• por “Elettrico? Sí, grazie” de Luca Cassioli

    2014-05-23

    Carga y descarga:

     

    Acerca de la carga y descarga, hay un hecho fundamental a tener en cuenta: cuanto más es descargada a fondo una batería, más se acorta su vida útil en términos de ciclos de carga. La cantidad de carga extraída de una batería se llama “profundidad de descarga”, en inglés Depth of Discharge, DoD.

     


     

    Dependiendo de la tecnología (NiCd, NiMH, PbGel, litio, etc.), una batería puede soportar, sin sufrir daños, DoD diferentes; por ejemplo, las viejas baterías de NiCd, tenían que ser descargados al 100% (DoD=100%) antes de ser recargadas, o de otra manera salían perjudicadas, ya que sufrían el “efecto memoria”, mientras que las baterías modernas de PbGel y litio no se deben descargar al 100%, o lo menos posible: cuanto más se descarguen en cada uso, menos años duraran, es decir, se reducirá su vida, que también se indica como el número de ciclos de vida (o de carga).

     

    Tenga en cuenta que con “ciclos de vida” de una batería se entiende como la extracción de la batería de 100% de su carga y no como el número de veces que se recarga. Si se descarga una batería al 33% y luego se vuelve a cargar no se realiza un ciclo de carga completo: el ciclo se completa cuando es descargado dos veces más un 33% (un total de aproximadamente 100%).

     

     

    Como se ha mencionado, normalmente una batería plomo garantiza un máximo de 3-400 ciclos de carga/descarga, mientras que una batería de litio suele superar los 1.000. No obstante, es fundamental tener en cuenta un dato: un ciclo de descarga tiene diferentes efectos sobre una batería si se hace de una sola vez (DoD 100%) o más veces (por ejemplo DoD 30%); los ciclos al 100% fatigan mucho la batería, que se deteriora más rápidamente: una batería de plomo descargada siempre con DoD 100%, puede durar incluso sólo 100 ciclos, mientras que una de litio podría quedarse sólo en 300. Esto significa que si una batería de plomo proporciona 50 km de autonomía, descargando cada vez al 100% durará 100 ciclos x 50 km = 5000 km. Mientras que si se descarga cada vez sólo el 30%, durará 300 ciclos x 50 Km = 15.000 Km. Por lo tanto, es muy importante saber para qué profundidad de descarga de la batería se da la autonomía declarada de un vehículo eléctrico: si se tiene una garantía de 50.000 km y una autonomía de 100 km, seguramente no será capaz de hacer 500 viajes por 100 km (500 x 100 = 50.000), pero seguro que será capaz de hacer al menos 5.000 viajes por 10 km. Por ello, a continuación vamos a suponer unos cálculos para un coche y un scooter eléctrico.

     

    Coche eléctrico

     

    • ¿Cuantos kilometros tengo que conducir en un día? por ejemplo, 20 km.

    • ¿Que autonomía garantiza el vehículo con 100% de descarga? por ejemplo, 140 km.

    • ¿Durante cuántos ciclos está garantizada la batería? por ejemplo, 1.000.

     

    Primero hay que calcular la relación de la autonomía necesaria (20 km) y la declarada (140 km):

     

    r = 20/140 = 0,14

     

    Esto significa que 20 km equivalen a una DoD del 14%.

    Entonces, se puede calcular cuántas veces hay que caminar esa distancia para completar un ciclo de carga/descarga del 100%, cuando:

     

    v = 100/14 = 7,14 veces

     

    Redondeamos a 7, por lo cual, resulta que cada ciclo de carga/descarga nos permitirá recorrer 7 veces la distancia de 20 km; y que con una batería garantizada para 1.000 ciclos, la autonomía que se puede esperar es de 7 x 1.000 = 7.000 trayectos de 20 km. Si la distancia son 20 km cada día, significa 7.000 días de garantía, es decir, 19 años. Resumiendo:

     

    Fórmula para calcular la duración de la batería en un año:

     

                                           
     

    Nº de días = C x A/P

    km = A x C

    donde:


