Las baterías se acatarran y también se sofocan

 

Al igual que sucede con las personas, las baterías de litio de los automóviles eléctricos funcionan mejor con temperaturas ambiente suaves, de 20 a 25 grados centígrados. Con mucho calor y mucho frío, terminan sofocándose y acatarrándose y pueden perder gran parte de su rendimiento, lo que afectará a la autonomía del coche.

A 5 grados bajo cero, por ejemplo, la autonomía en uso real se reduce de media un 20%. Las pilas de litio soportan mejor el calor y, a 40 grados, la merma en el radio de acción es de un 15% en promedio. Estas cifras corresponden a pruebas realizadas por Opel al Ampera, su modelo eléctrico de autonomía extendida. Pero valen como referencia aproximada para el resto de automóviles eléctricos.

Los datos están calculados sin utilizar el aire acondicionado ni la calefacción. El uso de estos sistemas de climatización interior puede reducir la autonomía tanto o más que la temperatura ambiente.

Para que las baterías trabajen siempre en su rango térmico ideal, todos los coches eléctricos incluyen un sistema de refrigeración que mantiene las pilas a temperatura constante. Pero el sistema consume energía eléctrica al tratar de compensar el frío y calor ambiental, por lo que la autonomía se reduce. También sucede que, ante temperaturas extremas, la refrigeración se vea desbordada y se registren cambios de temperatura en las propias pilas, otro factor que disminuye el radio de acción.

A grandes rasgos, las baterías cuentan con dos características principales: densidad energética, un valor que se relaciona con la autonomía y se expresa en Wh/kg (vatios hora por kilo), y densidad de potencia, que determina la capacidad de aceleración y se indica en W/kg (vatios por kilo).

 

Con temperaturas bajo cero se pierde densidad energética y, en mayor medida, densidad de potencia. A -10 grados, la autonomía cae casi un 25%, pero la potencia o aceleración hasta un 60%. Con calor extremo las pérdidas no son tan dramáticas como con frío, aunque sí notorias. A 40 grados, la autonomía se reduce del orden de un 15%, y con 45 grados, se acerca al 20%. La densidad de potencia se ve más afectada y, además, merma radicalmente con cada grado que sube el calor. Hasta 40 grados las pilas de litio siguen ofreciendo el 100% de su potencia, pero con 45 grados pierden ya un 20% y, con 50, nada menos que un 60%. Un 40% de pérdida en una horquilla de apenas cinco grados.

A 60 grados o más, la potencia que la batería es capaz de aportar es prácticamente cero y el coche dejará de moverse. Con frío el límite llega antes, a unos 20 grados bajo cero, aunque depende de los modelos. Las pilas del Opel Ampera mantendrían un 20% de su densidad de potencia a esta temperatura. Algunos fabricantes, como Volvo y Vattenfall, su suministrador de acumuladores, ultiman baterías de litio que funcionan hasta -40 grados. Aunque solo durante un corto periodo de tiempo y únicamente en descarga, es decir, que el coche seguiría circulando pero no podría recargarse hasta que la temperatura subiese o se metiera en un garaje.

Pero una cosa es la pérdida de rendimiento derivada de la temperatura y, otra distinta, cómo afectan las condiciones climatológicas a la vida útil de la batería. Y es que, aunque en proporción, el frío haga perder más rendimiento que el calor, no repercute en la vida de las pilas. En cambio, el calor extremo sí lo hace, porque puede degradar la electroquímica interior que hace funcionar a los acumuladores. De esta forma, las baterías volverán a dar lo mejor de sí cuando deje de hacer frío. Por el contrario, y tras un funcionamiento prolongado bajo 50 grados o más, las baterías pueden haber perdido definitivamente parte de su capacidad.

En cualquier caso, los expertos recalcan que esto no pasa en un día ni dos, sino solo ante un uso continuado con temperaturas elevadas extremas.

 

Las pilas de litio son la mejor solución actual para conseguir la máxima autonomía, porque ofrecen la mayor densidad energética, por delante de las células de combustible que incorporan los coches de hidrógeno (power cells) y de las baterías de níquel-hidruro metálico (Ni-Mh) que se utilizan en los modelos híbridos actuales, como el Toyota Prius. Los acumuladores de plomo-ácido (lead acid), que son las baterías convencionales de la mayoría de automóviles, se sitúan muy por debajo. En el extremo opuesto están los superacumuladores (supercapacitor) que otorgan un radio de acción mínimo, consecuencia de su baja densidad energética, pero tienen una gran capacidad para entregar toda su energía con enorme rapidez, lo que aporta las mejores aceleraciones.

