¿Pueden ser competitivas las baterías de Plomo-ácido hoy en día?

La respuesta es SÍ. La batería de plomo-ácido es la más antigua recargable que existe en la actualidad. Inventado por el físico francés Gaston Planté en 1859, era la primera batería de plomo-ácido recargable para uso comercial. 150 años después, todavía no tenemos alternativas rentables para los coches, sillas de ruedas, scooters, carros de golf y los sistemas de UPS. La batería de plomo-ácido ha mantenido una gran cuota de mercado en determinadas aplicaciones, si la química de la batería fuese más reciente sería demasiado caro. La batería de Plomo-ácido no se presta a la carga rápida.

El tiempo de carga habitual es de 8 a 16 horas. Una carga periódica completamente saturada es esencial para prevenir la sulfatación de la batería, siempre se debe almacenar en un estado de carga. Dejar la batería en una condición de alta carga hace que aparezca la sulfatación y e imposibilita la recarga.

Encontrar el límite ideal de tensión de carga es crítico. Una de alta tensión (por encima de 2.40V/celda) produce un buen rendimiento de la batería, pero acorta la vida util debido a la corrosión de la rejilla en la placa positiva. Un límite de baja tensión está sujeto a la sulfatación en la placa negativa. El dejar la batería en carga de flotación por un tiempo prolongado no causará daño.

A la batería de plomo-ácido no le gustan los ciclos de descarga de profundidad. Una descarga completa causa tensión adicional y cada ciclo le roba vida a la batería en algunos servicios. Este desgaste hacia abajo característica también se aplica a otras baterias químicas en diversos grados. Para evitar que la batería seestrése a través de descargas profundas repetitivas, es recomendable una batería más grande. La batería de plomo-ácido es barata, pero los gastos de funcionamiento puede ser mayores que un sistema basado en niquel-cadmio si se requieren repetitivos ciclos completos.

Dependiendo de la profundidad de la descarga y la temperatura de funcionamiento, las baterías selladas de plomo-ácido proporcionan de 200 a 300 ciclos de descarga/carga. La razón principal de su ciclo de vida relativamente corto es la corrosión de la rejilla del electrodo positivo, el agotamiento de la materia activa y la expansión de las placas positivas. Estos cambios son más frecuentes a temperaturas de funcionamiento más elevados. La recarga cíclica no previene o revierte la tendencia.

La batería de plomo-ácido tiene una de las densidades de energía más baja, por lo que es inadecuada para dispositivos portátiles. Además, el rendimiento a bajas temperaturas es marginal. La auto-descarga es de aproximadamente 40% por año, una de las mejores en las baterías recargables. En comparación con el níquel-cadmio esta cantidad de auto-descarga es de tres meses. El alto contenido de plomo hace que el plomo-ácido sea hostil con el medio ambiente.

Espesor de la placa

La vida útil de una batería de plomo-ácido puede, en parte, ser medido por el espesor de las placas positivas. El grueso de las placas, proporciona una vida más larga. Durante la carga y descarga, el plomo en las placas se come poco a poco de distancia y el sedimento cae al fondo. El peso de una batería es una buena indicación del contenido de plomo y la esperanza de vida.

Las placas de baterías de arranque del automóvil tienen alrededor de 0.040 “(1 mm) de espesor, mientras que la típica batería de carro de golf que tienen placas que se encuentran entre 0.07-0.11″ ( 1.8-2.8mm) de espesor. Las baterías de carretillas elevadoras pueden tener placas que superan los 0.250 “(6mm). La mayoría de las baterías industriales inundadas de ciclo profundo utilizan placas de plomo-antimonio. Esto mejora la vida de la placa, pero aumenta la pérdida de agua y gases.

Selladas de plomo-ácido

Durante la década de los 1970, los investigadores desarrollaron una batería de plomo-ácido libre de mantenimiento que puede funcionar en cualquier posición. El electrolito líquido es gelificado en separadores humedecido y sellado. Las válvulas de seguridad permiten la ventilación durante la carga, descarga y cambios de presión atmosférica.

