Batterie monouso vs batterie ricaricabili nei computer da immersione di Fabrizio Pirrello

01/04/2014

Batterie monouso vs batterie ricaricabili nei computer da immersione di Fabrizio Pirrello


Continuiamo il nostro viaggio all'interno del computer da immersione ed analizziamo il comparto batterie. La scelta tecnica migliore è ovviamente quella di tenere separato il pacco batterie dal resto dell'elettronica per evitare, nel malaugurato caso di allagamento, danni irreversibili al computer da immersione.

Entriamo nel dettaglio della scelta del tipo di alimentazione del computer da immersione. Come in ogni congegno elettronico ovviamente l'assorbimento di potenza determina la scelta pratica/economica del tipo di batterie da impiegare.  Le batterie monouso sono caratterizzate da costo relativamente basso ed in relazione al voltaggio sono generalmente più o meno facilmente reperibili. Le batterie ricaricabili sono invece caratterizzate da costo di acquisto elevato e da qualche difficoltà nell'installazione.

Uno strumento con elevato assorbimento energetico rende poco conveniente economicamente l'utilizzo di batterie monouso e questo è tipico di produttori che utilizzano display a colori e con tecnologia OLED o LED. 

Per oltre 20 anni la Cochran ha disegnato computer da immersione per sè e per altre aziende. Cochran non produce solo computer da immersione commerciali ma è anche il fornitore esclusivo della U.S. Navy e di svariate Marine Militari del blocco NATO.  Lo sforzo progettuale e produttivo della della Cochran è mirato a fornire al subacqueo un prodotto che sia affidabile, relativamente economico, esente da problemi ed al massimo livello in termini di tecnologia. Uno degli sforzi maggiori è stato quello di ridurre al minimo indispensabile l'assorbimento energetico dei computer da immersione per offrire al subacqueo uno strumento con una vita utile delle batterie estremamente lunga.  Semplicemente perchè la preoccupazione dell'autonomia dello strumento non è un fattore da considerare in un computer Cochran durante l'immersione!

Per chi si preoccupa di ridurre l'assorbimento energetico di un computer da immersione la scelta del tipo di display da adottare è un fattore critico di progettazione.

I display OLED ( Organic Light Emitting Diode) hanno un consumo energetico notevolmente più elevato rispetto ai display a LCD ( Liquid Crystal Displays) che hanno invece un consumo prossimo allo zero.  Spesso, infatti, chi adotta I display OLED è anche costretto ad adottare batterie ricaribili per alimentare i propri strumenti elettronici nonostante gli svantaggi che questa scelta comporta.

Partiamo da una considerazione molto importante: a parità di dimensioni una batteria monouso (nuova e fresca) immagazina più energia rispetto ad una batteria ricaricabile (nuova e fresca).

Per i computer da immersione Cochran la strategia resta quella del display LCD e delle batterie monouso.

Quando si decide di adottare il sistema delle batterie ricaricabili ci sono parecchie problematiche da affrontare e risolvere.

