Imanes especiales en motores para movilidad eléctrica. Incidencia del costo

 

Imanes especiales en motores para movilidad eléctrica. Incidencia del costo

 

Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en similar principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor, por el que circula una corriente eléctrica, se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético.

En los motores, la electricidad crea campos magnéticos opuestos entre sí, que provocan que la parte giratoria de éste (el rotor) se mueva. El estator es el elemento que opera como base fija, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotación del rotor. El rotor es el elemento de transferencia mecánica, ya que de él depende la conversión de energía eléctrica a mecánica.

El campo magnético estatórico o rotórico se puede obtener de dos maneras, a través de la circulación de la corriente eléctrica por un conductor  (Ørsted / Ley de Biot-Savart)  o  imanes permanentes naturales. En este artículo se hace referencia a estos últimos.

Los imanes permanentes son cuerpos que generan un campo magnético a su alrededor orientado en base a dos polos: negativo (Sur) y positivo (Norte).

La unidad de medida en el Sistema Internacional (SI)  para el campo magnético es el Tesla, mientras que la unidad para el flujo magnético es el Weber; 1 tesla es 1 weber por metro cuadrado (el sistema de unidades  C.G.S. o sistema Gaussiano,  fue reemplazado por el sistema internacional SI). 

                                                        

Las propiedades magnéticas de los imanes se mantienen intactas a menos que se les apliquen fuerzas magnéticas opuestas, se les aumente de temperatura (por encima de la Temperatura de Curie, distinta según el elemento). Todos los imanes naturales son imanes permanentes, lo que significa que nunca perderán su poder magnético.  El magnético natural más fuerte es la piedra imán, también llamada magnetita. Este mineral es de color negro y muy brillante.   

La piedra imán fue la utilizada en los primeros compases de la civilización y atrae pequeños trozos de hierro, cobalto y níquel hacia él. Por lo general, es un óxido de hierro de composición química Fe3O4.

 Existen combinaciones, para ciertas prestaciones de menor exigencia, como por ejemplo:

Cerámicos/Ferrita: Elaborados con partículas de hierro, son los más utilizados dado su relación calidad/precio. Son de bajo costo y ofrecen un buen comportamiento a elevadas temperaturas (hasta 250ºC) y una buena resistencia a la desimantación, aunque no son especialmente potentes y son mecánicamente frágiles.

Alnicos: Están compuestos por una aleación de Aluminio, Níquel y Cobalto. Son muy económicos y se caracterizan porque resisten muy bien a altas temperaturas (hasta 425ºC) aunque sin embargo su fuerza de atracción es muy débil.

El punto es que el valor del campo magnético natural es constante, lo cual para ciertas aplicaciones es mas que suficiente, pero para mejorar la eficiencia energética de un tipo de motor en particular y su prestación (Potencia, Torque)  se utilizan combinaciones tal como: imanes permanentes compuestos de tierras raras.

 Imanes permanentes compuestos de tierras raras

Tierras raras es el nombre común de 17 elementos químicos de la Tabla Periódica: escandio, itrio y los 15 elementos del grupo de los lantánidos (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio). Se las califica de "raras" debido a que es muy poco común encontrarlos en una forma pura, aunque hay depósitos de algunos de ellos en todo el mundo. Se dividen en dos tipologías: tierra rara liviana (LRE/Light Rare Earth Elements) y tierra rara pesada (HRE/Heavy Rare Earth Element). Las reservas mundiales de tierras raras son aproximadamente del 85 % de LRE y del 15 % de HRE. Son precisamente estos últimos los que proporcionan imanes adecuados para su aplicación en la industria del automóvil. Los imanes de neodimio tienen una mayor remanencia (persistencia de las propiedades magnéticas) y una gran coercitividad o intensidad magnética. Su inconveniente respecto a otros imanes es que su temperatura de Curie, a la que pierde sus propiedades magnéticas, es inferior a otras alternativas.

