Batterie LiFePO4: litio ferro fosfato

La scelta delle batterie

Quando si parla di batterie servizi in particolare, si entra sempre in una fase di dubbi che occupano le notti dello sventurato armatore.
Una volta il problema non si poneva, poiché l’unica scelta erano le classiche batterie al piombo acido: servizi o avviamento motore non faceva differenza.
Poi con gli anni sono entrate a far parte dei sogni erotici armatoriali le ben note AGM o quelle al Gel; queste ultime in particolare le scegliemmo per la nostra cara Yakamoz, in quanto l’esigenza di sicurezza era la priorità.

Batterie al piombo, gel e agm

Difatti le batterie al piombo acido classiche presentavano i seguenti svantaggi e rischi:

1. Emissione di gas infiammabili (idrogeno e ossigeno)
Anche con batterie sigillate (VRLA), non si elimina del tutto

• Durante la carica, le batterie al piombo-acido producono idrogeno (H₂) e ossigeno (O₂).
• L’idrogeno è altamente infiammabile e può formare miscele esplosive con l’aria.
  
• In un ambiente chiuso o poco ventilato, come un gavone, c’è il rischio di esplosione se si accumula gas e scocca una scintilla (es. da un interruttore o dal caricabatterie).
  

2. Perdita di acido solforico
Particolarmente per le batterie “aperte” (non sigillate)
Il liquido elettrolitico è corrosivo e, se la batteria si inclina o si danneggia, può fuoriuscire.
L’acido può:

• Corrodere strutture metalliche (e nel nostro caso l’alluminio stesso 😅).
  
• Danneggiare legno, tessuti, pompe, ecc.
  
• Causare ustioni chimiche a chi lo tocca.

Va detto che le batterie sigillate evitano questo problema quasi totalmente, salvo in caso di rottura o eccessivo sovraccarico.

3. Peso e bilanciamento

• Le batterie al piombo sono molto pesanti.
  
• Un posizionamento sbagliato può sbilanciare la barca, influenzando assetto e prestazioni.
  
• In caso di impatto o onde forti, una batteria mal fissata può muoversi e causare danni meccanici o cortocircuiti.

4. Rischi elettrici e cortocircuiti

• Il contenuto energetico è elevato: in caso di corto circuito, si generano archi elettrici molto potenti.
  
• Possono fondere cavi, provocare incendi, o bruciare strumenti elettronici.
  
• Le batterie sigillate, se danneggiate internamente, possono anche esplodere per sovrapressione.

5. Sensibilità a scarica profonda

• Le batterie al piombo non tollerano bene scariche profonde, specie quelle da avviamento.
  
• Una scarica eccessiva può danneggiarle irreversibilmente, lasciando la barca senza servizi (radio, pompe sentina, avviamento motore ecc.).

6. Rischi ulteriori nel contesto marino

In barca, i movimenti, la salsedine, l’umidità e la scarsa ventilazione amplificano questi problemi:

• Salsedine = favorisce cortocircuiti e corrosione.
  
• Gavoni chiusi = accumulo gas.
  
• Impossibilità di intervento immediato in caso di incendio.

7. Durata e altre caratteristiche

• 300-500 cicli di ricarica
  
• Profondità di scarica: <50%
  
• Efficienza: 70-85%

8. Vantaggi

• Costo iniziale basso
  
• Riciclo ottimo e diffuso
  
• Sistemi di ricarica classici e poco tecnologici e dunque economici

9. Differenza con le Gel/AGM

Come premessa iniziale e per sintetizzare le differenze, di fatto queste risultano essere:

• più sicure e sigillate
• nessuna manutenzione
• più resistenti alle vibrazioni
• soffrono meno l’autoscarica
• miglior conservazione a riposo
• miglior ciclo di vita (fino al doppio in uso corretto)

Ma per contro:

• sono più sensibili al sovraccarico
• la scarica profonda rimane dannosa (GEL più tolleranti)
• meno adatte per avviamento (GEL: corrente di spunto bassa)
• più costose