Las baterías de litio que se emplean hoy en la industria del automóvil son de iones de litio. La última evolución basada en el litio son las baterías de polímeros de litio, que de momento solo se aplican en productos electrónicos de consumo (como el teléfono móvil iPhone 4) y no en coches eléctricos comerciales. Ahora empiezan a incorporarse en algunos prototipos. Cada fabricante dice una cosa y, normalmente, suele defender las soluciones que utiliza y minusvalorar las de la competencia. Para los ingenieros de Opel, estas pilas de polímeros de litio ofrecen una densidad energética similar a las de iones de litio, pero mencionan también que aportan una densidad de potencia más baja. Y para ellos, la tecnología de iones de litio proporciona una relación más favorable entre los dos factores.

Para otros, la principal ventaja de las baterías de polímeros frente a las de iones es que aportan tiempos de recarga inferiores (hasta un 20% menos) y soportan un mayor número de ciclos de carga y descarga antes de empezar a degradarse (unos 5.000, en vez de unos 4.000).

 

Comments

[Publicado por: José Luis Romero]

Buenas noches a todos,
he estado leyendo la información que aparece y creo estoy en condiciones de aclarar dado que poseo un coche eléctrico marca Tesla modelo Roadster.
1.- Con respecto al tema de la energía eléctrica en viviendas, salvo muy raras excepciones, se usa tensión monofásica (una sóla fase+neutro) y las potencias actuales en viviendas son mucho más elevadas de lo que se comenta. Es más si uno mira el Reglamento de Baja Tensión en vigor se clasifican las viviendas en electrificación básica y elevada siendo para el primer caso la potencia mínima de diseño de 5,75 kW, y en el segundo de 9,2 kW, muy superiores a las comentadas.
Por lo tanto, y salvo que la vivienda se pase de las potencias anteriormente mencionadas NO se necesita revisar la instalación, salvo que se demande un aumento de potencia contratada para comunicárselo a la empresa comercializadora de electricidad, y cambio del ICP (Interruptor de Control de Potencia).
Tal caso, se hace necesario un instalador autorizado para poner una toma de enchufe (16A) normal de cualquier vivienda en la plaza de garaje como he tenido que hacer en nuestra vivienda (salvo que ya se disponga de ella).
Es decir, si se tiene una potencia contratada de 5,75 correspondiente al diseño para electrificación básica ya no será necesario hacer nada, salvo poner la toma anteriormente mencionada cerca del coche para poder cargarlo. Este ha sido mi caso y funciona todo perfectamente, siendo además de noche cuando lo cargo.
2.- En la toma de enchufe del garaje he puesto además un analizador de redes certificado de la firma Circutor, de forma que puedo medir la energía que suministro al coche en kWh, el factor de potencia, intensidades, tensiones, etc. El factor de potencia que se comenta es demasiado bajo por los datos que dispongo, siendo por tanto la potencia "disponible" más elevada, al generar menos energía reactiva que por otro lado no es bueno para la red eléctrica. Suponiendo que existan comunidades que estén generando reactiva recomiendo que no lo piensen e instalen una batería de condensadores, dado que la reactiva la penalizan las eléctricas en las facturas y se amortiza normalmente en unos pocos meses. En este caso ya tendríamos el factor de potencia muy próximo a 1 y por tanto "disponible" mayor potencia ( potencia activa en kW).
3.- Con respecto al consumo mi coche dispone de unos 300 km de autonomía (en autovía a 90 kmph aprox), de unos 400 km en carretera a 60-70 kmph, y en ciudad me he aburrido y no he terminado la carga del coche.
El coste aproximado de la carga es de unos 7 euros (considerando a 0,15 euros/kWh) para andar lo anteriormente especificado en función del tipo de vía.
Por otro lado tenemos datos de consumo del coche y oscila entre 150 Wh/km y 180 Wh/km, en función de la velocidad a la que circulemos, es decir, entre 1,5 litros y 1,8 litros de combustible considerando una media en el Poder Calorñifico Inferior de 10 kWh/litro (el gasóleo tiene un poco más y la gasolina un poco menos, siendo la diferencia entre ambos de un 15%).
Si tenemos en cuenta ahora este consumo y el medio que se realiza en Europa, nos damos cuenta que la principal ventaja del cohe eléctrico es que su consumo energético es, de media, entre 5 y 6 veces un cohe de combustión. Cada uno que haga las cuentas en función del consumo de su coche, y si consideramos que la mayor parte de los desplazamientos se realizan en ciudad las cifras asombran (petróleo que no tendríamos que pagar y enviar divisas a países cuando menos, dudosos, verdad?).
Cierto que parte de la energía eléctrica se genera aún con energías no renovables, pero la diferencia en consumo energético es tan brutal que se podría organizar el cargar los cohes de noche perfectamente sin tener que cambiar sutancialmente la red, según algún estudio que ya hemos hecho.
En las instalaciones de la empresa estamos realizando una solar Fv aislada, con lo cual el coste por km (sin considerar la inversión) va a ser de 0 euros/km. He ahí una modificación del Real Decreto 661 y no favorecer la especulación con este tipo de energía totalmente sostenible y económica, en el país con mayor horas de sol en Europa (si alguien tiene dudas sobre si esta energía es cara, recomiendo se lea el último informe de la Agencia Internacional de la Energía presentado a la Comisión Europea en Octubre de 2010, en el año 2008 se dieron en subvenciones en el mundo de 588 mil millones de dólares para las energías no renovables (petróelo, gas natural, carbón, etc). En el año 2009 se dieron 57 mil millones de dólares a las energías renovables y se prevé que para el año 2035 ascienda la cantidad para las renovables a 205 mil millones de dólares. Lo de caro empieza a ser discutible, y sin contar las subidas en los fósiles en los últimos seis meses (desde el 15% al 30% dependiendo del mismo).
4.- Existen un gran número de comentarios con respecto a la rapidez en la carga del coche. Mi experiencia es que circulo en coche una media de 80.000 km al año, y aún no he utilizado nunca el cargador rápido que tenemos disponible en la empresa (75 A monofásico), siempre de noche en casa, curioso verdad??. No digo que antes de tener el coche no hubiese pensado lo mismo que algunos de los comentarios pero la realidad de andar con el eléctrico todos los días se ha impuesto. ¿ Y cuando me tengo que desplazar más de la autonomía prevista del coche? También tiene solución, pero antes de nada, La media de desplazamiento en coche dentro de la Comunidad Europea es de 6 km ó menos. ¿Cómo? Así de duros son los datos, es decir, nos estamos preocupando de la excepción en contra de la regla. Podéis mirar el artículo con las fuentes en la página www.gruposaraitsa.com en las noticias al Inicio, y además ver la foto del coche.
5.- Alguién pregunta sobre coches híbridos, si quieres más información nos brindamos con todo el cariño dado que disponemos de unas 10 coches (toda la flota de la empresa salvo el eléctrico y dos furgonetas) marca Toyota y Lexus, el Prius, Auris, Lexus Ct 200h, Lexus Gs 450H. Es más, estamos desarrollando un premio dentro del grupo de empresas al conductor más eficiente y disponemos de todos los datos reales de consumo. Te puedo adelantar que el fabricante es muy serio y los datos coherentes.-
6.- Disculpad si existen errores de ortografía pero en la ventana esta se me hace muy difícil. Propongo ya una mejora.