 La temperatura Curie se conoce como la temperatura en la que el elemento ferromagnético empieza a perder su magnetismo y a transformarse en paramagnéticos, en el momento que se supera dicha temperatura. En el caso de que el material esté por debajo de la temperatura Curie los materiales magnéticos se transforman en ferromagnéticos. Dependiendo de los diferentes tipos de imanes o combinaciones  que existan encontraremos diferentes temperaturas:

 

Las propiedades deseables de tales imanes se expresan normalmente en términos de remanencia y coercitividad de los materiales magnéticos. La siguiente figura muestra el llamado “ciclo de histéresis magnética” para un material el particular, cada uno de ellos tiene su ciclo. La tabla a la derecha contiene algunos datos sobre los materiales usados como imanes permanentes.     

 Además de la coercitividad y la remanencia, un factor de calidad de los imanes permanentes es la cantidad (BB0/μ0)max. Un valor alto de esta cantidad, implica que el flujo magnético requerido se puede obtener con un menor volumen del material, haciendo el dispositivo más liviano y compacto.

  En un artículo publicado (electro-design.com) por  Da Vukovich, presidente de Alliance LLC, asegura que “se han desarrollado aleaciones especiales que, además de neodimio incluyen terbio y disprosio que permiten tolerar temperaturas de Curie mucho más altas”. Debido a sus propiedades ningún otro material puede igualar su rendimiento de alta resistencia, concluyendo que “realmente no se pueden reemplazar los imanes de tierras raras”. En 2018, el 93% de todos los vehículos eléctricos producidos en el mundo tenían un tren motriz impulsado por un motor de imanes permanentes compuestos de tierras raras. Esta información, extraída de los datos de la plataforma EV Motor Power y Motor Metals Tracker, muestra que esta tecnología sigue siendo la más utilizada, debido a su menor tamaño y mayor eficiencia.

 Aplicación comparada

En un motor de tracción eléctrico, los imanes de NdFeB (Neodimio Hierro Boro) permiten un muy intenso campo magnético (B) que se generará en un volumen muy pequeño. La alternativa sería utilizar electroimanes, donde se genera un campo magnético al pasar corriente a través de una bobina conductora. Una pieza de imán de NdFeB de 3 mm de espesor  produce el campo magnético equivalente a pasar 13 Amp  a través de una bobina con 220 vueltas de alambre esmaltado de cobre. En términos de espacio, si se supone una densidad de corriente de 10 A/mm2 en el conductor (que es típico para el funcionamiento normal de un motor de tracción), entonces una bobina electromagnética equivalente podría tener cinco veces el área de sección transversal del imán de NdFeB , como se indica en la figura.

 

 También hay que indicar que para generar ese campo magnético en la bobina hay que consumir de la fuente de energía  un valor de energía eléctrica que no precisa el imán permanente ya que esa energía (representada por el ciclo de histéresis) es inherente a él.

 Ejemplo comparativo de costos en tres tipos de  motores de igual potencia (30 Kw) con y sin materiales NdFeB:

 Cualquiera que sea el precio de los imanes de tierras raras, generalmente se reconoce

que su utilización en las máquinas eléctricas conducirá  inexorablemente a un aumento  de costos.

 Los fabricantes de imanes buscan reducir el contenido de las tierras raras de los imanes manteniendo o aumentando su rendimiento. Un ejemplo es Hitachi Metals, Ltd  ha desarrollado imanes con una cantidad reducida de disprosio en comparación con los convencionales materiales de NdFeB, supuestamente sin una reducción en su coercitividad a alta temperatura. Estos imanes se fabrican mediante un nuevo proceso, que implica la difusión de disprosio en el material del imán en lugar de la aleación directa. Otros buscan reducir el tamaño de grano en los imanes a nanoescala con la expectativa de que esto aumente significativamente la resultante energética del material.

La siguiente tabla  resume las diferencias entre diferentes tecnologías. En particular, las aplicaciones con imanes de tierras raras son onerosas, duplicando o más el costo de la materia prima del motor eléctrico.

 

Hoy en día, cada una de estas tecnologías tiene sus defensores y detractores; sin embargo, cualquiera de estas tecnologías se utiliza con éxito en distintas aplicaciones, evaluando cuestiones técnicas y económicas de cada prestación. En definitiva, es solo un objetivo de maximizar el rendimiento energético, obtener el mayor par y torque, todo ello, en el menor volumen posible. Nada mas, ni nada menos!