Batterie al Litio Ferro Fosfato (LiFePO4)

E arriviamo dunque alle batterie da noi scelte oggi i cui vantaggi si possono riassumere in:

• Lunga durata: 2000–7000 cicli, a seconda della profondità di scarica e uso.
• Scarica profonda tollerata: possono essere scaricate fino all’80-90% senza danni significativi.
• Alta efficienza: rendimento superiore al 95% in carica/scarica.
• Nessuna manutenzione: sono sigillate e non richiedono interventi.
• Alta densità energetica: più leggere e compatte rispetto al piombo.
• Sicurezza chimica elevata: il litio ferro fosfato è più stabile di altri tipi di litio.
• Ampio intervallo termico operativo: funzionano bene tra -20°C e +60°C. (Ma la ricarica non può avvenire sotto i 0°: difficile si arrivi a tali temperature in quanto all’interno della barca a sua volta riscaldata).
• Ricarica veloce: possono essere caricate molto più rapidamente delle batterie al piombo.

Rischi e Svantaggi

• Costo iniziale alto: anche se nel lungo periodo il costo per ciclo è inferiore.
• Richiedono BMS (Battery Management System): per garantire sicurezza e longevità.
• Sensibili a sovraccarichi e scariche eccessive: senza BMS possono essere danneggiate.
• Riciclo meno diffuso: nonostante siano meno inquinanti, i processi di riciclo sono ancora in fase di sviluppo.
• Più vulnerabili a danni fisici: possono essere pericolose se perforate o schiacciate.
• Incompatibilità con vecchi caricabatterie: servono caricabatterie specifici per il litio.

Fin qui le differenze tecniche, come dire “senza anima”; ma fra poco vi dirò della reale vita di tutti i giorni per gente che come noi ci vivrà in barca.

Giorgio e la GRG batterie

E qui entriamo nella favola del nostro 3R Project che a quanto pare è una calamita di splendide e altruistiche persone.
Circa 2 anni fa ci contatta spontaneamente Giorgio Pellavio e con nostra immensa e graditissima sorpresa ci scrive la mail che segue, concedendoci la cortesia di pubblicarla integralmente:
“Sono Giorgio, classe 1961, appassionato di vela e proprietario di un Westerly Corsair 36.
Vi seguo (e vi ammiro) da sempre (credo di avere tutti i vostri libri).
Veniamo al dunque: io sono un imprenditore (non fatevi idee sbagliate, non sono ricco, anzi 😉 ).
Ho una piccola ditta che tratta batterie al piombo (avviamento, industriali, per antifurto, un po’ tutte insomma). Penso che in un prossimo futuro voi abbiate bisogno di batterie per attrezzare REBOUND, giusto? Se è così e se è nelle mie possibilità vorrei fornirvele io. Fatemi sapere se siete interessati.
Ovviamente fornitura a titolo gratuito.
Un caro saluto
Giorgio”

Ora potrete immaginare come ci siamo sentiti; un misto di sensazioni difficili da spiegare e sceglierne la precedenza su un’ipotetica scala di valori.
Tra tutte forse la consapevolezza di aver sparso correttamente, negli anni, i nostri umili semi di autenticità, in un ambiente dove si tende a sentirsi e mostrarsi supereroi; anzi forse ci sentiamo più antieroi che altro, o meglio, come spesso tendo a sottolineare, “persone normali che hanno fatto scelte diverse”.
E leggere di un essere umano a noi fino a quel giorno sconosciuto che addirittura si mette a disposizione nell’aiutarci economicamente, senza se e senza ma, ebbene signore e signori, ci ha lasciati senza parole. E chapeau a Giorgio: crediamo fermamente io e Başak che non vi sia nessun particolare merito in noi e la nostra storia o lo stesso 3R Project; qui gli unici meriti risiedono nello spirito marinaio delle persone che ci stanno aiutando, così come nel nuovo amico; quello spirito di marineria oramai troppo spesso perduto e di cui fantasticavamo insieme agli scritti di Moitessier.
Per cui a noi non resta che farci da parte e accendere un unico riflettore su di te Giorgio e sul tuo averci dimostrato quanto ancora oggi si possa “essere umani”, veri marinai e come i soldi abbiano sì importanza, ma mai quanto l’impagabile necessità di lasciare un segno; nella storia, anche se fosse la semplice storia di due ragazzi (non più tanto tali) come noi e nel nostro sogno.
Grazie Giorgio, di cuore.

