Lipo bateria de lítio

Transporte elétrico (Lipo) VS térmico (gasolina): critérios para escolha de bateria e cálculos comparativos

O desempenho do transporte elétrico depende muito da qualidade de suas baterias. É atualmente o verdadeiro calcanhar de Aquiles que limita o desenvolvimento da propulsão elétrica, tanto no transporte rodoviário como marítimo e… aquele aéreo claro. Apresentamos a vocês um pequeno estado da arte do desempenho das baterias de Lítio-Polímero atualmente no mercado com algumas ordens de magnitude para lembrar, algumas das quais são comparadas com combustíveis de petróleo (gasolina no nosso caso).
Em outras palavras: quais são as características de uma boa bateria para transporte?

a) Ter uma boa capacidade de energia de massa (kWh / kg)

Uma boa relação kWh / kg é a capacidade de armazenar energia por unidade de massa ... os melhores Lipos atuais estão em 0.2 kWh / kg ainda é baixo! Em comparação, a gasolina fornece 13 kWh / kg e com uma correção nos respectivos rendimentos nos ciclos de energia "do tanque ou da bateria para a roda ou para a hélice" a gasolina ainda contém mais de 20 vezes de energia útil por kg ...

energia útil para 1 kg de Lipo: * 200 0.8 160 = Wh / kg (80% de rendimento)

Energia útil para 1 kg de gasolina: 13 * 0.3 = 3900 Wh / kg (com 30% de eficiência)

Proporção: 3900/160 = 24 a favor da gasolina!

Podemos lembrar a ordem de grandeza de 20.

b) Ter uma boa capacidade volumétrica de energia (kWh / L)

O raciocínio é o mesmo que para a capacidade específica. Atualmente as baterias Lipo estão entre 350-380 Wh / L (dados do fabricante).

Em essência, corrigir os retornos é 8 vezes maior. De fato, 1L de gasolina contém 9.7 kWh ou 2.9 kWh úteis / L com 30% de eficiência.

Proporção: 2900 / 365 8 =

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Podemos lembrar a ordem de grandeza de 10.

No entanto, a densidade de potência dos motores elétricos sem escova (kW / L), bem como sua potência específica (kW / kg), são muito maiores do que a térmica (exceto em casos extremos ...). Isso compensa parcialmente (mas longe de compensar totalmente) essas baixas capacidades de armazenamento de energia em comparação com os combustíveis de petróleo ...

c) Ser capaz de fornecer uma corrente de descarga de alta (A), portanto, um poder interessante (W ou kW)

É a capacidade da bateria de fornecer uma forte corrente de descarga por um longo tempo sem ser danificada e mantendo a energia estável. Ser capaz de fornecer uma forte corrente de descarga é um grande avanço das baterias de lítio em comparação com as baterias de gerações anteriores (especialmente as baterias de chumbo ... que, convenhamos, têm mais de cem anos!)

Uma boa corrente 6S 22.2 V 5000mAh LiPo tem uma capacidade de corrente de descarga de 20 a 30C, o que significa uma corrente de descarga máxima de 30 vezes sua capacidade ou 30 * 5 = 150A. Obtemos uma potência de 22.2 * 5 * 0.9 * 30 = 3000W, retendo 10% da queda de tensão em plena carga, daí o fator 0.9.

Esta bateria para 800g que é bastante interessante! Mas, claro, isso não dura muito tempo depois 2min13s a bateria está vazia.

A comparação com os combustíveis de petróleo é difícil, para aumentar a potência como motor térmico, basta aumentar o deslocamento e a vazão do combustível e do oxidante consumidos. A comparação aqui, portanto, faz pouco sentido ...

d) forte corrente de carga (A)

Um Lipo carrega entre 0.5C e 2C (portanto, entre 2h e 30 minutos, independentemente da capacidade ... apenas a limitação de energia do carregador contará) e a carga deve ser total para otimizar a vida útil (os últimos% são importantes porque feito com corrente fraca: olha no seu smartphone, são eles que avançam mais devagar)

A carga é, portanto, na melhor das hipóteses, os tempos 15 mais lento do que a descarga.

Também aqui a comparação com o óleo é irrelevante e faz pouco sentido: o tanque de um carro de 50L, ou seja, cerca de 500 kWh de energia "bruta", é preenchido em menos de 2 minutos, ou seja, mais de 250 kWh. por minuto ou 900MJ / min (1 kWH = 3.6 MJ)… ou 15MJ / s ou… 15 MW! Mesmo corrigindo para as saídas, isso cria uma enorme corrente de carga elétrica equivalente ...

e) Boa vida: número de ciclos ou horas de operação

As baterias de lítio geralmente são fornecidas para 1000 ciclos ... na realidade, geralmente são menos e dependem muito de manutenção.

Faltam um pouco de informação e feedback de experiência real ... por exemplo, ainda uso um smartphone que ultrapassou os 4 anos e a capacidade da bateria ainda é bastante "boa" (diria cerca de 50% da capacidade). inicial) ... portanto, excedeu 1000 ciclos (mas os ciclos não são necessariamente completos) e pode estar operacional.

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Geralmente consideramos uma bateria HS quando atinge "apenas" 70% de sua capacidade inicial ...

Seria necessário aqui, para comparar com a vida útil de um motor térmico ... 15 anos atrás, fui ensinado que um motor de carro é dimensionado para durar 5000 h ... ou seja, 250 km a 000 km / h de média. Acho que esse número caiu desde ...

f) Os kWh preços armazenado

Tesla anunciou powerwall energia solar fotovoltaica / tesla-powerwall rentável-t13891.html por $ 3500 por 10 kWh… ou $ 350 / kWh (tudo incluído: com gestão, caixa…).

Podemos estimar que o único custo da bateria é 250 $ / kWh.
Para o público em geral, os melhores preços actuais para baterias pequenas (cerca de 200Wh de capacidade) são, no máximo, 300 € / kWh.

É o mesmo preço.

Mas a qualidade de uma bateria não é a outra ... as da Tesla devem estar no topo dado seu feedback.

Por outro lado, a gasolina é vendida por menos de € 2 por 10 kWh… bem, não há imagem como dizem!

Mas a gasolina só pode ser usada uma vez, é claro, e não pode ser recarregada de forma 100% sustentável com energia solar, por exemplo ... (bem se, mas ao longo de milhões de anos ...)

g) Para que esta comparação ficasse completa, haveria também menção ao meio ambiente, CO2, energia incorporada, reciclagem ... etc ... mas esses critérios são mais subjetivos e difíceis de medir e estimar e, portanto, exigiriam muito mais estudos. empurrar ... tanto para combustíveis de petróleo (custos indiretos ...) e para baterias ...

mais: discussão sobre o estado da arte das baterias no final de 2016 et forum no transporte elétrico

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