Lipo batteria al litio

trasporto elettrico (Lipo) Calore VS (benzina): criteri per la scelta di una batteria e calcoli comparativi

Le prestazioni del trasporto elettrico dipendono fortemente dalla qualità delle loro batterie. Attualmente è il vero tallone d'Achille che limita lo sviluppo della propulsione elettrica, sia nel trasporto stradale che marittimo e ... aereo, ovviamente. Presentiamo un breve piccolo stato dell'arte delle prestazioni delle batterie ai polimeri di litio attualmente sul mercato con alcuni ordini di grandezza da ricordare, alcuni dei quali sono confrontati con i carburanti di petrolio (nel nostro caso la benzina).
In altre parole: quali sono le caratteristiche di una buona batteria per il trasporto?

a) Avere una buona capacità di energia di massa (kWh / kg)

Un buon rapporto kWh / kg è la capacità di immagazzinare energia per unità di massa ... i migliori Lipos attuali sono a 0.2 kWh / kg, è ancora basso! In confronto, la benzina eroga 13 kWh / kg e con una correzione dei rispettivi rendimenti dei cicli energetici "dal serbatoio o dalla batteria alla ruota o all'elica" la benzina contiene ancora più di 20 volte di energia utile per kg ...

energia utile per 1 kg di Lipo: * 200 0.8 160 = Wh / kg (80% di resa)

Energia utile per 1 kg di benzina: 13 * 0.3 = 3900 Wh / kg (con efficienza del 30%)

Rapporto: 3900/160 = 24 a favore della benzina!

Siamo in grado di ricordare l'ordine di grandezza di 20.

b) Avere una buona capacità di energia volumetrica (kWh / L)

Il ragionamento è lo stesso della capacità di massa. Attualmente le batterie Lipo sono comprese tra 350-380 Wh / L (dati del produttore).

In sostanza, la correzione dei rendimenti ha fatto, è 8 volte superiore. Infatti, 1L di benzina contiene 9.7 kWh o 2.9 kWh / L utili al 30% di efficienza.

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Rapporto: 2900 / 365 8 =

Siamo in grado di ricordare l'ordine di grandezza di 10.

Tuttavia, la potenza volumetrica dei motori elettrici senza spazzole (kW / L) e la loro potenza di massa (kW / kg) sono notevolmente superiori a quelle termiche (tranne in casi estremi ...). Ciò compensa parzialmente (ma lungi dal compensare del tutto) queste capacità di accumulo di energia bassa rispetto ai carburanti petroliferi ...

c) Essere in grado di fornire una corrente di scarica (A) quindi un potere interessante (W o kW)

È la capacità della batteria di fornire una forte corrente di scarica per lungo tempo senza essere danneggiata e mantenere una potenza stabile. Essere in grado di fornire una forte corrente di scarica è un grande progresso per le batterie al litio rispetto alle batterie delle generazioni precedenti (specialmente batterie al piombo ... che ammettiamo hanno più di cento anni!)

Una buona corrente LiPo 6S di 22.2 V di 5000 mAh ha una capacità di corrente di scarica da 20 a 30 ° C, il che significa che una corrente di scarica massima di 30 volte la sua capacità è 30 * 5 = 150A. Otteniamo una potenza di 22.2 * 5 * 0.9 * 30 = 3000 W, mantenendo la caduta di tensione del 10% a pieno carico, quindi il fattore 0.9.

L'innovativa batteria per 800g che è abbastanza interessante! Ma, naturalmente, questo non dura molto a lungo dopo 2min13s la batteria è scarica.

Il confronto con i carburanti di petrolio è difficile, per aumentare la potenza di un motore a combustione, è sufficiente aumentare lo spostamento e la portata del carburante e dell'ossidante consumati. Il confronto qui quindi ha poco senso ...

d) Forte corrente di carico (A)

Un Lipo viene caricato tra 0.5 ° C e 2 ° C (quindi tra 2 ore e 30 minuti, indipendentemente dalla capacità ... conterà solo la limitazione della potenza del caricatore) e la carica deve essere totale per ottimizzare la durata della vita (le ultime% sono importanti perché fatto a bassa corrente: guarda sul tuo smartphone, sono quelli che si muovono più lentamente)

Il carico è quindi al massimo, 15 volte più lento lo scarico.

Anche qui il confronto con l'olio non ha spazio e poco senso: il serbatoio di un'auto da 50 litri o circa 500 kWh di energia "grezza" si riempie in meno di 2 minuti o più di 250 kWh al minuto 900MJ / min (1 kWH = 3.6 MJ) ... o 15MJ / so ... 15 MW! Anche correggendo con i rendimenti, questo rende una carica elettrica equivalente enorme carica ...

e) Buona vita: numero di cicli o di ore di funzionamento

Le batterie al litio vengono generalmente fornite per 1000 cicli ... in realtà è generalmente inferiore e dipende fortemente dalla manutenzione.

Ci mancano un po 'di informazioni e feedback reali ... ad esempio uso ancora uno smartphone che ha superato i 4 anni e la capacità della batteria è ancora abbastanza "buona" (direi circa il 50% della capacità iniziale) ... quindi ha superato i 1000 cicli (ma non necessariamente i cicli completi) e può essere utilizzato.

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Consideriamo generalmente una batteria HS quando "solo" raggiunge il 70% della sua capacità iniziale ...

Sarebbe necessario lì, per confrontare con la durata di vita di un motore termico .... 15 anni fa avevo imparato che un motore di un'auto è dimensionato per durare 5000 h ... cioè 250 km a 000 km / h di media. Penso che quella cifra sia calata da ...

f) I prezzi kWh memorizzati

Tesla ha annunciato powerwall solare-fotovoltaico / tesla-powerwall-redditizia-t13891.html per $ 3500 per 10 kWh ... o $ 350 / kWh (tutto compreso: con gestione, la scatola ...).

Possiamo stimare che l'unico costo della batteria è 250 $ / kWh.
Per il grande pubblico, i migliori prezzi attuali per batterie di piccole dimensioni (circa 200 Wh di capacità) sono al massimo di 300 € / kWh.

E 'lo stesso prezzo.

Ma la qualità di una batteria non è l'altra ... quelle di Tesla devono essere al top dato il loro feedback.

Dall'altro lato, la benzina viene venduta a meno di € 2 per 10 kWh ... buon bidone non c'è foto come si suol dire!

Ma la benzina può essere utilizzata solo una volta, ovviamente, e non è possibile ricaricarla in modo sostenibile al 100% con l'energia solare, ad esempio ... (beh, se per milioni di anni ...)

g) Perché questo confronto sia completo, si menzionerebbe anche l'ambiente, CO2, energia grigia, riciclaggio ... ecc ... ma questi criteri sono più soggettivi e difficili da misurare e stimare e richiederebbero quindi uno studio molto più approfondito spingere ... sia per i carburanti di petrolio (costi indiretti ...) che per le batterie ...

Altro: discussione sullo stato dell'arte delle batterie alla fine del 2016 et forum sul trasporto elettrico

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