Impulsados por diferentes necesidades de mercado, sugieron dos sistemas de plomo-ácido: La bateria sellada de plomo-ácido pequeña (SLA), también conocido bajo el nombre de Gelcell, y la más grande con válvula regulada de plomo-ácido (VRLA). Ambas baterías son similares. Los ingenieros pueden argumentar que en la batería sellada de plomo  la palabra “ácido” es un término equivocado porque no hay batería recargable que pueda estar totalmente sellada.

A diferencia de las baterías de plomo-ácido inundadas, las SLA y VRLA están diseñadas con un exceso de voltaje de bajo potencial para evitar que la batería alcance su potencial de generación de gas durante la carga porque la carga en exceso podría causar desprendimiento de gases y el agotamiento del agua. En consecuencia, estas baterías no se pueden cargar a su máximo potencial. Para reducir la sequedad, las baterías selladas de plomo-ácido de calcio utilizan plomo en lugar de la de plomo-antimonio.

La temperatura óptima de funcionamiento  de la batería de plomo-ácido es de 25 ° C (77 F *). A temperatura elevada reduce la longevidad. Como pauta, cada 8 º C (15 F *) de aumento de la temperatura reducirá la duración de la batería en la mitad. Una VRLA, que duraría 10 años a 25 ° C (77 F *), sólo será buena para 5 años en caso de operar a 33 * C (95 F *). En teoría, la misma batería duraría un poco más de un año a una temperatura del desierto de 42 ° C (107 * F).

Las baterías selladas de plomo-ácido están catalogadas en unas 5 horas (0,2) y 20 horas (0.05C) de descarga. Los tiempos más largos de descarga realizan lecturas de mayor capacidad debido a las menores pérdidas. La batería de plomo-ácido trabaja bien con las corrientes de carga alta.

Baterías con separador de vidrio absorbente  (AGM)

La AGM es un nuevo tipo de baterías selladas de plomo-ácido que utiliza esteras de vidrio de absorción entre las placas. Está sellada, libre de mantenimiento y las placas están rígidamente montadas para resistir grandes choques y vibraciones. Casi todas las baterías AGM son recombinantes, lo que significa que pueden recombinarse con el 99% del oxígeno y el hidrógeno. Casi no hay pérdida de agua.

Las tensiones de carga son las mismas que para otras baterías de plomo ácido.

Incluso en condiciones de sobrecarga grave, realiza la emisión de hidrógeno por debajo del 4% fijado para los aviones y los espacios cerrados. La baja auto-descarga de 1.3% por mes, permite el almacenamiento a largo plazo antes de recargar. Los costes de AGM son el doble que el de la versión inundadas de la misma capacidad. Debido a la durabilidad, los coches alemánes de alto rendimiento utilizan baterías AGM en favor del tipo de inundación.

Ventajas

* Asequible y fácil de fabricar.

* Maduras, fiables y bien entendidos de tecnología – cuando se usa correctamente, el plomo-ácido es durable y ofrece un servicio confiable.

* La auto-descarga se encuentra entre los más bajos de los sistemas de batería recargable.

* Capaz de alta las tasas de descarga.

Limitaciones

* Densidad de energía baja – de peso insuficiente a los límites de relación de uso de la energía para aplicaciones estacionarias y de ruedas.

* No se puede almacenar en una condición de alta – el voltaje de la célula no debe caer por debajo de 2.10V.

* Permite sólo un número limitado de ciclos de descarga completa – adecuado para aplicaciones de espera que requieren descargas profundas sólo ocasional.

* Contenido de plomo y el electrolito de la batería hostiles para el medio ambiente.

* Restricciones de transporte de plomo-ácido inundadas, hay preocupaciones ambientales sobre los vertidos.

* Fugas térmicas puede ocurrir si son indebidamente percibidas.