 

Ing. Ricardo Berizzo

Cátedra: Movilidad Eléctrica

U.T.N. Regional Rosario                                                                              2021.-

Electrodos de recubrimiento seco para la industria de las baterías de vehículos eléctricos

 

Por qué los electrodos de recubrimiento seco son el futuro de la industria de las baterías de vehículos eléctricos

 Dado que se espera que la demanda mundial de baterías aumente de 185 GWh en 2020 a más de 2000 GWh para 2030, encontrar métodos de producción más eficientes es un enfoque creciente para la industria.

 Original en:   https://www.electrichybridvehicletechnology.com/opinion/why-dry-coating-electrodes-is-the-future-of-the-electric-vehicle-battery-industry.html

Uno de los pasos principales en el proceso de fabricación de la batería es el recubrimiento de material activo en la parte superior de la lámina metálica para crear el electrodo. Este material activo es donde ocurren las reacciones electroquímicas, lo que permite que el electrodo almacene y luego libere energía cuando la celda se descarga. Tradicionalmente, el material del electrodo se mezcla con agua o un disolvente orgánico para formar una suspensión líquida que se aplica a la parte superior de la lámina metálica. Después del recubrimiento, los electrodos se secan y presionan. El proceso de prensado, también conocido como calandrado, disminuye la porosidad del electrodo, lo que conduce a un aumento de la densidad de energía debido a un menor volumen, así como a mejoras en la adherencia y uniformidad del recubrimiento. El proceso de secado es costoso y requiere mucho tiempo y energía, y algunos electrodos tardan entre 12 y 24 horas en secarse por completo. Además, los disolventes orgánicos utilizados para la preparación de la suspensión, que suelen ser peligrosos, deben recuperarse y volverse a destilar para el siguiente uso.

Obviamente, el proceso de "recubrimiento húmedo" presenta una desventaja cuando las demandas del mercado requieren una ampliación rápida y económica de la producción de baterías, por lo que no es de extrañar que empresas líderes como LG, Samsung, CATL, Ford, GM, Volkswagen y Tesla todos están haciendo esfuerzos para desarrollar un "recubrimiento seco", lo que apunta a una tendencia creciente. A medida que la industria se dé cuenta del potencial de esta técnica y trabaje para superar los desafíos que la acompañan, ¿los electrodos de recubrimiento seco marcarán el comienzo de las baterías de próxima generación?

 

Los beneficios del recubrimiento seco.

El nuevo proceso, denominado revestimiento seco, elimina la fase de secado convencional. Se mezcla un polvo con un aglutinante polimérico específico que actúa como pegamento y luego se aplica sobre la lámina metálica. Luego se aplican cambios de presión y temperatura a la mezcla que permite que se adhiera a la lámina.

 Aunque los electrodos de recubrimiento seco a menudo implican un proceso más complejo, permite una reducción en el costo y el tiempo de fabricación, al tiempo que es una opción más respetuosa con el medio ambiente. Echemos un vistazo más de cerca a los beneficios.

 Al evitar el uso de solventes, el proceso de recubrimiento en seco requiere menos pasos de preparación y equipo, lo que reduce los gastos operativos y de capital generales. Con equipo menos pesado involucrado en el recubrimiento en seco, es posible fabricar electrodos utilizando una décima parte del tamaño habitual de fábrica. Esto también reduce la energía necesaria para la producción de baterías. Además, el proceso más rápido de recubrimiento en seco conduce a una mayor producción al tiempo que reduce los costos y el consumo de energía. Específicamente, estas ventajas pueden resultar en una reducción del costo de la batería de al menos un 10%.

 

Sostenibilidad mejorada

Aproximadamente el 39% del consumo de energía en la producción de baterías de iones de litio está asociado con los procesos de secado en general, por lo que la etapa de secado del electrodo representa aproximadamente la mitad de ese consumo. Aunque los procesos secos todavía pueden usar rodillos calentados, la eliminación de los pasos de secado y recuperación de solventes reduce significativamente el consumo y los costos de electricidad. Un beneficio secundario es el medioambiental, ya que no es necesario utilizar los disolventes peligrosos antes mencionados.