Spegnimento improvviso
Le batterie ricaricabili hanno una curva di scarica molto ripida quando si avvicinano alla fine della carica. 
Questo comporta il rischio di un improvviso ed inatteso spegnimento in immersione del computer subacqueo alimentato con batterie ricaricabili. 
Ci sono stati svariati casi di spegnimento improvviso di computer da immersione in occasione di crociere subacquee con immersioni ripetute giornaliere. 
La circostanza sarebbe al tempo stesso frustrante e dispendiosa.
Grazie alla vita molto lunga delle batterie monouso impiegate in parecchi dispositivi da immersione (come Cochran) prima dello spegnimento il subacqueo riceve numerosi avvertimenti come il classico low battery sul display prima che lo strumento cessi di funzionare. In nessun caso si arriva ad uno spegnimento improvviso in assenza di avviso al subacqueo in merito alla necessità di sostituire le batterie monouso. 
Addirittura nei computer subacquei Cochran è possibile leggere il voltaggio delle batterie avendo quindi un'informazione supplementare sulla residua autonomia dello strumento. 
Decadimento batterie ricaricabili. 
Dalla prima ricarica di una batteria ricaricabile inizia il suo invecchiamento, cioè un lento ed inesorabile declino che consiste nella progressiva perdita della capacità di tenere la carica nominale. 
Tipicamente il raggiungimento della perdità del 50% della propria capacità una batteria ricaricabile la raggiunge dopo 300 cicli di carica e scarica. 
Facciamo un esempio per chiarire meglio: se una batteria ricaribile nuova, dopo il ciclo di carica alimenta uno strumento elettronico per 5 ore, dopo 300 cicli di carica sarà in grado di alimentare il medesimo strumento solo per 2,5 ore. 
Chi non ha mai sperimentato questo decadimento con un telefono cellulare e le sue batterie?
Le batterie monouso come quelle utilizzate per alimentare i computer subacquei della Cochran sono esenti da questa problematica.
Sostituibilità da parte dell'utente. 
La problematica del decadimento delle batterie ricaribabili richiede che le stesse siano facilmente sostituibili dall'utente. 
La necessità di dover inviare il computer subacqueo in un centro di assistenza per una semplice sostituzione del pacco batterie ricaricabile è inaccettabile. 
Una soluzione potrebbe essere adottare un pacco batterie non proprietario facilmente reperibile e sostituibile dall'utente.
La totalità dei computer da immersione Cochran utilizza batterie sostituibili dall'utente, monouso e dotate di lunghissima vita utile grazie anche al bassissimo assorbimento energetico che caratterizza gli stessi.
Batterie ricaricabili: autonomia di carica imprevedibile.
L'invecchiamento delle batterie ricaricabili e l'associato decadimento delle stesse rende praticamente impossibile stabilire con certezza quale sia l'autonomia concessa dal pacco batterie da una carica all'altra. 
La temperatura esterna dell'ambiente in cui si utilizza lo strumento elettronico influisce notevolmente sull'autonomia delle batterie e questo rende maggiormente inaffidabile qualsiasi stima sull'autonomia di batterie ricaricabili che cominciano ad invecchiare. 
Anche il sistema di auto protezione di alcuni strumenti elettronici che consiste del ridurre la luminosità del display per abbassare l'assorbimento energetico contribuisce a rendere ancora più complessa una valutazione della possibile autonomia residua di un pacco batterie ricaricabile.
Anche le batterie monouso possono avere per i medesimi fattori un'autonomia difficilmente prevedibili. 
Tuttavia i sistemi che le adottano hanno dei consumi tipicamente bassi e questo consente sempre di avere margini abbastanza ampi dopo l'avvertimento di low battery. 
Tutti I computer da immersione della Cochran hanno normalmente un'autonomia, in condizioni normali d'impiego, di circa 2 anni con un solo set di batterie monouso. Inoltre i computer da immersione Cochran hanno anche la capacità di indicare a display non solo l'allarme di low battery ma addirittura il voltaggio delle batterie che alimentano il sistema indicando all'utilizzatore la necessità di sostituzione.
Auto scarica
Non appena un pacco batterie ricaribile viene disconnesso dal caricatore il sistema inizia a perdere energia da solo. 
L'auto discarica dipende sia dallo stato di invecchiamento della batteria sia dalla temperatura. Sebbene il tasso di auto scarica sia veramente basso questo diventa significativo in sistemi elettronici come i computer da immersione che hanno un relativamente basso consumo energetico.
Le batterie monouso come quelle normalmente impiegate nei computer da immersione Cochran non sono affette da questa problematica.
Scarica totale 
Una batteria ricaricabile subisce un danno rirreversibile ogni volta che viene portata a carica residua zero. 
La soluzione possibile è dotare il sistema ricaricabile di un sistema elettronico di controllo che impedisce la scarica del pacco batterie ad un livello inferiore al 20% .
Ovviamente le batterie monouso come quelle utilizzate negli strumenti della Cochran non hanno questa tipologia di problema.
Eccessiva ricarica
Nei sistemi più semplici esiste sempre il rischio di danneggiare in maniera irreversibile il pacco batterie ricaribabile lasciandolo sotto carica per un tempo superiore al necessario. 
I sistemi più complessi sono dotati di un circuito che impedisce il rischio di danno da eccessiva ricarica.
Ovviamente le batterie monouso come quelle utilizzate negli strumenti da immersione della Cochran non hanno questa tipologia di problema.
Stoccaggio a lungo termine
Le batterie ricaricabili sono soggette a danneggiamento se conservate per lunghi periodi di tempo completamente cariche o completamente scariche.  
Cochran consiglia di caricare completamente il pacco batterie quando si prevede di lasciare lo strumento inutilizzato per lungo tempo e scaricarlo per un 20%.
Ovviamente le batterie monouso come quelle utilizzate negli strumenti della Cochran non hanno questa tipologia di problema.

