22 años de personalización de baterías
Nov 02, 2022 Pageview：161
Introducción
Es crucial recordar que las pilas de combustible y las baterías son dos opciones viables para desarrollar trenes de propulsión eléctrica, que ayudarán a resolver el problema de la energía limpia. Como solución híbrida, ambas tecnologías tendrán su protagonismo. Cualquiera de las opciones puede ser la respuesta óptima, dependiendo de la aplicación. Todo depende de los requisitos, necesidades y circunstancias de uso.
Pila de combustible vs coche de batería
La distinción más fundamental entre baterías y celdas de combustible es sencilla: una batería almacena energía que luego consume, mientras que una celda de combustible produce energía al convertir el combustible disponible. Puede utilizar la electricidad en cualquier momento, en cualquier lugar, siempre y cuando tenga acceso al combustible. Es interesante notar que una celda de combustible también puede incluir una batería para almacenar la energía que produce.
Además, existen otras distinciones para la movilidad limpia, particularmente en aplicaciones de transporte pesado:
Distancia
Un camión de clase 8 alimentado con tecnología de pila de combustible puede volver a estar operativo en menos de 15 minutos, en comparación con las horas de un vehículo eléctrico alimentado por batería. Como resultado, las celdas de combustible son ideales para automóviles que trabajan en múltiples turnos todos los días. Además, debido a que son menos sensibles a las bajas temperaturas que las baterías, las celdas de combustible pueden manejar fácilmente las variaciones de temperatura durante un viaje largo.
Falta del tiempo
El reabastecimiento de combustible toma solo unos minutos, y el tiempo de inactividad por mantenimiento también da fe de la durabilidad de la tecnología de celdas de combustible. Se requiere más mantenimiento para los motores de combustión y las baterías.
Costo
La opción más rentable para descarbonizar el transporte por carretera de carga media y pesada son las pilas de combustible de hidrógeno. Las baterías son menos deseables, según tres casos de uso, debido al mayor tamaño, al mayor peso y al mayor costo de las baterías necesarias, así como a los tiempos de recarga más prolongados.
Infraestructura
La infraestructura suele ser una barrera importante para las baterías y las pilas de combustible, especialmente cuando se trata del transporte. Por ejemplo, más opciones de carga de alta potencia permitirían que las baterías se recargaran incluso mientras están en uso, reduciendo sustancialmente el tiempo necesario para hacerlo de horas a minutos. El mayor problema con las pilas de combustible de hidrógeno es la distribución y la disponibilidad.
Celda de combustible frente a densidad de energía de la batería
Las baterías son obviamente más eficientes que las celdas de combustible, pero cuando las compara con camiones pesados de larga distancia, el peso tiene un impacto significativo. Debido a que el hidrógeno tiene una densidad de energía sustancialmente más alta que las baterías, un tren de potencia impulsado por celdas de combustible será más liviano. Para darle una idea, la diferencia podría ser de hasta 2 toneladas para un camión con un alcance de 800 millas. Como resultado, la tecnología de celdas de combustible permite que los vehículos carguen más pesos y tengan distancias de conducción más largas.
Las pilas de combustible y el hidrógeno comprimido se pueden utilizar para impulsar un vehículo. Motor con pesos que son cuatro veces más bajos que el objetivo ABC de EE. UU. y de ocho a catorce veces más bajos que las baterías actuales. El peso adicional para ampliar la autonomía del EV de pila de combustible es insignificante, pero el peso del EV con batería se dispara para viajes más largos. Debido al peso compuesto, más de 100 a 150 millas. Cada kilogramo adicional de baterías requiere más peso estructural, frenos más fuertes y un vehículo más grande para ampliar el alcance. motor de tracción más grande, que requeriría más baterías para mover esta masa adicional, etc.
Celda de combustible versus eficiencia de batería
En respuesta al aumento de las ventas de vehículos eléctricos, las baterías de iones de litio han experimentado una mejora sustancial en los últimos 20 años. Entre mediados de la década de 1990 y mediados de la década de 2000, la densidad de energía de las baterías de iones de litio se duplicó aproximadamente. Debemos tener en cuenta las pérdidas de transmisión de la red si la energía utilizada para reponer las baterías proviene de fuentes renovables. El valor medio de las pérdidas de transmisión y distribución utilizando la UE es del 6%. Además, la infraestructura de carga solo pierde un 1% de su eficiencia.
La entrega y almacenamiento del hidrógeno creado da como resultado una mayor pérdida de energía. Dado que el hidrógeno tiene una densidad real baja tanto en forma gaseosa como líquida, debemos impulsarlo para que tenga una densidad de energía lo suficientemente alta. El enfoque más eficaz consiste en comprimir el hidrógeno a 680 atm, aunque al hacerlo se utiliza aproximadamente el 13 % de la energía total del hidrógeno.
Mientras que las baterías almacenan la electricidad en CC, la red proporciona alimentación de CA. Para la conversión, se requiere un cargador con una eficiencia máxima del 95 %. Además, se requiere un inversor porque la mayoría de los vehículos eléctricos utilizan motores de CA. La eficiencia máxima de un inversor de alta calidad puede estar cerca del 95%. Las baterías de iones de litio también pueden perder energía como resultado de fugas. La eficiencia de carga se puede estimar en cerca del 90%.
Una infraestructura de hidrógeno funcional debe poder transportar hidrógeno desde la fuente de producción hasta el punto de uso después de que se haya producido y almacenado. El costo y la entrega del hidrógeno pueden verse afectados significativamente por la ubicación de su producción. Una planta que esté ubicada en el centro y sea capaz de producir grandes cantidades de hidrógeno puede hacerlo a costos más bajos, pero los costos de transporte para llevar el hidrógeno a su destino final serán más altos. Con costos de envío mínimos, una unidad de producción distribuida puede generar hidrógeno donde se necesita. Sin embargo, el menor volumen de fabricación da como resultado un mayor costo de producción. La eficiencia de la conversación del tanque a la rueda es otro factor que contribuye a la pérdida de eficiencia al usar hidrógeno. Para que los vehículos funcionen con hidrógeno, el hidrógeno del depósito debe volver a transformarse en electricidad mediante una pila de combustible. El Departamento de Energía de EE. UU. estima que la tecnología de celdas de combustible tiene una eficiencia potencial del 60 % y que la mayor parte de la energía restante se desperdicia en forma de calor.
En el mejor de los casos, donde todo el proceso tiene altas tasas de eficiencia, la forma más efectiva de impulsar un automóvil es utilizando vehículos eléctricos de batería. Entonces, a pesar de eso, en comparación con una batería, un automóvil de celda de combustible puede viajar más lejos con un tanque lleno de hidrógeno. Porque las pérdidas de energía y el costo de cargar completamente un tanque motorizado son mayores ineficiencias. El hidrógeno tiene un coste por kilómetro algo más de tres veces superior.
El precio por kilómetro se verá afectado aún más por gastos adicionales como los gastos de construcción y las ganancias de las estaciones de hidrógeno. El mercado en el que la mayor parte de la inversión y la investigación avanzan hacia los vehículos eléctricos de batería ahora se ve impulsado por las pérdidas e ineficiencias de energía mencionadas anteriormente.
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