 Al igual que con cualquier esfuerzo de mejora, pueden surgir desafíos con el proceso de recubrimiento en seco, como problemas de uniformidad y complicaciones en torno a la producción a gran escala. Como se mencionó, para que la mezcla de recubrimiento seca sea utilizable, debe ser uniforme en las áreas grandes de los electrodos de la batería. De manera similar al recubrimiento húmedo, las láminas recubiertas en seco también se calandran, pero con mayor presión y temperatura. En el caso de Tesla, la mezcla abolló inesperadamente los costosos rodillos de la calandra, lo que, según Elon Musk, es un problema de ingeniería bastante solucionable. Sin embargo, esto todavía requiere una cantidad sustancial de prueba y error para que esté listo comercialmente.

 En el caso de que el recubrimiento no sea uniforme, puede provocar la formación de los denominados puntos calientes en los electrodos de la batería, lo que provocaría la degradación de la batería, posibles cortocircuitos e incluso un fallo catastrófico de la batería. Para mantener el rendimiento de la batería, es fundamental garantizar la adhesión del material activo a las láminas con una cantidad mínima de aglutinante. Por lo tanto, la mezcla seca debe ser uniforme incluso antes del recubrimiento, con los materiales distribuidos uniformemente en el volumen de la mezcla.

 Encontrar una nueva técnica eficiente requiere una inversión significativa en equipos de fabricación de baterías y sus modificaciones para lograr los resultados buscados. Tesla utiliza el proceso de recubrimiento seco desarrollado por Maxwell Technologies, que fue adquirido por Tesla en un acuerdo de acciones en 2019 como parte de sus mejoras de escala y fabricación. Elon Musk estima que, en el caso de Tesla, la compañía revisará la maquinaria cinco o seis veces antes de que pueda continuar la producción a gran escala con recubrimiento seco. Además, aunque Musk anunció inicialmente que el recubrimiento seco sería una gran noticia para la industria, luego se restó importancia dos años después y todavía no está disponible comercialmente. Los retrasos que hemos visto en torno a la adopción de revestimientos secos pueden deberse a grandes inversiones que aún se requieren para optimizar el proceso.

 

¿Puede la arquitectura de electrodos 3D resolver los desafíos del recubrimiento seco?

Tradicionalmente, todas las baterías tienen una estructura de electrodo bidimensional compuesta por una lámina metálica plana recubierta con materiales químicos activos. Por el contrario, los electrodos 3D recientemente avanzados utilizan una estructura metálica porosa con el material químico activo incrustado en el interior durante el proceso de recubrimiento.

 En el caso de láminas 2D en las que el revestimiento está en capas, las baterías pueden sufrir una falta de estabilidad mecánica, lo que presenta un riesgo de delaminación para los electrodos de las baterías. De hecho, en el caso de la patente de Maxwell Technologies, la superficie del colector de corriente a veces se hace rugosa para evitar que la tinta seca se deslice sobre la superficie y mejorar la adherencia. Con los electrodos 3D, este proceso puede ser aún más eficiente e incorporarse en la línea de producción.

Mediante el uso de electrodos 3D, el polvo de material activo se puede infiltrar más fácilmente en la estructura metálica simultáneamente desde ambos lados, lo que permite que sea más uniforme. Esto permite una mejor estabilidad mecánica y adhesión de los electrodos 3D de la batería. Además, el proceso de recubrimiento en seco con electrodos 3D es compatible con el proceso de fabricación mediante láminas y se puede realizar en la misma línea de producción.

 Acelerar la tendencia de electrificación en industrias que van desde los vehículos eléctricos hasta el almacenamiento distribuido de energía es fundamental para cumplir con los objetivos de descarbonización generalizados con el fin de mitigar los impactos del cambio climático. La industria de las baterías necesita utilizar todas las herramientas a su disposición para mejorar el rendimiento, el costo y la ampliación de las baterías de próxima generación, y el recubrimiento seco de los electrodos muestra una promesa significativa para respaldar estos esfuerzos. No se trata solo del desarrollo de químicas de batería más avanzadas, también se trata de mejoras en el diseño de electrodos, incluidos electrodos 3D que pueden facilitar nuevos métodos de fabricación, como el recubrimiento en seco. Solo cuando nos centramos en las complejidades del desarrollo de las baterías, podremos acelerar la transición energética de la que depende el futuro de la sociedad.

