Ricarica delle flotte AMR: la flotta si ferma prima della batteria

Chi gestisce un turno se ne accorge sempre nello stesso momento: metà pomeriggio, missioni in coda, e due mezzi fermi accanto alla stazione di ricarica. Nessuno dei due è scarico davvero, ma il terzo che arriva trova occupato e aspetta, e intanto il giro dei pallet che doveva chiudersi prima del cambio turno slitta. Al fornitore, di solito, il responsabile chiede dell'autonomia della batteria. È quasi sempre la domanda sbagliata, perché la disponibilità di una flotta si decide sulla geometria delle soste e sul numero di punti di ricarica molto prima che sui wattora del pacco.

Tre numeri, e il resto è aritmetica

Il dimensionamento parte dall'energia, non dalla potenza, e richiede tre grandezze che l'impianto conosce già: la capacità utile del pacco, l'energia consumata da una missione tipica e i minuti realmente disponibili a stazione durante il turno più carico. La potenza media necessaria è il rapporto fra l'energia da reintegrare e la finestra in cui si può reintegrarla. Facciamo un esempio con numeri nostri, scelti per mostrare il metodo. Un punto di ricarica in linea da 3 kW, in una sosta reale di sei minuti, restituisce 0,3 kWh. Se il giro medio ne consuma 0,25, il bilancio chiude in pareggio a ogni ciclo. Se ne consuma 0,6, la flotta perde metà del fabbisogno a ogni giro, e la deriva resta invisibile finché lo stato di carica non scende sotto soglia nell'ora peggiore.

La seconda aritmetica è quella della saturazione, ed è quella che smonta la maggior parte dei progetti troppo ottimisti. Un mezzo saturo al 95% su un turno di otto ore ha in tutto 24 minuti di fermo, spezzati in frammenti da uno o due minuti distribuiti dove capita. Nessuna strategia di ricarica sopravvive a quella distribuzione, per quanto veloce sia il caricatore. Aggiungere un mezzo alla flotta abbassa la saturazione di tutti e crea la finestra. Costa meno di quanto sembri, perché il mezzo in più serve soprattutto a permettere agli altri di caricarsi.

Tre strategie, tre modi diversi di perdere mezzi

Le strategie praticabili sono poche e si scelgono in base a dove stanno i buchi nel ciclo. La ricarica di opportunità sfrutta le soste naturali, molte e brevi, e tiene i mezzi nel giro. La ricarica programmata concentra la carica in una sessione lunga: è più semplice da gestire, ma toglie il mezzo dalla rotazione per un blocco di tempo. Il cambio del pacco riduce il fermo a pochi minuti, al prezzo di batterie di scorta, di uno spazio dedicato e di una procedura manuale che qualcuno deve eseguire. Il primo modello premia le chimiche che tollerano cariche parziali frequenti, mentre il vecchio piombo-acido le paga con la solfatazione, come ricorda una rassegna pubblicata su Robotics Tomorrow nell'agosto 2026 da un integratore di sistemi di intralogistica.

Nello stesso testo si trova la raccomandazione metodologica che vale più di qualsiasi cifra. Prima di scegliere si simula lo stato di carica dell'intera flotta lungo il turno più carico, al ciclo di lavoro reale e non a quello medio. Un dimensionamento fatto sulla media funziona undici mesi all'anno e cade nel mese che conta. Il metodo per ricostruire l'ora peggiore dallo storico dei movimenti è descritto nell'articolo su come valutare un progetto di muletti autonomi e AMR.

La coda cresce più in fretta della flotta

Che il collo di bottiglia sia la stazione e non la cella lo suggeriscono anche gli studi pubblicati. Hu, He e Shen hanno pubblicato su Frontiers in Neurorobotics, nel gennaio 2023, un confronto fra due modi di pianificare missioni e ricariche. Le flotte simulate sono eterogenee, da 5, 10 e 15 AGV, in un magazzino con cinque stazioni di ricarica. Il metodo integrato, che decide insieme missioni e soste in stazione, riduce in media del 13,62% il tempo di completamento e del 76,69% il ritardo rispetto al metodo sequenziale. Il dato più istruttivo è come cresce il divario. La differenza di ritardo medio fra i due metodi vale 219 secondi con 50 missioni e 5 mezzi, e sale a 3.591 secondi con 100 missioni e 15 mezzi. Più la flotta e il carico di lavoro crescono, più pesa il modo in cui si decide chi va in carica e quando. I due vincoli operativi che gli autori modellano sono quelli che ogni capoturno conosce: il mezzo deve finire la missione in corso prima di andare in carica, e non può presentarsi al caricatore con il carico a bordo.

Sul comportamento delle soglie, il riferimento più recente è una simulazione con apprendimento per rinforzo pubblicata da Shaji, Sobhanan e Defryn nel luglio 2026, su scenari con quattro e sei mezzi e due sole stazioni. La politica appresa manda i mezzi in carica quando lo stato scende fra il 24% e il 28% e li riporta in servizio fra il 75% e il 95%. Così completa circa il 6% di ordini in più rispetto alla migliore euristica di confronto. Le unità dello studio sono astratte e i valori non si trasferiscono tali e quali a un impianto. La forma della politica sì: si esce dalla carica molto prima del 100%, perché gli ultimi punti percentuali costano tempo di stazione e lo tolgono al mezzo che aspetta.

