZIO E’ DI OLTRE 15.000€ DOPO 10 ANNI