Le batterie al piombo-acido sono una soluzione affidabile e conveniente per lo stoccaggio dell’energia, ampiamente utilizzate in settori come l’automotive e i sistemi di alimentazione di emergenza. Tuttavia, uno dei principali rischi associati a queste batterie è la fuga termica, un fenomeno che può compromettere la sicurezza e la durata del sistema di accumulo. In questo articolo, esploreremo le cause della fuga termica, i suoi effetti e le migliori pratiche per prevenirla.

Cos’è la fuga termica?

La fuga termica è un processo incontrollato in cui la temperatura di una batteria aumenta progressivamente a causa di fattori interni, fino a portare a guasti gravi, perdite di elettrolita o addirittura esplosioni. Il problema si verifica quando il calore generato all’interno della batteria supera la sua capacità di dissipazione, creando un ciclo di surriscaldamento auto-rinforzante. Questo fenomeno è particolarmente critico nelle batterie al piombo-acido sigillate, dove l’assenza di manutenzione diretta rende più difficile identificare segnali precoci di surriscaldamento.

Le principali cause della fuga termica

Per prevenire la fuga termica, è fondamentale comprenderne le cause principali:

1. Sovraccarica della batteria

Il sovraccarico si verifica quando la batteria viene caricata a tensioni superiori a quelle raccomandate. L’energia in eccesso si trasforma in calore, destabilizzando la chimica interna della batteria e avviando un processo di surriscaldamento. Questo accade perché, superata una certa soglia di tensione, l’acqua nell’elettrolita si decompone in idrogeno e ossigeno, aumentando la pressione interna. Nelle batterie VRLA (Valve Regulated Lead-Acid), questo fenomeno può portare a rigonfiamenti e danneggiamenti strutturali.

Dati tecnici:

• La tensione di carica ottimale per una batteria al piombo-acido a 12V varia tra 13,8V e 14,4V a seconda della tecnologia (gel, AGM, piombo liquido).
• Un sovraccarico prolungato oltre i 14,8V può causare un aumento eccessivo della temperatura interna, accelerando la corrosione delle piastre di piombo.

2. Cortocircuiti interni

Un cortocircuito interno si verifica quando il separatore tra le piastre positive e negative della batteria viene danneggiato, creando un contatto diretto tra gli elettrodi. Questo provoca un rapido flusso di corrente, generando calore e aumentando il rischio di fuga termica. Le cause possono essere difetti di fabbricazione, solfatazione avanzata o l’accumulo di detriti metallici.

Dati tecnici:

• Una batteria con un cortocircuito interno presenta una resistenza molto bassa (<0,01Ω), causando un rapido incremento della corrente e della temperatura.
• Le temperature interne possono superare i 80°C in pochi minuti in caso di corto circuito.

3. Essiccazione dell’elettrolita

L’elettrolita è essenziale per il passaggio degli ioni tra le piastre della batteria, garantendo il corretto funzionamento del sistema. Se l’elettrolita evapora a causa di temperature elevate o di un utilizzo prolungato, la capacità di dissipare il calore diminuisce, accelerando l’invecchiamento della batteria e aumentando il rischio di fuga termica.

Dati tecnici:

• Nelle batterie VRLA, una perdita del 20% dell’elettrolita può ridurre la capacità di dissipazione del calore del 50%.
• Temperature operative superiori a 40°C accelerano il tasso di evaporazione dell’elettrolita, riducendo la vita utile della batteria fino al 50%.

Come prevenire la fuga termica nelle batterie al piombo-acido

Per ridurre il rischio di fuga termica, è possibile adottare alcune misure preventive:

1. Gestione della carica

Seguire sempre le specifiche del produttore per la tensione e il tempo di ricarica, evitando sovraccarichi. L’uso di caricabatterie con controllo automatico della tensione e della corrente aiuta a prevenire il sovraccarico.

2. Ispezioni periodiche

Controllare regolarmente le batterie per individuare danni fisici, perdite di elettrolita o segni di corrosione. Le batterie con piastre deformate o segni di rigonfiamento devono essere sostituite immediatamente.

3. Monitoraggio della temperatura

Utilizzare sistemi di monitoraggio per rilevare eventuali aumenti anomali della temperatura. Sensori termici posizionati sui terminali della batteria possono aiutare a prevenire il surriscaldamento.

4. Ventilazione adeguata

Installare le batterie in ambienti ben ventilati per favorire la dissipazione del calore. In sistemi UPS e gruppi di continuità, prevedere ventole di raffreddamento o condotti di aerazione per ridurre il rischio di accumulo termico.

5. Manutenzione regolare

Pulire i terminali e le connessioni per ridurre la resistenza elettrica e prevenire il surriscaldamento. La resistenza elettrica dovuta a terminali ossidati può generare calore aggiuntivo, aumentando il rischio di fuga termica.

Conclusioni

La fuga termica è una delle principali minacce per la sicurezza e l’affidabilità delle batterie al piombo-acido. Comprendere le cause e adottare strategie preventive consente di massimizzare le prestazioni delle batterie e minimizzare i rischi. Con un uso consapevole, un monitoraggio costante e una corretta manutenzione, è possibile garantire maggiore sicurezza e durata ai sistemi di accumulo energetico.

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