Chi decide quando un mezzo esce dal giro

La decisione spetta al fleet manager, ed è lì che va guardata quando si mette insieme una flotta di marche diverse. La specifica VDA 5050, arrivata alla versione 3.0.0 nel marzo 2026, standardizza proprio quell'interfaccia, su MQTT con messaggi in JSON. Per la ricarica definisce i dati, cioè gli stati stateOfCharge, batteryHealth, charging e range dell'oggetto powerSupply. Definisce anche i comandi startCharging e stopCharging, previsti sia su un punto di ricarica a veicolo fermo sia su una corsia di ricarica percorsa in movimento. Il testo esclude dal proprio campo la sicurezza, la logica di gestione del traffico e la cybersicurezza, mentre elenca la gestione dell'energia fra le funzioni del controllo flotta. In pratica la specifica rende la ricarica osservabile e comandabile in modo uniforme, e lascia a chi gestisce la flotta il compito di decidere quante stazioni servono e con quali soglie usarle.

Un dettaglio della stessa specifica merita attenzione in fase di acquisto. Il campo che dichiara la salute della batteria è una percentuale, ma il criterio di calcolo sta nel BMS del costruttore e non nello standard. Due flotte che dichiarano entrambe l'85% possono essere in condizioni molto diverse. Chi mette insieme mezzi di fornitori diversi dovrebbe farsi dire, per contratto, come ciascuno definisce quel numero e a quale soglia considera il pacco a fine vita.

La chimica decide quanto spesso puoi spezzare la carica

Sulle due chimiche più diffuse i dati di riferimento, presi a livello di cella e non di pacco, restano quelli riassunti da Battery University. Le litio-ferro-fosfato si collocano intorno a 90-120 Wh/kg, con carica tipica a 1C, oltre 2000 cicli e una temperatura di innesco della fuga termica intorno ai 270 °C. Le NMC salgono a 150-220 Wh/kg, con 1000-2000 cicli e un innesco intorno ai 210 °C. Sono intervalli di categoria, utili come ordine di grandezza più che come specifica di prodotto, e bastano a orientare la scelta. Dove il mezzo può portare il peso, la vita ciclica e il margine termico della chimica più robusta pagano in una flotta che fa decine di cariche parziali al giorno. Dove il pacco deve stare in un telaio compatto, decide la densità della chimica più energetica.

Sul costo nascosto della fretta esiste un dato quantitativo, anche se viene da una simulazione. Uno studio di pianificazione attenta alla salute della batteria, pubblicato su arXiv nel 2026, attribuisce nel suo modello alla carica veloce un logoramento pari a circa tre volte quello della carica standard. Al conto aggiunge l'invecchiamento dei mezzi lasciati fermi a stato di carica alto in attesa di missione. La politica che tiene conto di entrambi riduce il degrado complessivo di oltre la metà rispetto al dispatch a regole, a parità di throughput. I coefficienti vengono da un modello, senza misure su celle reali, e indicano comunque dove finisce il tempo guadagnato con il caricatore più potente: nella vita del pacco.

Sotto zero conta se la carica è ammessa

Nei magazzini refrigerati il vincolo cambia natura e riguarda la possibilità stessa di caricare. Sotto 0 °C il litio tende a depositarsi in forma metallica sull'anodo invece di intercalarsi nella grafite, con perdita permanente di capacità e una fragilità che si manifesta poi sotto vibrazione. Le indicazioni pratiche di Battery University sono nette: nessuna carica sotto lo zero, e a -30 °C la corrente ammissibile scende a un cinquantesimo della capacità nominale, cioè a tempi di ricarica dell'ordine delle decine di ore. Alcune celle speciali accettano corrente fino a -10 °C, a regime ridotto e con tensione di fine carica più bassa, ottenendo circa l'80% della capacità in oltre dodici ore.

Il meccanismo è stato misurato da Chen e colleghi in uno studio del 2025 su ACS Electrochemistry. La deposizione diventa possibile quando il potenziale dell'elettrodo di grafite scende a 0 V rispetto al litio metallico. La carica che l'elettrodo accumula prima di arrivarci crolla con il freddo: 412 mAh/g a -20 °C, 160 a -30 °C e 106 a -40 °C, misurati con una corrente molto bassa, pari a circa C/24. Il primo valore supera la capacità teorica di intercalazione della grafite, 372 mAh/g, perché misura tutta la carica passata e non solo quella intercalata. Le misure, inoltre, vengono da una cella a tre elettrodi di laboratorio e non da un pacco industriale. Valgono quindi come meccanismo e non come prestazione di sistema, ma la conseguenza operativa resta la stessa. In cella frigo le strade sono due. Si porta la stazione fuori dalla zona refrigerata, mettendo in conto il tempo di trasferimento, oppure si adottano pacchi con riscaldamento integrato gestito dal BMS, che portano le celle in temperatura prima di accettare corrente. Sulle batterie al piombo, per confronto, il freddo si paga in capacità più che in divieti. Un responsabile tecnico di un costruttore di carrelli, su una rivista di settore nel dicembre 2024, indicava una perdita intorno al 30% della capacità nominale sotto lo zero. È una dichiarazione di parte, che vale come ordine di grandezza.