Fuente: http://blog.technosun.com/?p=2513

Entendiendo la tecnología de li-ion

Este interesante documento detalla la composición y funcionamiento de las partes más importantes de una celda de li-ion, así como de los principales componentes de protección de las celdas. Asímismo explica los posibles peligros que puede causar el mal uso de esta tecnología y los factores que afectan al envejecimiento de los diferentes componentes de la celda. Para terminar, explica la importancia del diseño y la caracterización de cada celda acorde a la aplicación en la que vaya a trabajar, así como la importancia de la realización de ensayos de aptitud al uso y abusivos acorde a la aplicación, para lograr diseñar una solución segura y funcionalmente efectiva dentro de los parámetros económicos que se requieran.


Link: http://www.battcon.com/PapersFinal2008/McDowallPaper2008PROOF_9.pdf

Instalan la primera planta de baterías de litio en Bolivia

Washington, Berlín, Beijing, París, La Paz y Asunción (PL y Bolpress).- Bolivia adquirió una planta piloto a una empresa china para fabricar baterías de litio, así como seis laboratorios para adiestramiento y capacitación de personal. Paraguay podría fabricar su primer vehículo eléctrico el tercer trimestre de este año. En Estados Unidos desarrollaron una súper batería de litio.

La Corporación Minera de Bolivia (Comibol) compró la industria de baterías de litio en 2,7 millones de dólares, anunció el principal ejecutivo de la Gerencia Nacional de Recursos Evaporíticos Alberto Echazú. La firma china Linyi Gelón New Battery Materials Co instalará la planta experimental en Uyuni, Potosí, que permitirá a Bolivia ganar experiencias en la fabricación de baterías de litio.
El contrato, además del equipamiento de la planta y el laboratorio, incluye la capacitación del personal boliviano que operará los mismos. “Allí nuestra gente va a empezar a adiestrarse en una serie de tareas que tiene que ver con el conocimiento de la electroquímica del litio, de la caracterización de materiales catódicos, anódicos, del armado de las baterías y de su funcionamiento”, dijo Echazú.
Durante la primera fase de la industrialización en esta rama, aún en curso, se producirá carbonato de litio y cloruro de potasio. En la segunda fase se implementará un plan de producción industrial de carbonato de litio y cloruro de potasio, y por último se fabricarán materiales de cátodos, electrolitos y baterías de ion de litio en una tercera fase con la instalación de dos plantas piloto.
Por otro lado, Paraguay podría fabricar su primer vehículo eléctrico para el tercer trimestre de este año, informó el superintendente de Movilidad Eléctrica Sustentable de la Binacional Itaipú Carlos Melgarejo. La parte de logística y diseño ya está en marcha y es probable se inicie pronto el montaje del automóvil.
El emprendimiento es posible gracias a un acuerdo rubricado entre la Fundación Parque Tecnológico Itaipú y la Binacional, y la mano de obra en su casi totalidad estará a cargo de empresas nacionales contratadas. Melgarejo explicó que este será el primer vehículo fabricado en su totalidad en Paraguay con partes y piezas nacionales y del Mercado Común del Sur, que integran Argentina, Brasil y Uruguay.
El propósito y meta es presentar este proyecto en la Expo Feria de Mariano Roque Alonso, el más importante evento expositivo del país que en cada edición reúne a decenas de empresas nacionales y extranjeras. El funcionario comentó que el vehículo sería del tipo pickup y tendría como modelos afines la Hammmer (tipo h1), Toyota y Lan Rover.
Las compañías Toyota de Japón y Ford Motor de Estados Unidos también apuestan por el desarrollo conjunto de vehículos híbridos que estarán disponibles a finales de la década. Toyota es el líder mundial en este tipo de automóvil al lanzar el modelo Prius en 1997, con ventas cercanas a los 3,3 millones de unidades.


