Plomo o Litio, esa es la cuestión


Nuestro amigo LuisM ha creado un interesantísimo tema en el foro que debe ser tratado en el blog, se trata del debate de si merece la pena realizar conversiones utilizando baterías de plomo o litio. Cada una tiene sus pros y sus contras para lo cual ha diseñado una hoja de cálculo con la que podemos ver las características de cada una, coste por km, prestaciones teóricas…

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Si estáis interesados en convertir cualquier vehículo podéis contactar con LuisM a través del foro.

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Plomo o litio


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Energias renovables

16 Comment responses

  1. Avatar
    March 28, 2010

    está clarísimo, el “plomo” es un lastre cuya única ventaja es el bajo coste a priori. Todo lo demás, son inconenientes. Solamente puede ser una opción a considerar en casos como vehículos de baja velocidad en los que el peso elevado no es un inconveniente (carretillas elevadoras de almacén, etc) o en caso de que no se vaya a utilizar el vehículo a diario y al mismo tiempo, los requisitos de autonomía sean muy bajos. Alguien que vaya a coger el coche los domingos para un paseo por la urbanización, por ejemplo. Para todo lo demás, litio. Al menos para quien tenga un poco de visión a medio y largo plazo. Claro que también se pueden hacer los primeros 300 ciclos con plomo para reducir la inversión y en vez de sustituir por otras iguales, dar el salto tecnológico y cambiar a ion-litio.

    saludos

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  2. Avatar
    March 28, 2010

    @Santiago Meier:

    Es cierto, pero también hay que tener en cuenta que no es tan fácil como retirar las antiguas y poner unas nuevas de ion-litio: siempre es recomendable tener un BMS para mantener las baterías a salvo de descargas/sobrecargas, y esa tecnología cambia cuando cambias el pack de baterías.

    Otra cosa, para LuisM, si quiere compartir sus hojas de cálculo una mejor opción que una captura es usar Google Docs:

    http://docs.google.com

    Puede subir la misma que tiene hecha en Excel, por ejemplo, y compartirla como solo lectura mediante un simple enlace.

    Saludos.

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  3. Avatar
    March 29, 2010

    @Anónimo:

    Los circuitos de protección de batería son aconsejables para cualquier tipo o química de acumulador, e imperativos para células de ion-litio o polímero-litio.

    Tan complejo no es, cambiar un pack basado en monoblocks de ácido-plomo por otro formado por celdas de ion-litio de gran capacidad y formato prismático. Si igualamos la capacidad energética, necesitaremos 4 celdas LiFePO4 de gran formato conectadas en serie por cada monoblock de ácido-plomo, beneficiándonos inmediatamente de un menor peso y volumen, así como una capacidad más estable, menos sensible a cambios de temperatura o ritmos de descarga elevados. Es decir, mejor densidad energética y mejor aprovechamiento de la energía almacenada.

    Cada célula requeriría un módulo de control individual que se encargue de reducir (o cortar) la intensidad de carga y descarga cuando la tensión se salga del rango de funcionamiento.
    El funcionamiento de éstos módulos se reduce, básicamente, a un “override” de los controles de potencia de carga y descarga, es decir, del acelerador, decelerador y cargador, garantizando que todas las celdas trabajen dentro de sus límites de voltaje.
    Existen multitud de proveedores que ofrecen soluciones de este tipo a precios asequibles.

    Para una conversión asequible de baja tensión (48-144v), utilizando un pack basado en celdas de gran formato y capacidad conectadas en serie, el nº de módulos equivale al nº de celdas, que puede variar entre 16 y 48. Los módulos de control de células (PCM) sirven tanto para elementos de ion-litio, como de polímero-litio, simplemente calibrando los potenciómetros de sobre e infra voltaje a los límites que recomienda el fabricante de las celdas.

    Otra cosa bien distinta es cuando hablamos de packs compuestos por miles de pequeñas células, en los que es habitual conexiones tanto en serie como en paralelo. Para monitorizar y controlar todas las variables individuales de cada pila, se requiere un pequeño computador con conexiones a cada uno de los elementos, y probablemente un complejo software de control. Normalmente estos acumuladores, a menudo compuestos por miles de celdas de formato cilíndrico, provenientes del mercado de la electrónica de consumo, se utilizan en aplicaciones de alta tensión (300-500v), que no suele ser habitual para conversiones asequibles.