Tenemos que trabajar duro para dejar un Futuro a nuestros hijos que se lo merecen todo. "La energía de tus hijos".

Saludos a todos,

José Luis Romero

[Publicado por: http://bicicleta-electrica.blogspot.com/]

Las más duraderas hoy en día para uso industrial y con la mejor ralción calidad precio son las LiFePo (polimerasa litio-ferrosa)

[Publicado por: Iván]

Muy interesante articulo:
Casi desde que se mostraron los primeros "híbridos" y electricos (a los que personalmente nos les encuentro ninguna ventaja) me hago la misma pregunta: ¿a que problemas ecológicos nos enfrentaremos cuando tengamos que "deshacernos" de millones de estas baterías?
¿está previsto?
Gracias.

[Publicado por: Fernando]

Aqui hay uno de los estudios de los ingenieros de Nissan:

Página 6:

http://www.evs24.org/wevajournal/php/download.php?f=vol2/wevj-v2i2-013.pdf

[Publicado por: Fernando]

El artículo esta muy bién, pero os falta comentar las caracterísitcas de las baterias de AESC (Nec-Nissan-Renault). Segun una entrevista a los responsable del desarrolo del Leaf:

¿En qué climas el coche tiene mejor autonomía, cálidos o fríos?

TE: En principio no debería haber diferencias reales. La temperatura ideal es la que tenemos aquí, unos 20 ºC. En nuestras pruebas internas comprobamos que apenas hay diferencias de rendimiento por encima de -20 ºC hasta 35 ºC. En la tecnología de baterías de Nissan, como el diseño es laminar y no cilíndrico, apenas se calientan por sí mismas y podemos controlar la temperatura sin un sistema de refrigeración adicional.

http://www.motorpasion.com/nissan/entrevista-a-thomas-edeling-y-steve-groves-sobre-el-nissan-leaf

Buscaré informacion sobre rendimientos de baterias laminares segun temperatura ambiente.