Factores que afectan a la vida útil de la batería de un vehículo eléctrico

Factores que afectan a la vida útil de la batería de un vehículo eléctrico

Tal vez el elemento  más importante de los vehículos  eléctrico sea la batería ya que de ella depende la dinámica de propulsión e influye directamente en la autonomía del mismo y por otro lado su valor es aproximadamente un tercio del  móvil. Es por ello que una de las principales preocupaciones del comprador o propietario de un coche eléctrico, es saber la duración o degradación que tendrá la batería de su vehículo. Un aspecto crucial que dependerá de muchos factores y que vamos a repasar en este artículo. Es de tener en cuenta, sin entrar en detalles, que toda batería cualquiera sea su tecnología funciona en base a una reacción electroquímica reversible. La temperatura  en ascenso o disminución cambia la velocidad de una reacción química. Y según la tecnología se acota  entre un valor mínimo y un máximo, el cual se debe respetar inexorablemente para un funcionamiento y longevidad esperada. 

La degradación de una batería puede tener diferentes razones. Una es la temperatura ambiente en el que se mueva el vehículo. Y es que el calor es el gran enemigo de la vida de una celda, mientras que el frío es el enemigo de la autonomía.

El flujo de corriente en las baterías de los coches eléctricos, producto de la demanda para su movimiento, produce el calentamiento de sus celdas. Cuanto mayor es el flujo de la corriente, mayor es el calentamiento.

 

 El rendimiento de las baterías de ion-litio depende en gran parte de su temperatura de funcionamiento: sufren el efecto Goldilocks, es decir, no funcionan convenientemente cuando están sometidas a demasiado frío o a demasiado calor. Con temperaturas bajo cero se pierde densidad energética. Por ejemplo, si estamos en una ciudad en invierno a -10 grados, la autonomía cae casi un 25%, y a su vez la potencia o aceleración hasta un 60%. Lo mismo pasaría con calor extremo, aunque las pérdidas no son tan elevadas como con frío, aunque sí se notaría esa falta de rendimiento en todos sus factores.

 Otra de las razones de la degradación es la velocidad de carga eléctrica. La mayoría de las baterías de litio no se pueden cargar rápidamente cuando están a menos de 5º C, y no se pueden cargar de ninguna forma cuando están por debajo de 0º C. Además, las celdas comienzan a degradarse rápidamente cuando su temperatura es superior a 45º C.

 En este aspecto entra en juego el sistema de refrigeración/calentamiento de dicha batería, algo  que depende de cada modelo. Hay modelos sin ninguna refrigeración, otros con un sistema por aire forzado, y los que tienen un sistema de refrigeración por líquido, que suele ser el más efectivo. Aunque también hay que considerar la propia química y robustez de cada celda cada una con propias características, según el fabricante.

 Los fabricantes automotrices consideran diferentes sistemas de refrigeración.

A continuación se describe  tres técnicas más usuales de gestión térmica de la batería:

  -  Por convección del aire, ya sea de forma pasiva o forzada.

 -  Utilizando como refrigerante un aceite dieléctrico que se bombea a un sistema intercambiador de calor.

-   Enfriamiento por circulación de un refrigerante a base de agua a través de conductos de refrigeración ubicados dentro de la estructura de la batería.

 El enfriamiento por aire no es el ideal para la mayor parte de las aplicaciones de alto rendimiento, debido a su incapacidad de hacer frente a un amplio rango de temperaturas ambiente. Es decir, no es posible eliminar  suficiente calor dentro de la batería con este sistema de enfriamiento. Y por otro lado, si la circulación de aire depende del movimiento del móvil, la refrigeración es nula cuando esta parado.

