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11 oct 2017
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Por Tom Lombardo. El Santo Grial de los vehículos eléctricos es una batería que combina gran autonomía con cortos tiempos de carga.
Toshiba anunció recientemente avances en su SCiB (TM), una variante de batería de iones de litio, que podría hacer que los vehículos eléctricos sustituyan progresivamente a los coches con motores de explosión. La empresa afirma que su SCiB de próxima generación tendrá el doble de densidad de energía que las baterías SCiB actuales. Según el comunicado de prensa de Toshiba, una batería de 32 kWh podría entregar un alcance de 320 km para un coche compacto.
Aún mejor, los ingenieros de Toshiba afirman que la batería se puede cargar en seis minutos. Suponiendo que esto sea cierto, será necesaria una estación de carga (más potente que un supercargador Tesla). Me gustaría escuchar sus ideas para el diseño de una gran estación de servicio con múltiples cargadores, pero primero, un poco de matemáticas...
Para cargar la batería de 32 kWh de Toshiba en seis minutos, un cargador debe suministrar 320 kW de potencia. Como comparación, el supercargador Tesla puede proporcionar 120 kW y se espera que su supercargador de última generación suministre 350 kW.
Intensidades de corriente altas requieren cables más grandes, por lo que cuando entramos en niveles de corriente muy altos, los tamaños de los cables pueden llegar a ser enormes; por eso la red eléctrica utiliza altos voltajes para la transmisión de larga distancia de electricidad. La red transporta la misma energía con menos corriente, cables más pequeños y menos pérdidas.
Un supercargador Tesla puede suministrar 120 kW por coche a una tensión de 480 voltios. Haciendo algunos cálculos y encontraremos que el Supercargador es capaz de bombear 250 Amperios en la batería de cada vehículo. ¡Es mucha corriente! La mayoría de las propiedades residenciales sólo tienen un servicio de 100 o 200 Amperios, por lo que no encontrará un supercargador como este en el garaje de nadie. Suponiendo que el cargador rápido de Toshiba también funciona a 480 voltios, la tasa de carga de 320 kW requeriría una corriente de 667 Amperios.
En ingeniería, todo es una compensación, y la carga de la batería no es diferente. La carga rápida reduce la vida útil de la batería, y cuanto más a menudo se cargue rápidamente, más pronto perderá su capacidad. ¿Es un gran problema? Probablemente no, ya que la carga rápida sólo es necesaria en viajes largos, y la mayoría de los conductores no lo hacen regularmente. La mayoría de las cargas EV se producirán durante la noche, lentamente, utilizando corriente y voltaje domésticos, por lo que el impacto en la vida útil de la batería debe ser mínimo. Reto de ingeniería: Diseñar la estación de llenado
No dudo que con los avances en la investigación de baterías, tendremos baterías de carga rápida asequibles en la próxima década. Si bien esto es ideal para los automóviles individuales, va a presentar un problema de infraestructura a medida que la industria del transporte se electrifique. Imagínese una estación de servicio en un área de descanso interestatal, donde hay una docena o más bombas de combustible funcionando simultáneamente. Ahora convierta los cargadores rápidos EV a 320 kW cada uno. Doce bombas consumirían 3,84 megavatios, es decir, aproximadamente el mismo consumo de energía que la fábrica estadounidense promedio. Los necesitaremos a intervalos regulares en el sistema interestatal, y el diseño debe minimizar el impacto en la red eléctrica. Así que aquí está el reto: ¿diseñarías la estación como una fábrica de energía eléctrica en red, para que pudiera manejar 3,84 MW continuos en cualquier momento y cargar los coches directamente de la red eléctrica? ¿O tendría almacenamiento en el sitio, como un banco de baterías a escala de servicio público que se carga lentamente desde la red y carga los coches desde el banco de baterías? ¿Qué tal añadir energías renovables? Solar? ¿Viento? ¿Qué combinación? ¿Cuál es la razón de su elección?
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LA NUEVA BATERIA DE TOSHIBA: 32O KILOMETROS DE AUTONOMIA Y 6 MINUTOS DE RECARGA
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