Il locale di ricarica resta un locale tecnico anche con il litio

Il quadro normativo si divide in famiglie diverse, e confonderle porta a preventivi che dimenticano qualcosa. La sicurezza della macchina la governa la EN ISO 3691-4:2023, che copre i carrelli senza conducente e i loro sistemi, stazioni di ricarica comprese, e al punto 4.1.3 tratta i requisiti elettrici ed elettronici di questi mezzi. I requisiti elettrici dei carrelli industriali in generale stanno nella EN 1175, oggi nell'edizione 2025 che ha sostituito quella del 2020. Il suo campo esclude espressamente le funzioni del funzionamento automatico dei carrelli senza conducente e rimanda per queste alla EN ISO 3691-4:2023. La sicurezza delle celle e delle batterie al litio industriali, incluse le applicazioni di trazione dei carrelli, è nella IEC 62619:2022. La seconda edizione ha aggiunto requisiti su parti in movimento, parti attive pericolose, progetto del sistema batteria e compatibilità elettromagnetica. L'installazione e l'esercizio delle batterie di trazione, esplicitamente anche quelle dei veicoli a guida automatica, sono nella IEC 62485-3:2014, che contiene il metodo di calcolo della ventilazione durante la ricarica.

Quel metodo di calcolo nasce dal degassamento del piombo-acido, ed è la ragione per cui in molti stabilimenti la zona di ricarica è una stanza ventilata con una targa sulla porta. Con il litio il rischio cambia natura: meno idrogeno da diluire, più energia termica da contenere e da separare, con la stessa serietà progettuale applicata a un problema diverso. È una lettura nostra, senza riscontro diretto in una norma, che evita la conversazione peggiore, quella in cui la ricarica viene installata dove c'era spazio. Nei magazzini automatici compatti la posizione delle stazioni entra anche nel progetto antincendio, come spiega l'approfondimento su sprinkler e criteri di protezione nel magazzino automatico.

Il numero dichiarato e la cifra che se lo mangia

Sui benefici della ricarica integrata nel processo il dato più citato in Europa viene da uno studio di consulenza del settembre 2024, diffuso dal fornitore del sistema di ricarica induttiva. Parla di «+50% di produttività» della flotta AGV, di «-30%» di dimensione della flotta in uno scenario alternativo, di «oltre 5.000 ore l'anno» di fermo per ricarica evitate e di «10.900 incroci evitati» fra persone e veicoli. Il conflitto di interesse è dichiarato dalla fonte stessa, la dimensione della flotta e il numero di turni non sono pubblicati, e senza quei due numeri nessuna delle percentuali è verificabile. Accanto a quel 50% va messa la cifra che lo erode, la stessa vista sopra. La strategia che tiene i mezzi sempre carichi è anche quella che li carica in fretta, e la carica veloce costa vita del pacco in misura tutt'altro che trascurabile.

C'è poi un effetto che riguarda le persone più della macchina. Quando la stazione è fuori dal giro naturale, i mezzi ci vanno malvolentieri e i turnisti imparano a rimandare finché lo stato di carica non diventa critico. A quel punto vanno in carica quasi tutti insieme, nel momento peggiore, e la coda che si voleva evitare si forma comunque. La posizione della stazione, in altre parole, è una scelta organizzativa prima che impiantistica.

Cosa inviarci per una valutazione

Un dimensionamento credibile parte dai dati del magazzino, che l'impianto possiede già anche quando non li ha mai raccolti in un unico posto:

• missioni per turno e loro distribuzione oraria, con l'ora più carica separata dalla media;
• distanze medie per missione, pesi movimentati e pendenze o rampe presenti;
• numero di turni al giorno e durata delle pause, che sono le finestre candidate;
• layout con i punti in cui i mezzi sostano già oggi e la potenza elettrica disponibile lì;
• temperature di esercizio, in particolare la presenza di zone refrigerate;
• saturazione attesa dei mezzi e chimica delle batterie, se la flotta esiste già.

Puoi inviarli via email a info@dipitech.com o su WhatsApp. Da questi numeri escono la capacità del pacco, il numero e la posizione delle stazioni, le soglie di ingresso e uscita dalla carica. Ne esce quasi sempre anche la raccomandazione decisiva: se la sosta media restituisce meno energia di quella che il giro consuma, nessuna batteria risolve il problema. La scelta, allora, è fra spostare la stazione sul percorso, aggiungerne una o aggiungere un mezzo. Le soluzioni disponibili sono descritte nelle pagine sull'automazione della movimentazione e la robotica mobile e sui muletti robotici e AMR per i pallet. Il business case complessivo è nell'analisi su ROI, TCO e payback degli AMR, e l'ingresso graduale in un magazzino già operativo è il tema dell'articolo su come automatizzare i pallet in un magazzino attivo.