Inutile dire che la GRG Batterie sia entrata a pieno titolo tra i nostri sponsor e che si metterà a disposizione di chiunque passi attraverso il 3R Project, per riservare un occhio di riguardo e soprattutto tanta professionalità. Garantito.

La scelta delle batterie LiFePO4

Un ovvio aspetto che ci ha ulteriormente sorpresi è stato l’impegno economico offerto dal buon Giorgio, in quanto essendo lui ben consapevole delle dimensioni di una barca come Rebound e delle possibili necessità dei servizi, il numero di batterie o la tipologia, avrebbero portato a un totale importante; e purtroppo così è stato. Purtroppo in quanto ci siamo visti a dover scegliere il meglio per Rebound così come stabilito sin dall’inizio dell’avventura. E questo “meglio” in termini di batterie ha coinciso con le batterie LiFePO4, o più diffusamente chiamate litio-ferro-fosfato.
È vero, l’alternativa sarebbero state numerose batterie al Gel o in AGM che di fatto non sarebbero costate molto meno; oltretutto in fase di decisione ci siamo anche rimessi nelle mani di Giorgio, pronti ad accettare qualsiasi sua concessione di buon grado; ma lui non ha voluto sentir storie ed ha sposato in toto la nostra strategia. Ancora wow! E un grazie enorme per averci permesso di sposare questa tecnologia estremamente avanzata e con dei vantaggi enormi rispetto alle altre batterie.

Come sovente dobbiamo ringraziare anche Manuel di Lucidivia.com, il quale sin dalle origini del 3R Project ha spinto verso le litio-ferro-fosfato; e considerando che è il padrino di Rebound, ha sempre fornito valutazioni strategiche come se la barca fosse sua.
All’inizio devo confessarlo ero molto scettico; a volte mi faccio prendere dalla sindrome del “vecchio bacucco” affezionato al conosciuto, al già sperimentato, a tratti refrattario “a queste diavolerie tecnologiche” (doppiatemi con la voce del nonno brontolone, per rendere meglio l’esclamazione). Ma poi il buon senso viene in aiuto e supportato anche da una disamina tecnica, a braccetto con Manuel, alla fine abbiamo compreso che era giunta l’ora di fare un passo avanti… nel presente.
Il vero scoglio e timore era la paura generata da quanto sta accadendo con i veicoli elettrici e le frequenti esplosioni e incendi indomabili; salvo poi scoprire che lì si utilizzano le batterie agli ioni di lito, che è tutt’altra cosa rispetto alle LiFePO4 (4 sta per il numero di molecole di ossigeno): quest’ultime non esplodono e non possono andare a fuoco da sole; o meglio “La certificazione delle celle – parlo delle Victron – impone che in caso di malfunzionamento interno (vedi 1000 ipotesi) la stessa non prenda fuoco come la Li-Ion ed infatti (dicono) emette “solo” fumo”. Punto!
L’altro punto riguardava l’apparato elettronico da abbinare per la corretta gestione, quando con le classiche gel nulla serviva allo scopo: e sì, lo devo ammettere, ancora oggi nutro forti perplessità su questi giocattoli, poiché da loro in pratica dipende il corretto funzionamento delle batterie. E io “odio dipendere dalla tecnologia” (continuate a doppiare il nonno che è in me, sempre in agguato). Nonostante le continue rassicurazioni del povero e paziente Manuel sull’affidabilità del tutto, eccetera, eccetera.

