eNAV SYSTEMS es una oficina de diseño especializada en el suministro de soluciones de propulsión y energía verde para embarcaciones: motores eléctricos e híbridos, hidrogeneración eléctrica, producción de energía fotovoltaica o eólica... Presentan el interés técnico de la batería de litio para suministrar electricidad a un barco.
Algunas nociones que hay que entender
- Capacidad o "capacidad de almacenamiento
Es la cantidad de corriente que una batería en perfecto estado (nueva) es capaz de entregar cuando se carga. Se expresa en amperios-hora (Ah) o en kWh.
En realidad, como no es aconsejable pasar de un determinado porcentaje de descarga, sólo se puede utilizar una parte de la capacidad: del 40 al 50% para una batería de plomo, el 80% para una batería de litio. - La corriente de carga y descarga de una batería de litio se expresa en amperios. Esta capacidad representa la corriente que la batería puede entregar potencialmente. La unidad es el amperio A o C (relación entre la corriente de carga o descarga / la capacidad total).
Una batería de 100 Ah con un C1 podrá entregar 100 amperios. - La velocidad de descarga de una batería de plomo-ácido también influye en su capacidad: cuanto más rápida sea la descarga, menor será la capacidad real de la batería. (Este no es el caso de una batería de litio).
Esta tasa de descarga se indica en la forma: C10, C20, C100..
Por ejemplo, una batería de 70 Ah en C 100 tendrá realmente una capacidad de 70 Ah si se descarga durante 100 horas y luego se reduce a sólo 50 Ah en 10 horas. - Capacidad ciclista
El número de ciclos de carga/descarga es el número de ciclos después de los cuales la batería se degrada hasta tal punto que ya no puede utilizarse para su propósito original.
Un ciclo es el equivalente a una descarga y una carga completa de una batería. Una batería descargada al 50% que se recarga al 100% tendrá un medio ciclo. - El Departamento de Defensa: La profundidad de la carga
Se asocia con el número de ciclos. Es la tasa de descarga que se tiene en cuenta para estimar el número de ciclos (a menudo el 80%). Así, una batería que se descargue al 100% con mucha frecuencia tendrá una vida útil más corta.
Los fabricantes indican el número de ciclos que puede realizar la batería antes de perder parte de su capacidad
- Las baterías AGM muy buenas pueden alcanzar los 500 ciclos (50% DOD)
- Las baterías LiFePO muy buenas pueden alcanzar los 3000 o 4000 ciclos (80% DOD)
Ventajas de las baterías de litio :
Capacidad real
Las baterías de litio soportan muy bien las descargas profundas sin alterar sus celdas (evitar pasar del 80%) y tienen una curva de descarga muy plana que las hace utilizables con un estado de carga bajo. Este no es el caso de las baterías de plomo que, por un lado, no gustan de las descargas profundas, pero por otro lado, no producen suficiente tensión para el funcionamiento normal de los dispositivos más allá del 50% de descarga.
Al final, para un plomo-ácido de 100 Ah, sólo se puede utilizar la mitad, frente al 80% de un litio.
Eficiencia energética
Las baterías de litio tienen una eficiencia cercana al 100%, frente al 80% de una batería de plomo. 1 AH inyectado en la batería de litio dará 1 AH frente a los 0,8 Ah de una batería de plomo (Esto es muy importante para la recarga por paneles solares, eólica o hidrogenación para evitar perder el 20% de la producción en calor)
Las baterías de litio son muy ligeras y menos voluminosas (3 veces más ligeras)
Un inconveniente: el precio
Las baterías de litio son, por término medio, 3 veces más caras que las buenas baterías de plomo, pero el coste puede amortizarse con el tiempo. Tomemos el ejemplo de 2 baterías de 12 V 100 Ah AGM y de litio y comparemos las especificaciones.
Ámbitos de aplicación
A la vista de las especificaciones comparativas, recomendamos el Litio para aquellos que prefieren el peso (barcos de carreras o ligeros que temen las sobrecargas) o que quieren la máxima capacidad en el mínimo espacio. También se recomiendan para un uso intensivo (vida a bordo, viajes largos, motorización eléctrica, grandes consumidores a bordo) donde el número de ciclos amortizará el coste de compra.
¿Son peligrosas las pilas de litio?
Todos los medios de almacenamiento de energía son potencialmente peligrosos, ya sean baterías de plomo, pilas de combustible, bombonas de gas o depósitos de gasolina o gasóleo. En todos los casos, hay que tomar precauciones y procedimientos. No se te ocurriría guardar una lata de gas en una habitación sin ventilación cerca de una fuente de calor..
¿Qué es el desbordamiento térmico en las baterías de iones de litio?
Este es el temido fenómeno de la tecnología del litio. Se trata de una reacción química de las células en caso de uso inadecuado (sobrecarga, exposición al fuego, perforación...). El resultado es una liberación de calor que puede degenerar en un incendio difícil de controlar o en una explosión.
Esto debe ser puesto en perspectiva, ya que :
- Este fenómeno también existe con todas las tecnologías de almacenamiento (gasolina, gas e incluso gasóleo)
- Puede evitarse fácilmente con una gestión adecuada que incluya un buen BMS (sistema de gestión de baterías)
- Depende mucho de las tecnologías utilizadas
De hecho, el término baterías de iones de litio incluye varios tipos de tecnologías cuyas características son muy diferentes:
- LCO: Óxido de litio y cobalto
- NCA: Níquel-Cobalto-Aluminio
- NMC: Níquel Manganeso Cobalto
- LiFePO o LFP: fosfato de litio y hierro
- LTO: Óxido de Titanato de Litio
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Por lo tanto, el término "Iones de Litio" no tiene un significado preciso y a menudo abarca las baterías LCO, NNCA o NMC en contraposición a las LiFePO.
Las baterías LCO y NCA son las más sensibles, las NMC son mucho menos propensas a este riesgo y las LiFePO casi no tienen riesgo.
Independientemente de la química elegida El desbordamiento térmico no puede producirse con células de buena calidad y un BMS adecuado, es decir, que sea capaz de controlar los parámetros a vigilar (temperatura de las células, tensión, corriente de carga y descarga, equilibrio de las células y del conjunto de la batería, etc.), comunicarlos al usuario y, sobre todo, activar medidas correctoras de forma automática: desconectar el BMS abriendo el contactor o, en el caso de una motorización eléctrica, por ejemplo, como en el caso de Oceanvolt, reducir el consumo o la carga.
Además del BMS, es necesario asegurarse de que los productores (paneles solares, cargadores, hidrogeneradores, generadores, alternadores...) respeten las indicaciones dadas por el fabricante de la batería. (igual que para una batería de plomo).
Protecciones mecánicas
En una buena batería de litio, las celdas están encerradas en revestimientos impermeables que a su vez están encerrados en una caja impermeable resistente a los golpes, vibraciones, pinchazos, etc
Por lo tanto, el riesgo con las baterías de litio producidas por un fabricante serio con una instalación adecuada es muy bajo. Además, las normas actuales CE / RoHS, UN38.3... son drásticas. Son necesarias numerosas pruebas de laboratorio (perforación, calor, golpes, vibraciones...) antes de su comercialización.
Las ideas recibidas
Desgasificación: En contra de la creencia popular y de las baterías de plomo-ácido, con las baterías de litio no hay riesgo de desgasificación peligrosa (excepto en el caso de temperaturas extremas), y aún menos riesgo de proyección de ácido.