    Resumiento, creo que la electrónica de protección se incluye dentro de la inversión en “litio”, que ofrece claras ventajas sobre los acumuladores convencionales de “plomo”. Sin embargo, para ciertas aplicaciones, las baterías de ácido-plomo seguirán siendo útiles.

    Saludos

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  4. Avatar
    March 29, 2010

    @LuisM:

    El cálculo es muy interesante, pero creo que el valor de vida útil en ciclos, para las de “plomo”, sólo es posible utilizando baterías “abiertas” que requieren controlar periódicamente el nivel del electrolito. Además de ser otra preocupación, otra tarea de mantenimiento, supone un gasto a considerar en agua destilada, a lo largo de su vida útil.

    Saludos y gracias por la comparativa

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  5. Avatar
    March 29, 2010

    El salto tecnológico es evidente entre ambas tecnologías, de hecho, el coche eléctrico no pudo ser una realidad, ni siquiera ayudado por grupo electrógeno extensor de la autonomía, en los tiempos en los que el plomo había logrado ya su madurez tecnológica y las tecnologías basadas en Niquel y Litio eran incipientes ó si estaban ya extendidas no habían alcanzado su madurez.

    Por madurez me estoy refiriendo en resumen a lograrle el techo de densidad energética a una tecnología electroquímica. Como sabes, las baterías de plomo de volúmenes concretos estandarizados en el mercado, hace muchos años que vienen manteniendo iguales valores de capacidad energética, es decir que se ha tocado techo en ese sentido. A lo largo de todos esos años en los que ya se había tocado techo con el plomo, hemos observado el aumento progresivo de la densidad energética de las tecnologías Ni y Li, de forma que en las primeras se ha tocado techo pero años después que con el plomo, y en las segundas se está actualmente en los desarrollos que harán tocar techo a su densidad energética. Pronto os hablaré un poco más de esto.

    Mi impresión, como la de Santiago, es que el plomo sólo interesa para vehículos que necesitan tener un chasis pesado y que son lentos, no sería viable una carretilla elevadora ligera porque la carga podría mover mucho el centro de gravedad del vehículo y desestabilizarlo, así que baterías de plomo puestas a nivel bajo seguirían siendo efectivas (y baratas) frente al litio. En general vehículos cuyo peso en vacío deba ser tal que colocándoles la carga el centro de gravedad nomigre excesivamente para una buena estabilidad, y que no deban afrontar ascensos demasiado fuertes ni velocidades elevadas. El plomo puede ser interesante para vehículos de corto recorrido, a velocidades no demasiado elevadas, y cuyo recorrido sea llano (los típicos carritos) ó para determinados diseños con grupo electrógeno auxiliar (autocares de línea de servicio rural).

    El Litio es la tecnología más evolucionada, pero nos encontramos con un problema, que es el de obtenerlo en la naturaleza en las cantidades adecuadas para la industria de las baterías del coche eléctrico. Trataremos este interesante tema en adelante.

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  6. Avatar
    March 29, 2010

    Alejandro el otro día probé un Reva i (versión básica) en Bolaños, la verdad es que va muy bien.
    Tengo que decir que comparado con el Tazzari Zero el freno mecánico es más eficaz, no requiere hacer tanta fuerza, la suspensión es mucho más cómoda y el motor es mucho mas silencioso. Vamos que los 3 principales inconvenientes del Tazzari, están resueltos en el Reva.

    Otras ventajas del Reva son el aire acondicionado (el Tazzari NO tiene) y las 4 plazas (3, para ser estrictos). Las ventajas del Tazzari básicamente son estéticas, así como una mejor aceleración (relación peso/potencia) y unos acabados interiores más cuidados.

    En cuanto a las baterías, tal vez no tengas que cambiarlas en la casa. Si quieres, te puedo ayudar a cambiarlas cuando te haga falta. Unas celdas ThunderSky asequibles (500€/kWh), como las del Tazzari, y unos módulos de control BMS a 15€/ud.
    Para 48v necesitas 16 celdas de 200Ah y 16 módulos. Anímate, las ventajas son muchas.

    Saludos

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  7. Avatar
    March 29, 2010

    Alejandro, no se dónde has visto 639 las de Litio, yo veo 5639… 😀

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  8. Avatar
    March 29, 2010

    No había visto que estaba colgado en el blog, lo siento.
    En cualquier caso, como ponía, la base de cálculo son muchas (pero muuuchas) suposiciones. Los precios no están contrastados pero no van muy lejos de lo que hay en el mercado. (de hecho, el lítio está “casi” clavado en los 500€/Kwh).
    También hay que tener en cuenta el DOD que se ha supuesto en cada caso.