Deterioramento
Le batterie agli Ioni di Litio iniziano a degradare nel momento in cui sono prodotte ed infatti vengono considerate non più utilizzabili dopo 2-3 anni dalla data di produzione se non utilizzate.
Alto costo iniziale
La soluzione del pacco batterie ricaribile è decisamente più costosa delle batterie monouso. 
La gestione delle batterie ricaricabili, il costo delle batterie e del relativo caricabatterie sono alla base della differenza di coso tra il medesimo dispositivo equipaggiato con batterie monouso e ricaricabili.
 
Cambio batterie ricaricabili e costi associati 
Il costo per immersione di una batteria cambia poco tra batterie monouso o batterie ricaricabili. 
Il fattore maggiormente rilevante ai fini dell'incidenza sui costi nel cambio delle batterie ricaricabili non è tanto nel costo della batteria stessa quanto nel costo associato al dover inviare lo strumento per il cambio batteria in fabbrica. 
 
Carica batterie e cavetto
I sistemi con batterie ricaricabili devono prevedere necessariamente un caricabatterie ed un cavetto di connessione tra caricatore e pacco batteria. 
Si possono perdere, danneggiare e, sfortunatamente, un sistema che adotta batterie ricaricabili è inutilizzabile in assenza degli stessi. 
Inoltre non è sempre facilissimo avere a disposizione un adeguato sistema di alimentazione per la ricarica delle batterie specialmente durante viaggi in barca o in località remote.
 
Affidabilità relativa
E' scontato che l'affidabilità di un sistema elettronico sia tanto maggiore quanto più alta è stata la cura e l'attenzione nella progettazione del sistema stesso. 
In ogni caso il sistema di alimentazione con batterie monouso è più affidabile di sistemi con batterie ricaricabili, non fosse altro per il numero dei componenti extra necessari al funzionamento del sistema.
Obsolescenza programmata
La tecnologia attuale vuole che un prodotto elettronico con batterie ricaricabili sia disegnato per avere una vita utile pari o superiore a quella del pacco batterie adottato. 
L'unica soluzione è quella di consentire una sostituzione del pacco batterie da parte dell'utente. Cochran ritiene non accettabile la realizzazione di strumenti elettronici con un pacco batterie ricaricabile permanentemente installato nello strumento.
“Addirittura Cochran ritiene non accettabile nemmeno un computer subacqueo con batterie ricaricabili che non abbia un'autonomia tale da consentire un'intera settimana d'immersioni durante una crociera subacquea. Perchè costringere un subacqueo a trasportare in vacanza una seconda batteria ricaricabile, un caricabatterie ed un cavetto di ricarica quando è possibile alimentare lo strumento semplicemente con delle batterie monouso? Il rischio associato è quello di perdere giorni di immersioni solo per provvedere alla ricarica del computer subacqueo”