Baterías, minutos de carga y siete días efectivos
Investigadores norteamericanos diseñaron un electrodo de ión litio para baterías capaz de conservar la carga hasta diez veces más que la tecnología actual. Solo 15 minutos bastan para lograr la carga efectiva de este nuevo acumulador, proceso que aporta más densidad y movimiento de los iones del compuesto metálico, explicaron los inventores en un artículo publicado por la revista Advanced Energy Materials.
La carga máxima fue lograda mediante la sustitución de láminas de silicio para aumentar la cantidad de iones de litio que una batería puede almacenar. Su mayor rapidez fue posible mediante un proceso de oxidación química y la perforación de orificios minúsculos de entre 20 y 40 nanómetros de ancho en las láminas de grafeno, un nuevo material flexible con potencialidades en la industria de la informática y las comunicaciones.
Ambos mecanismos, según los especialistas, facilitan el movimiento de los iones de litio y a encontrar de manera rápida un lugar de almacenamiento. En la actualidad, los equipos electrónicos portátiles como los celulares, las computadoras, las tabletas o las unidades reproductoras de música usan baterías de litio recargables por su mayor rendimiento.
Esos dispositivos, según los especialistas, permiten hacer recargas antes de concluir el ciclo completo de carga o descarga que exigen las antecesoras baterías de níquel para funcionar a pleno rendimiento. Utilizadas para el almacenamiento de energía eléctrica, las baterías están basadas en procedimientos electroquímicos, que devuelven casi en su totalidad. El ciclo se repite por un determinado número de veces.


China, Alemania y Francia apuestan por vehículos híbridos
El gobierno de Alemania anunció en mayo de este año su intención de promover el desarrollo de automóviles eléctricos como alternativa a los motores convencionales de carburantes. El presupuesto para investigación y desarrollo del sector aumentará hasta finales de período legislativo a mil millones de euros, informó el diario Handelblatt.
La ministra de Ciencia Annette Schavan reveló que el gobierno pretende elevar la cifra de autos con motores eléctricos a un total de un millón hasta el año 2020. Un problema central de la industria es la calidad de las baterías y por ello los expertos tienen grandes expectativas en nuevos acumuladores con litio, recurso escaso en Europa.
En Francia, en octubre del año pasado París estrenó los automóviles eléctricos de alquiler Autolib, carros no contaminantes, sin apenas ruido ni emisión de gases tóxicos, con 10 parqueaderos. Son grises, pequeños y comenzaron a funcionar con todo el dispositivo a partir del 5 de diciembre.
Los Autolib tienen autonomía de hasta 100 kilómetros. No consumen hidrocarburos de ningún tipo ni tampoco emiten CO2. Los hay de dos plazas y familiares (cuatro personas). La empresa Bolloré invirtió cerca de mil 5000 millones de euros para el diseño y construcción de estos coches, producidos con la ayuda del grupo italiano Pininfarina. Todavía en fase experimental de uso, el Autolib requerirá de un abono de 12 euros mensuales y luego cinco euros por la primera media hora de uso del vehículo para los clientes habituales.
De otra parte, China tiene como meta poner en circulación más de 500 mil vehículos eléctricos, híbridos y de célula de combustible para 2015, y cinco millones hacia 2020. Fueron elegidas 25 ciudades piloto para la utilización de tecnologías limpias en el transporte, como parte de los esfuerzos del país por contribuir a la reducción de las emisiones.
En noviembre de 2011, el gobierno chino aprobó por primera vez incluir en la lista de adquisiciones oficiales vehículos híbridos “enchufables” y eléctricos con una cilindrada tope de 1,8 litros para los nuevos autos, cuyos precios por unidad no deberán superar los 180 mil yuanes (28 mil dólares). Anteriormente el límite permitido era de hasta 2,0 litros y un coste de 200 mil yuanes.
La promoción de los vehículos de nuevas energías constituye un objetivo importante en el XII Plan quinquenal 2011-2015 como parte de los esfuerzos de protección ambiental. En los próximos cinco años se construirán cuatro mil estaciones de carga para esos medios de transporte y seis mil más hacia el cierre de esta década.
Los vehículos híbridos “enchufables” permiten recargar las baterías tanto con el motor de combustión interna como con un enchufe, y pueden transitar unos 200 kilómetros tras cada carga. El gobierno chino impulsa la popularización de los vehículos de nuevas energías mediante varios programas piloto lanzados el año pasado, dijo el director del Instituto Internacional de Tecnología y Economía Chen Jian.
El gobierno de Shenzhen, en la suroriental provincia de Guangdong, prevé incrementar este año en más de dos mil los vehículos ecológicos de servicio público. Esa urbe es una de las elegidas para el plan piloto chino, junto a Shanghai, Changchun, Hangzhou y Hefei.
A finales de 2011 circulaban más de tres mil vehículos de ese tipo y se espera que alrededor de 1.500 autobuses de nueva energía y 500 taxis eléctricos se pongan en marcha este año en Shenzhen, para elevar el número total de vehículos ecológicos en ese territorio a más de cinco mil, precisó el alcalde Xu Qin.
En marzo una flotilla de 50 taxis eléctricos se sumó a la red de transporte público de Beijing, otro paso en los planes de incorporar vehículos de nueva energía para favorecer la protección del medio ambiente. Cada uno de estos automóviles ahorrará más de 4.400 dólares en combustible al año. La reducción en emisiones de dióxido de carbono por esta vía equivale a plantar 1.100 árboles.
Beijing prevé explotar cinco mil vehículos de nueva energía en los servicios públicos para 2012. Estos taxis circulan principalmente en el distrito suburbano de Yanqing, donde se construyeron las instalaciones para cargar las baterías que garantizan una autonomía de hasta 140 kilómetros. Los compradores de autos de ese tipo estarán exentos de las restricciones para la circulación de nuevas placas. También se beneficiarán de otras iniciativas especiales como rebajas en el pago de estacionamientos, peaje y electricidad.
China aplica a partir del 1 de enero de este año una nueva ley sobre impuestos a vehículos y barcos que se suma a los esfuerzos del país por reducir las emisiones de gases contaminantes y ahorrar energía. La legislación eleva moderadamente los gravámenes sobre los autos de pasajeros que tengan una cilindrada de entre dos y 2,5 litros y aumentará en mayor medida el impuesto en aquellos con un valor superior a ese último.
En tanto, las tasas impositivas sobre los vehículos con menos de dos litros son ligeramente más bajas o se mantienen sin cambios. Sin embargo, quedan exentos de pago los medios eléctricos e híbridos. Mientras, automóviles de pasajeros, vehículos de uso comercial, camiones de remolque, motocicletas y embarcaciones están sujetos a gravamen.