 Un sistema de enfriamiento con aceite dieléctrico como refrigerante normalmente enfría extrayendo calor de la superficie de las celdas. Dicho enfriamiento se logra mejor con un refrigerante a base de agua o con un refrigerante orgánico. El refrigerante se puede usar para eliminar el calor del pack y también para proporcionarle calefacción durante una recarga rápida a baja temperatura.

 La estrategia de los sistemas de refrigeración también es importante. Por ejemplo, el eficaz enfriamiento de las lengüetas (elementos para conectarse a los terminales positivo y negativo de la carcasa de la celda) no es algo común en la industria. Tanto el BMW i3 como el Chevrolet Bolt utilizan una placa de refrigeración inferior en su batería. La instalación de la placa de refrigeración en la parte inferior del pack probablemente esté motivada por su construcción más sencilla, así como por la mayor facilidad para realizar análisis cuando haya fugas dentro del sistema de baterías.

Las lengüetas del BMW están situadas en la parte superior de la batería y no en la inferior, mientras que las del Chevrolet Bolt se encuentran en los laterales. Por ello, ninguno de los dos sistemas de refrigeración está situado en la que sería su ubicación ideal para conseguir un rendimiento óptimo.

 Por su parte, el sistema de enfriamiento de la batería de los Tesla Model S y Model X, que consiste en un tubo de enfriamiento que serpentea a través del pack de baterías (contiene un flujo de refrigerante de glicol en agua), consigue el contacto directo con las células mediante el material de transferencia térmica.

De nuevo, esto elimina el calor del costado de las celdas en lugar de las pestañas, por lo que es fácil sobrecalentar un pack de baterías Tesla durante una conducción exigente.

El enfriamiento de las lengüetas es difícil, debido a la necesidad de aislar eléctricamente el sistema de enfriamiento para evitar un cortocircuito en el pack, y también para asegurar que ningún fallo del sistema de enfriamiento en una junta dé como resultado la liberación del refrigerante dentro de la batería.

Un diseño eficaz del sistema de refrigeración generalmente conlleva una menor capacidad de la batería, debido a la longitud de los canales de refrigeración necesarios. Además, se hace necesaria una bomba de refrigerante eléctrica que pueda generar altas tasas de circulación del flujo refrigerante. El diseño más eficaz es, por tanto, el de hacer circular el refrigerante por la batería, el cual una vez haya pasado por ella se hará circular a través de un intercambiador de calor. Allí el calor se transfiere al flujo de aire ambiental que está siendo soplado gracias a un ventilador.

 

Debido a que los ventiladores y las bombas tienen un alto potencial de consumo de energía parasitaria, energía que no se utiliza para el movimiento y que afecta a la ecuación general energética del vehículo y por ende al rendimiento general del vehículo, hay que seleccionar componentes muy eficientes para el sistema de refrigeración de las baterías.

También entran en juego aspectos como el trato de dicha batería. Por ejemplo, no se debe dejar bajar la carga por debajo del 20%. Tampoco aunque en menor medida, debemos cargarla al 100%. De nuevo, no pasa nada si cargamos al 100% e iniciamos un recorrido que en pocos minutos permita consumir parte de esa capacidad. Pero no debemos dejar el coche al 100% durante largos periodos de tiempo.

 La compañía Geotab  (Geotab Inc. Oakville, Ontario) ha realizado un informe que recoge datos de un total de 6.300 vehículos eléctricos, lo que le ha permitido determinar la degradación media de los packs y los factores que más influyen en ella: todo indica que las baterías de los coches eléctricos tienden a perder actualmente un 2,3% de capacidad al año, si bien la pérdida no es nunca lineal (es estable durante los tres o cuatro primeros años, y se acelera posteriormente).

 Sin embargo, se encuentran grandes diferencias, pues un Nissan LEAF experimenta una degradación media del 11,6% en tres años, frente al 5,7% de un Tesla Model S. En este caso, los malos resultados del Nissan se deben a que es uno de los pocos coches eléctricos del mercado sin refrigeración en sus baterías o mejor dicho sin refrigeración forzada. Uno de los modelos con menor degradación es el KIA Soul EV, con un 2% de pérdida en 30 meses, un modelo con refrigeración líquida.

