Alla scoperta delle batterie: cosa sono volt, ampere e watt?

Nel nostro viaggio alla scoperta di come funziona una batteria a litio (qui l’articolo precedente) ci siamo imbattuti in alcuni termini chiave noti a molte persone, ma il cui vero significato potrebbe essere del tutto sconosciuto: Volt, Ampere e Watt. Contrariamente a quanto pensano molte persone, non sono semplicemente degli indicatori di potenza e autonomia: queste grandezze elettriche, ben differenti ma tutte legate tra loro dalla Legge di Ohm, racchiudono molto di più. Andiamo, pertanto, a conoscerle meglio!

Cosa sono Volt, Ampere e Watt?

Il modo più semplice per definire queste grandezze è con una analogia: immaginatevi una batteria come un grosso serbatoio pieno d’acqua, dotato di rubinetto per farla uscire. Grazie alla forza di gravità, l’acqua ha una energia potenziale che, all’apertura del rubinetto, diventa cinetica: i Volt (V) identificano proprio questa differenza di potenziale, ovvero la tensione. Il flusso di acqua generato all’apertura del rubinetto è la corrente e si misura in Ampere (A), mentre i Watt (W) sono la potenza che l’acqua esprime all’uscita dal tubo.

Per parlare dell’autonomia di una batteria si usano invece gli Ampere Ora (Ah) che, come avrete già intuito, indicano la corrente erogabile in un’ora, oltre la quale la si considera scarica. Offrendo un esempio elementare, una batteria da 1Ah manterrà una corrente di 1A per 60 minuti, o di 0,5A per 120 minuti.

Alcuni esempi pratici

Passiamo a casi più complessi riprendendo le batterie realizzate nella breve guida precedente, assumendo di avere celle da 1Ah:

• Il pacco batteria da 18V (5s4p) con 4 stringhe in parallelo avrà una capacità di 4 x 1Ah, ovvero 4Ah
• La batteria da 36V (10s2p), invece, con 2 stringhe in parallelo offrirà 2 x 1Ah = 2Ah di autonomia
• Il pacco da 72V (20s1p), infine, con 1 sola stringa arriverà a una capacità massima di 1Ah.

A questo punto qualcuno potrebbe fare una osservazione: la batteria da 18V ha un valore di Ah maggiore. Ma significa davvero maggiore autonomia? Se si considera che dentro ogni pacco batteria troviamo le stesse 20 celle, questa dovrebbe essere la medesima. Per capire l’effettiva durata di una batteria ci serve conoscere l’Energia contenuta in essa: come facciamo?

L’unità di misura dell’energia elettrica è il Wattora (Wh) e rappresenta la potenza erogata in un determinato arco temporale. Per semplificare la questione, immaginiamo di dover alimentare una lampadina da 72W, dove i Watt si calcolano con Volt x Ampere, affidandoci ai tre esempi forniti sopra:

• 72W/18V= 4 Ampere. Essendo la batteria da 4Ah, si otterrà 1 ora di autonomia
• 72W/36V= 2 Ampere. Con la seconda batteria da 2Ah, si resterà sempre a 1 ora di autonomia
• 72W/72V= 1 Ampere. Trattandosi di una batteria da 1Ah, anche in questo caso si otterrà massimo 1 ora di autonomia.

Otteniamo, da questo esempio, che le tre batterie hanno la medesima autonomia (ovvero Energia), ed essendo composte dalle stesse celle è un risultato prevedibile. Come facciamo quindi a calcolare velocemente l’energia contenuta in una batteria? È necessario misurare la capacità effettiva della batteria in Watt Ora (Wh), effettuando la semplice moltiplicazione tra Volt e Ampere Ora (Wh = V x Ah).

Quando si vuole fare un confronto tra batterie e tensioni diverse, quindi, è fondamentale ricordarsi questa semplice formula: solamente così è possibile analizzare correttamente la convenienza e l’autonomia di una batteria.