    El tema de plantear el Plomo se debe a la “filosofía” de la empresa que estoy creando. Se trata de hacer conversiones de vehiculos que actualmente están circulando, para un uso eminientemente urbano y de distancias cortas (es el público objetivo). Evidentemente si una conversión cuesta 18000 €, la gente se comprará mejor un prius nuevo, o por lo menos, yo lo haría.

    Así pues, la hoja nace (y espero que “crezca”) con la intención de ver cuanto más de bueno es hacer un coche “top end” frente a un “low cost”, y el resultado es que si bien, el low cost, con motor dc y sin regeneración, consume un 20% más de electricidad, sólo es un 7,8% mas caro de operar por km, debido a lo “parejo” de los costes sumados de batería mas electricidad.

    Un coche urbano para una autonomía discreta no se “sobrecargará” mucho al instalar baterías de plomo, unos 100 o 150 kg sobre el peso original. Sin embargo, los km recorridos por ese coche no serán muy elevados. Un cambio de baterías cada 3-4 años creo que es perfectamente factible. Como muy bien se ha dicho por ahí, el plomo ha alcanzado su madurez tecnológica, por lo que durante unos años, hasta que quede obsoleto, su principal baza para mantenerse en la brecha será el precio. sin embargo, el Lítio, al tener el efecto “burbuja especulativa” no bajará de precio sensiblemente hasta que la oferta sea mayor que la demanda, amén de que la tecnología puede evolucionar, y de hecho, está en ello. No por ello dejo de ser un firme defensor del lítio, pero las cuentas se hacen con papel y lápiz.

    Evidentemente, cuando queremos algo más de autonomía, el Litio es la única opción de momento, mientras las A123 no sean de producción masiva.

    Este era el origen de la hoja, y como tal, encantado de recibir todos los comentarios, así como las sugerencias de lo que quereis que contenga.

    Saludos,

    Luis

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  9. Avatar
    March 29, 2010

    Tengo una nueva versión. Está disponible en el siguiente enlace.

    http://docs.google.com/fileview?id=0B2XgmFTvh-ikNjNlNDlhNTYtMWRmNC00NjMyLWEwZjQtMWZmMzU1OTc5NDFl&hl=es

    gracias por el aviso 😉

    Las novedades son:

    1.- He bajado la autonomía a 30 km. No obstante, es tan sencillo como volver a darle a 50 y recalcula.
    2.- He bajado el precio de la electricidad a 5.5 cE/Kwh, que parece un precio “bueno” para recarga nocturna.
    3.- Se ha añadido una estimación de coste de operación de un coche de gasolina similar. 8 litros en ciclo urbano. (también es modificable para que cada cual saque sus conclusiones)
    4.- Se plantea un cálculo grosero de en cuantos km y cuantos años se amortiza la conversión
    5.- Se añade una casilla en la que se puede meter un coste “alternativo” a la conversión. Esto es, si la conversión se realiza en un momento en el que por ejemplo se ha tenido una avería gorda del motor de gasolina (cambiar un motor por uno nuevo pueden ser 3000 € y una culata unos 1500), que serían a “descontar” del coste de la conversión.

    Que la disfruten!

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  10. Avatar
    March 30, 2010

    El REVAi tiene otra ventaja clara: el precio. Para tener un Tazzari hemos de desembolsar casi 10.000 euros extras respecto a un REVAi. Y si sólo lo destinamos para uso urbano, si el REVAi ya nos puede parecer caro, no te digo nada el Tazzari…

    Y no es por desmerecer el TAZZARI, pero yo tuve la “mala suerte” de que se me estropeara un TAZZARI cuando lo iba a probar en fábrica (tengo el momento en que se estropea grabado en video). La verdad es que quedé decepcionado y con mal sabor de boca y ya no lo quise probar después, aunque no sería justo valorar la fiabilidad sólo por ese fallo. Eso sí, volvimos a la fábrica con el coche dando trompicones…

    Por cierto, actualizar un REVAi con baterías de litio no es tan sencillo cómo pueda parecer. Para empezar, el cargador ya no sirve, ya que la curva de carga que lleva por defecto es para baterías de plomo ácido.

    Algún usuario ya ha intentado realizar la actualización por su cuenta, incoporando el pack de litio y un BMS, y están teniendo miles de problemas, incluso para el simple hecho de cargar el coche.