Fuente: http://www.bolpress.com/art.php?Cod=2012050705

Desarrollan motores inyección hidrógeno y metano que bajan costes y emisiones

Cartagena (EFE).- La Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) en colaboración con la Asociación Murciana de Logística (AML) y la Agencia de Gestión de Energía de la Región ha desarrollado sendos proyectos de inyección de hidrógeno y de metano en motores diesel que reducen los costes de combustible y las emisiones contaminantes.
Según ha informado la Consejería de Universidad, Empresa e Investigación, estos proyectos están destinados a vehículos pesados de motor diesel en los que se ha logrado el mismo rendimiento que con el combustible convencional, pero abaratando los costes.
En concreto, las pruebas realizadas con inyección de hidrógeno han demostrado una reducción del consumo del combustible de en torno al ocho por ciento, mientras que con la inyección de gas metano, el ahorro energético se sitúa entre el 20 y el 25 por ciento y el ahorro económico es aún mayor.
Además, la inyección de estos gases propicia la reducción de emisiones contaminantes de los vehículos, algo muy importante en el caso de vehículos pesados destinados al transporte de mercancías, que pueden recorrer una media de 200.000 kilómetros al año.
En estos ensayos científicos, que se han desarrollado en el banco de rodillos de Cabezo Baeza, han participado también las empresas murcianas Ginés Huertas y Disfrimur, que junto con otras compañías como Iveco, se han interesado ya por implantar estos sistemas de inyección en sus flotas de vehículos.

Fuente: http://www.autocasion.com/actualidad/noticias/103324/desarrollan-motores-inyeccion-hidrogeno-y-metano-que-bajan-costes-y-emisiones/