 Geotab hace hincapié en que la carga rápida en corriente continua afecta de lleno a la degradación de una batería: el uso de la carga rápida más de tres veces al mes tiene como resultado una degradación cinco veces mayor. (Se recuerda que la carga en corriente continua es exclusivamente para carga rápida)

Sin cargas rápidas una batería pierde menos del 2% de su capacidad en cinco años, frente a más del 10% con cargas rápidas regulares. Con cargas rápidas moderadas (de una a tres veces al mes) la degradación supera el 8%. La experiencia indica que el kilometraje tendría poco efecto sobre la degradación de una batería, pues no hay diferencias significativas entre los vehículos que recorren menos de 8.000 km al año y los que superan los 25.000 km.

 Se considera que una batería está en buenas condiciones mientras mantenga el 80% de su capacidad original. Por lo tanto, cuando se habla de estimación de vida de la batería no se refiere a un fallo completo de la batería sino a una caída de la capacidad de esta, pudiendo seguir usándola durante más tiempo, pero teniendo en cuenta que hemos perdido un 20% de autonomía. Posteriormente el pack de baterías, tiene otra oportunidad la llamada “segunda vida” en aplicaciones menos exigentes como por ejemplo como respaldo de sistemas eléctricos y/o almacenamiento de energía eléctrica en sistemas renovables. 

 

Ing. Ricardo Berizzo

Cátedra: Movilidad Eléctrica

U.T.N. Regional Rosario                                                                           2021.-

 

 

 

 

 

 

 

Estaciones de recarga /coches eléctricos respaldadas por baterías de flujo y energías renovables

Estaciones de recarga para coches eléctricos respaldadas por baterías de flujo y energías renovables

por Marcos Crespo

 Vflowtech, empresa con sede en Singapur y que ofrece soluciones de almacenamiento energético, acaba de anunciar una asociación junto con la Universidad de Ciencia y tecnología de Seúl y la empresa coreana CompanyWE, para la instalación de estaciones de carga para coches eléctricos en gasolineras y que estarán respaldadas por baterías de flujo y alimentadas por energías renovables.

 Básicamente se trata de dos tanques de iones de vanadio con electrolitos positivo y negativo que circulan entre los dos tanques. Cuando las partículas pasan a través de una membrana separadora, se genera electricidad de forma similar a la de una pila de combustible. La capacidad de cada instalación se pude ajustar simplemente cambiando el tamaño de los tanques, mientras que su potencia puede ser cambiada ajustando el tamaño de la membrana.

Estos dos tanques fluyen hacia una batería que genera la energía necesaria para la recarga de los vehículos. Esto permite entre otras ventajas disponer de un flujo constante de energía durante una vida útil que sus desarrolladores han estimado en más de 25 años, además de poder operar en un arco de temperaturas de entre -10 y +55 ºC sin necesidad de refrigeración.

 

 Un diseño modular que destaca además de permitir modificar la potencia y la capacidad de forma independiente incluso después de la instalación, también por la ausencia de riesgos de seguridad por sobrecarga, descarga, incendio o productos tóxicos.

El primer proyecto piloto contará con una estación con una potencia de 150 kW y una capacidad de 500 kWh, que además se alimentará con energías renovables.

 Según Jae Woo, Director Ejecutivo de CompanyWE: “A nivel global, hay una necesidad de soluciones de almacenamiento de energía que pueda hacerse cargo de mayores capacidades de las energías renovables. La batería de flujo de vanadio guarda su energía en tanques, lo que significa que tienen una mayor capacidad de almacenamiento de energía y tienen un coste mínimo ya que pueden durar hasta 25 años”

Las zonas urbanas pueden añadir esta infraestructura a estaciones de servicio ya existentes, para de esa forma poder ofrecer recarga rápida y sin apenas impacto en la red eléctrica cuando ofrece su máxima potencia, y además con un sistema formado por materiales sostenibles y abundantes.

 

Fuente: https://www.vflowtech.com/news-all/singapores-clean-energy-provider-vflowtech-signs-south-korea-deal-to-power-renewable-grids-for-ev-charging-stations/