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  11. Avatar
    March 30, 2010

    Para que el cálculo de LuisM se ajuste lo máximo posible a la realidad, yo ajustaría los ciclos de vida de ambas baterías a lo siguiente:

    Plomo: 600 ciclos
    Litio: 1.500 ciclos

    Las baterías de plomo caen mucho de capacidad por encima de los 600 ciclos, por lo que se les considera que han llegado al final de su vida útil.

    Las baterías de litio ninguna ha demostrado hasta ahora que llegue ni siquiera a los 2.000 ciclos con una capacidad aceptable. Haced los cálculos con móviles o portátiles o cámaras digitales. Cuantos de estos dispositivos, teniendo en cuenta unos 250 ciclos al año, han durado sus baterías más de 6 años con buen rendimiento?

    Reply

  12. Avatar
    March 30, 2010

    Bueno, tuviste mala suerte. Yo también tuve mala suerte al probar el Reva, sólo pude circular con él durante 2 minutos…(también tengo el vídeo)
    Probé el Tazzari en Berlín y me quedé muy satisfecho, sobretodo con la calidad de los acabados y materiales, tratándose de un cuadriciclo. En cualquier caso, habría que comparar manzanas con manzanas…
    El Tazzari cuesta 10.000€ más que el Reva i, pero va con litio (que según ThunderSky aguanta un mínimo de 1.500 ciclos), tiene casi el doble de autonomía, unas prestaciones más alegres y sinceramente, entra mucho mejor por la vista. Hay mercado para ambas opciones. Podríamos, en todo caso, compararlo con el Reva L-ion.

    Aquí tienes el artículo de la prueba:

    http://www.forococheselectricos.com/2010/02/probamos-el-tazzari-zero.html

    No es ni tan sencillo como parece, ni tan complejo como dicen. La línea que separa a los usuarios de los desarrolladores es bastante delgada, todo depende de las habilidades y conocimientos de cada persona. En cualquier caso, si en la casa cobran 6.000€ por la actualización, no merece la pena complicarse, ya que al menos 5.000€ se van en baterías.

    En cuanto a los ciclos de duración, 600 para baterías selladas de ácido-plomo (en condiciones de descarga profunda) también me parece un valor muy optimista. Más bien es la mitad…

    Saludos

    Reply

  13. Avatar
    March 30, 2010

    Es por ello que el dimensionamiento de las baterías se hace con una descarga del 60%. Si las descargamos al 80, el coste de las baterías baja de manera proporcional (sacamos un 33% de energía más, luego el coste inicial es un 33% menos.

    En plomo, siempre hablamos de AGM, que son bastante mejores.

    Saludos,

    Luis

    Reply

  14. Avatar
    March 31, 2010

    Tienes razón en que hay que comparar manzanas con manzanas. Pero si miramos más allá, ambos vehículos eléctricos están concebidos para el uso urbano y poco más. En ese caso, teniendo en cuenta las velocidades medias de la mayoría de ciudades europeas (en el entorno de los 20-25 km/h), y que la media de recorrido diario por habitante no alcanza los 50 km ni por asomo, el tema precio del vehículo puede marcar las diferencias. Y más en la coyuntura actual, si comparamos precios de estos utilitarios eléctricos con vehículos utilitarios de combustión…

    Por cierto, el REVA sí que hace ruido, demasiado para un eléctrico, aunque lo del Tazzari es inaceptable.

    Y el usuario debería saber el coste que supondrá reemplazar las baterías. En el caso del REVAi, baterías de plomo ácido con 1 año de garantía, las baterías si todo va bien le durarán de 2 a 3 años, y el coste aproximado es de 1.500 euros actualmente. En el caso del Tazzari, baterías de LiFePO con 1 año de garantía y una vida estimada de 5 a 6 años, la broma le costaría unos 8.000 euros actualmente. Ahora echad números…

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  15. Avatar
    March 31, 2010

    A mi la verdad que las de litio, por un poco mas tienes mas conford y eso se paga sin dudarlo. ¿Quién se atrebe a meter a 3 pasajeros en un coche con baterias de plomo? o peor aun ¿Quién sube un puerto con baterias de plomo y vive para contarlo?. Ademas que la capacidad de carga se ve mermada por estas baterias y eso no mola nada. Para mi la bateria de plomo no es mas que un pesado lastre. Pero estoy totalmente deacuerdo con Luis, la gente ba siempre a lo mas barato.

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  16. Avatar
    December 12, 2012

    Cuando haya que renovar las baterías, hay que contar lo que pagan por una batería gastada o lo que descuentan de la nueva al entregar la vieja.

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