    C = ciclos garantizados por DoD = P/A

    P = km recorridos al día

    A = autonomía garantizada por cada recarga del 100%



    Aplicando esta misma fórmula a un scooter con una autonomía garantizada de 50 km y una ruta diaria de 12 km con baterías que están garantizadas para 1000 ciclos, sería:


    Nº de días = 1.000 x (50/12) = 4.000 días

    Nº de años= 4.000/365 = 11 años

    kms = días x P = 4.000 x 12 = 48.000 Kms


    Si no consideramos los 365 días del año, sino sólo 300 días laborables, se obtienen incluso más de 13 años. Si al año se viajan 48.000 km, suponiendo un coste 1,4 €/litro para el combustible y 16 kms/litro para el consumo, obtendremos 4.200,00 € de coste de combustible para recorrerlos.  Por otra parte, partiendo de un coste de la electricidad de 0,15 €/kWh y un consumo de 150 Wh/km, se obtiene un coste total de 1.080,00 € de electricidad para esos mismos Kms. Por lo tanto, ahora ya podemos escribir la:


    Fórmula del ahorro

     

     

                                                
     

    Costo anual de combustible


    Vehículo de gasolina


    euro = PA x B/K

     

    donde:


    PA = kilómetros recorridos anualmente

    B = coste de la gasolina en euros/litro

    K = kilómetros recorridos con un litro


    Consideramos PA = 20.000 km; B = 1,4 euros/litro y K = 16 kms/litro:


    • Coche, Euros = 20.000 x 1,4/16 = 1.750,00 € de gasolina/año

    • Scooter, Euros = 20.000 x 1,4/30 = 933,33 € de gasolina/año


    Vehículos eléctricos


    (consumo de coche = 0,150 kWh/km, consumo de scooter = 0,040 kWh/km):


    euro = PA x WK x CE


    donde:


    PA = kilómetros recorridos anualmente

    WK = consumo en kWh/km

    CE = coste de la electricidad


    Consideramos PA = 20.000 km, WK = 0,150 y 0,040 por coche y scooter, CE = 0,15  euro/kWh:


    • Coche, Euros = 20.000 x 0,150 x 0,15 = 450,00 € de electricidad/año

    • Scooter, Euros = 20.000 x 0,040 x 0,15 = 120,00 € de electricidad/año


    Por esta razón, es muy importante saber si la capacidad energética del vehículo que se adquiere es la real o la disponible; por ejemplo, el Nissan Leaf tiene una batería de 24 kWh, pero sólo 16 o 20 (todavía no está muy claro ya que el fabricante no proporciona datos oficiales) se pueden utilizar, lo cual protege la batería de sobre descargas. También es importante saber que la forma en que se carga una batería varía en función de su tecnología: las viejas baterías de NiCd y NiMH sufrían el “efecto memoria”, y por tanto tenían que ser totalmente descargadas antes de volver a ser cargadas de nuevo, de lo contrario disminuía su capacidad con cada recarga.


    Las baterías de litio modernas, sin embargo, se pueden recargar en cualquier momento, incluso si se han descargado sólo un poco; de hecho, cuanto más a menudo se recarguen mejor. Por lo tanto, hay que leer cuidadosamente el manual del vehículo eléctrico, para saber cuál es la mejor manera de cargar sus baterías. Y, por supuesto, es esencial, antes de comprar un vehículo eléctrico, saber cuánto absorbe el cargador, para saber así si la red eléctrica del hogar y la potencia contratada (por lo general entre de 3  y 5,5 kW), es capaz de soportarlo sin problemas.

     
                                                
     

    Para ello, es importante leer los datos de la placa de características del cargador (o su manual correspondiente), y tener en cuenta que para una instalación doméstica de una casa con una potencia contratada de 3 kW, por ejemplo, la corriente máxima es 16 A con una tensión de 220-230 V. Por lo tanto, en este caso, sería indispensable que el cargador no absorbiera más de 16 A, mientras que resultaría muy útil que no absorbiera más de 12 A, dejando los 4 restantes (4 x 230 = 920 W) disponibles para poder usar otros electrodomésticos con la televisión, frigorífico, iluminación, etc.


    Información adaptada desde: “Elettrico? Sí, grazie” de Luca Cassioli

     
     

    Fuente: ¿Como podemos saber la vida útil de la batería?

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