Pertanto dopo i non pochi dubbi, abbiamo dato il via a Giorgio per questo salto nel buio della nostra mente.

Victron LiFePO4 330Ah

E se top deve essere che lo sia davvero! Più che altro è stata l’altra raccomandazione di Manuel in termini di garanzie e sicurezza: le Victron sono il top della tecnologia, sottolineando sempre di diffidare delle “cinesate”; cosa che estendo di cuore a tutti, in quanto su certe cose non si scherza. Benché conosciamo diversi amici che hanno voluto rischiare e dopo diversi anni confermano la buona scelta. Ma è un po’ come giocare alla roulette russa e noi non saremo mai fra questi.

Avendo fatto una stima dei nostri consumi e esigenze, il conto portava ad almeno 1000Ah di pacco servizi; Yakamoz ne portava 440Ah e stavamo un po’ stretti considerando che non avevamo i consumi a cui Rebound sarà destinata. Stavamo stretti in quanto come abbiamo detto nel capitolo dedicato, in realtà dei 440Ah potevamo usufruirne la metà ad essere buoni; cosa che in pratica per una questione prudenziale ci portava sempre a non superare il 35% degli Ah disponibili.
Ecco perché ora almeno 1000Ah considerando le Gel o AGM.
Ma sapete quanto pesano 1000Ah di batterie al piombo? Considerate che una Victron al gel da 110Ah pesa 33Kg. Moltiplichiamo per 10 e otterremo 1100Ah per un totale di 330Kg. di piombo! Cioè oltre 3 quintali di scatole ingombranti che occuperebbero quasi la metà del gavonaggio della dinette, oltre una gestione non indifferente dei pesi, e con una capacità di utilizzo di 550Ah.

Sapete quanto pesano 2 batterie LifePo4 da 330Ah l’una? 30kg! Cioè 60Kg per due batterie dalle dimensioni contenute e che mi consentono di utilizzare il 95% degli Ah, ovvero 627Ah! Tradotto, vittoria schiacciante 6-0 6-0 a favore della tecnologia. Mi costa ammetterlo ma è così.

Ma c’è un altro dettaglio di non poco conto che premia le litio-ferro-fosfato, la disponibilità di energia fino all’ultimo Ah!
Prendiamo ad esempio un frigo a 12 volt, sappiamo che questo lavorerà efficacemente solo se la tensione non scende sotto i 12 volt (le centraline staccano a 11,80 volt); in realtà non è esattamente così, perché all’atto pratico gli occorrono almeno 12,2 volt tra spunto eccetera; quindi se prendiamo una batteria al gel, la quale abbiamo visto può lavorare senza rischi a patto non si scenda sotto il 50% di scarica, ovvero 11,9/12,2 volt, per tenerci in sicurezza non vorremo spingerci oltre il 25/30% di scarica, cioè 12,2/12,5 volt; il che significa che su un pacco batterie da 1000Ah, vorrò/potrò utilizzare per far funzionare correttamente diverse utenze, circa 250/300Ah rispetto al plafond teorico di questi quasi 3 quintali di piombo.
Le litio-ferro-fosfato al contrario, offrono la massima tensione fin quasi all’ultimo Ah: nel mio caso potrò utilizzare almeno 500/550Ah in tutta sicurezza senza cali di prestazioni o danneggiamenti di ogni utenza. Capite che il confronto è imbarazzante: stiamo parlando di un’efficienza energetica corrispondente a quasi 2000Ah delle batterie al piombo che in quel caso si avvicinerebbero alla tonnellata d peso…

Il che ci porta quindi a quello che è l’argomento per noi più importante: l’inquinamento e l’impatto ambientale

Inquinamento e impatto ambientale delle batterie al Gel/Piombo e le LiFePO4

1. Materie prime e produzione
Batterie GEL

• Materiali: piombo, acido solforico, plastica.
  
• Estrazione del piombo = ad alto impatto ambientale (estrazione + fusione).
  
