Lipo batteria al litio

Trasporto elettrico (Lipo) VS termico (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… in quello aereo ovviamente. Vi presentiamo un piccolo rapido stato dell'arte delle prestazioni delle batterie ai polimeri di litio attualmente sul mercato con pochi ordini di grandezza da ricordare, alcuni dei quali vengono confrontati con i combustibili derivati ​​dal petrolio (benzina nel nostro caso).
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… le migliori Lipos attuali sono a 0.2 kWh / kg è ancora bassa! In confronto, la benzina fornisce 13 kWh / kg e con una correzione sui rispettivi rendimenti sui 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 (al 30% di efficienza)

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 specifica. Attualmente le batterie Lipo sono comprese tra 350-380 Wh / L (dati del produttore).

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

Rapporto: 2900 / 365 8 =

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

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Tuttavia, la densità di potenza dei motori elettrici senza spazzole (kW / L) e la loro potenza specifica (kW / kg) sono molto maggiori di quella termica (tranne in casi estremi ...). Ciò compensa in parte (ma lungi dal compensare completamente) queste basse capacità di stoccaggio di energia rispetto ai combustibili derivati ​​dal petrolio ...

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 danneggiarsi e mantenendo una potenza stabile. Riuscire a fornire una forte corrente di scarica è un grande progresso delle batterie al litio rispetto alle batterie delle generazioni precedenti (soprattutto le batterie al piombo ... che, ammettiamolo, hanno più di cento anni!)

Una buona corrente 6S 22.2 V 5000 mAh LiPo ha una capacità di corrente di scarica da 20 a 30 ° C, il che significa una corrente di scarica massima di 30 volte la sua capacità o 30 * 5 = 150A. Otteniamo una potenza di 22.2 * 5 * 0.9 * 30 = 3000 W, mantenendo una caduta di tensione del 10% a pieno carico, da cui 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 combustibili petroliferi è difficile, per aumentare la potenza come un motore termico, basta aumentare la cilindrata e la portata di combustibile e ossidante consumati. Il confronto qui quindi ha poco senso ...

d) Forte corrente di carico (A)

Un Lipo si carica tra 0.5 ° C e 2 ° C (quindi tra 2h e 30 minuti, indipendentemente dalla capacità ... conta solo la limitazione di potenza del caricatore) e la carica deve essere totale per ottimizzare la durata (le ultime% sono importanti perché fatto con corrente debole: guarda sul tuo smartphone, sono loro che avanzano più lentamente)

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

Anche qui il confronto con il petrolio è irrilevante e poco sensato: il serbatoio di un'auto da 50L, cioè circa 500 kWh di energia "lorda", si riempie in meno di 2 minuti, cioè più di 250 kWh. al minuto o 900 MJ / min (1 kWH = 3.6 MJ) ... o 15 MJ / so ... 15 MW! Anche correggendo con le uscite, questo produce un'enorme corrente di carica elettrica equivalente ...

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

Le batterie al litio sono generalmente fornite per 1000 cicli ... in realtà è generalmente inferiore ed è fortemente dipendente dalla manutenzione.

Ci mancano un po 'di info e feedback sull'esperienza reale ... ad esempio uso ancora uno smartphone che ha superato i 4 anni e la capacità della batteria è ancora abbastanza "buona" (direi intorno al 50% della capacità). iniziale)… ha quindi superato i 1000 cicli (ma cicli non necessariamente completati) e può essere operativo.

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Generalmente consideriamo una batteria HS quando raggiunge "solo" il 70% della sua capacità iniziale ...

Sarebbe necessario qui, confrontarlo con la durata di un motore termico .... 15 anni fa mi è stato insegnato che il motore di un'auto è dimensionato per durare 5000 h ... cioè 250 km a 000 km / h di media. Penso che il numero sia diminuito da allora ...

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 incluso: con gestione, box ...).

Possiamo stimare che l'unico costo della batteria è 250 $ / kWh.
Per il grande pubblico, i migliori prezzi attuali per le piccole batterie (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 al top visto il loro riscontro.

D'altronde la benzina si vende per meno di 2 € per 10 kWh… beh non c'è immagine come si dice!

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

g) Affinché questo confronto sia completo, ci sarebbe anche una menzione di ambiente, CO2, energia incorporata, riciclaggio ... ecc ... ma questi criteri sono più soggettivi e difficili da misurare e stimare e richiederebbero quindi molto più studio. spingere ... sia per i combustibili derivati ​​dal 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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