• Alta energia per la fusione e la raffinazione del piombo.
  
• Processo di produzione industrialmente efficiente ma inquinante.

Batterie LiFePO4

• Materiali: litio, ferro, fosforo, grafite, plastica.
  
• Litio e grafite richiedono miniere, ma l’impatto del ferro e fosfato è basso.
  
• Non contiene cobalto o nichel (presenti in altre chimiche litio, più tossici).
  
• Richiede energia nella produzione, ma minore impatto tossico complessivo rispetto al piombo.

Risultato produzione
LiFePO4 meno inquinanti rispetto al piombo se consideriamo:

• assenza di metalli pesanti tossici (come il piombo),
  
• assenza di acido solforico liquido,
  
• chimica più stabile e sicura.

2. Impatto del trasporto (peso)
Peso totale pacco batterie

10x GEL ~300–320 kg
2x LiFePO4 ~60–70 kg

Trasportare 300 kg di batterie piombo richiede molta più energia (in nave, camion, aereo) rispetto a 60 kg di litio.
Più peso = più CO2 emessa nel ciclo di distribuzione.

Risultato trasporto
LiFePO4 molto meno impattanti in termini di CO2 da trasporto.

3. Ciclo di vita (durata)
Durata tipica (cicli a 80% DoD)

GEL 300–500 cicli
LiFePO4 2000–5000 cicli

Quindi:
Per ottenere 2000 cicli reali, avrai bisogno di ricambiare il pacco GEL 4–6 volte.
Il pacco LiFePO4 dura molto di più → meno produzione, meno rifiuti.

Risultato ciclo di vita
Le LiFePO4 vincono nettamente in sostenibilità a lungo termine.

4. Riciclabilità e smaltimento
GEL:

• Il piombo è altamente tossico ma riciclabile fino al 95% (grazie a filiere consolidate).
  
• Acido = pericoloso se disperso.
  
• Il riciclo è energivoro e pericoloso per l’ambiente se non fatto correttamente.

LiFePO4:

• Più sicure da smaltire (chimica non esplosiva, non tossica).
  
• Ma le filiere di riciclo sono meno sviluppate; tuttavia il ciclo di riciclo sta crescendo rapidamente e molti componenti sono già ben riciclabili.
  
• Contengono meno materiali preziosi → economicamente meno “appetibili” da riciclare (oggi).

Risultato riciclo
Oggi: piombo più riciclato, ma con impatto peggiore.
Domani: LiFePO4 più pulite, e filiere di riciclo in forte crescita.

5. Rischi ambientali in caso di incidente o perdita

Per le Gel in caso di rottura avremo fuoriuscita di acido solforico → corrosivo, tossico
Per le LiFePO4 nessuna fuoriuscita pericolosa

Incendio: possibile e rilascio di gas tossici (piombo e acido) per le Gel.
Per le LiFePO4 la combustione è difficile se non impossibile, in quanto chimica stabile

Esplosione gas: possibile (idrogeno in carica errata) per le Gel
Impossibile o molto raro per le LiFePO4

Risultato sicurezza ambientale
LiFePO4 più sicure in ogni scenario (incendi, perdite, urti).

Conclusione finale: chi inquina meno?

Le batterie LiFePO4 inquinano molto meno nell’intero ciclo di vita, anche se oggi sono meno riciclate rispetto al piombo.
Quando consideri prestazioni, durata, sicurezza, peso e frequenza di sostituzione, 2 batterie LiFePO4 sono nettamente superiori alle 10 GEL dal punto di vista ambientale.

Conclusioni personali

Non so cosa ci riserverà il futuro, ma al momento stiamo utilizzando con piena soddisfazione la nuova tecnologia senza rimpianti; e di questo non possiamo che ringraziare ancora una volta Manuel di Lucidivia per la consulenza costante e Giorgio della GRG Batterie per averci permesso con la sua generosità di sentirci un po’ meno nonni.
Grazie, grazie, grazie

E sempre Reuse, Reduce, Rebound!

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