Manuel Lamich Electrònica del Campus de Terrassa...JCEE ’ 11 TERRASSA Novembre/Des embre 2011...
Transcript of Manuel Lamich Electrònica del Campus de Terrassa...JCEE ’ 11 TERRASSA Novembre/Des embre 2011...
JCE
E’1
0
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2010
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
Emmagatzematge d’energia en vehicles elèctrics
Emmagatzematge d’energia en vehicles elèctrics
Manuel Lamich
XVII Jornades de Conferències d'EnginyeriaElectrònica del Campus de Terrassa
Manuel Lamich
XVII Jornades de Conferències d'EnginyeriaElectrònica del Campus de Terrassa
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
2222
IndexIndex
• Introducció• Gràfiques comparatives densitat d’energia
emmagatzemada• Gràfica comparativa energia / potencia• Comparativa característiques• Concepte de Eficiència d’una bateria• Avantatges / Inconvenients diferents tecnologies• Últimes novetats• Conclusions• Referències i Fonts Bibliogràfiques
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
3333
IntroduccióIntroducció
• Bateria Primària• Bateria Secundaria• Cèl·lula de combustible• Ultra condensador
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
4444
Comparativa combustiblesComparativa combustibles
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
5555
Comparativa bateriesComparativa bateries
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
6666
Comparativa bateriesComparativa bateries
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
7777
Energia / Potencia específicaEnergia / Potencia específica
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
8888
• Coulombic efficiency: is the ratio of the coulombs discharged from the battery divided by the coulombs required to bring it back to the initial condition.
• Energy efficiency: the fraction, usually expressed as a percentage, of the electrical energy stored in a battery by charging that is recoverable during discharging.
• Coulometric efficiency: the fraction, usually expressed as a percentage, of the electrical charge stored in a battery by charging that is recoverable during discharging. The coulometric efficiency is always larger than the energy efficiency. Also called "ampere-hour efficiency" "charge efficiency," and "coulombicefficiency."
Concepte de Eficiència d’una bateria
Concepte de Eficiència d’una bateria
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
9999
19922-3500~1000 5%
2.8-5.0360
300-380
130-200
0.47-0.72 3,7Li polymer
19992-312005%-10%2.8-5
80%-90%300
270-4101600.58 3,6Li ion
1920400-8002-3.386%900
170-280
60-100
0.22-0.361,6Ni-zinc
1990100030%0.5-1.566%180
140-30030-90
0.11-0.32 1,2NiMH
15+20.000↓↓↓85%22060750.271,5NIH2
1956150020%70%-90% 400
50-15040-60
0.14-0.22 1,2Ni-cadmium
190130-5020%-40% 5-7.365%10050-55500.18 1,2Ni-iron
<5100-1000 <0.3 50250850.31 1,50Alkaline
2VRLA (1)
18815-8 (car), 20 (stat)
500-800 3%-4% 5-8
70%-92% 18060-75 30-40
0.11-0.14 2,1Lead-acid
Anys(%/mes)(Wh/$)(%)(W/Kg)(Wh/l)(Wh/kg)(MJ/Kg)(V)
Comercialització
Vida estimadaCicles
Auto descarrega
Energia/PreuEficiènciaPotenciaDensitat energia
Tensiócel·laTipus
Taula Característiques (1)Taula Característiques (1)
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
10101010
200??????240-4501300.471.7
Silver zinc
(Zpower)
400 *1.4*1.7Super iron
8+3000+18% (dia)4.54
150-220 160900.322.58
Molten salt(ZEBRA)
2002152500molt petita0,5587%151701200.432NaS
198010(stat)1420%80%15-2510-20
0.03-0.07
1,15-1,55
Vanadium redox
20002,570%33-3560-80
0.21-0.291,8ZnBr
??40000????2500-60001000
250-300
0.9-1.13,9Thin film Li
200920+9000-12000???
0.5-1.087-95%
400-1100126740.272,3
NanoTitanate (Li-ion)
2003~100089%-92%350
260-400
0.94-1.442Li sulfur
20042000+0.7-3.01400170
80-120
0.29-0.443,25LiFePO4
Anys(%/mes)(Wh/$)(%)(W/Kg)(Wh/l)(Wh/kg)(MJ/Kg)(V)
Comercialització
Vida estimadaCicles
Auto descarrega
Energia/PreuEficiènciaPotenciaDensitat energia
Tensiócel·la
Tipus
Taula Característiques (2)Taula Característiques (2)
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
11111111
Molt caresSilver zinc (Zpower)
En investigacióSuper iron
BMW i altres270º-350ºCEn desenvolupamentMolten salt (ZEBRA)
300º-350ºC Grans instal·lacionsNaS
Grans midesRecarrega per canvi del electròlitVanadium redox
Solsament aptes per Grans instal·lacionsAccepta descarregues profundes continuadesZnBr
Mides petites i experimentalsFuncionament a altes temperatures 150ºThin film Li
Molt mes ràpides de carregarNano Titanate (Li-ion)
Temperatura de funcionament 300-350ºEficiènciaLi sulfur
General MotorsBaixa producció i falta de experiència a llarg terminiPrestacions equilibradesLiFePO4
Perilloses i mal comportament a baixa TemperaturaÍdemLi polymer
Nissan FEV-IIPerill de incendi …Desitjat de energia altaLi ion
Baixa disponibilitat per araSimilars a NiMH amb cel·les de 1,6VNi-zinc
Honda EV+, Toyota RAV4-EVDisponibilitat i prestacions equilibradesNiMH
Recipient a alta prensió i preuDuracióNIH2
"Reciclat" del cadmi i "Efecte memòria"Gran potencia específicaNi-cadmium
Baixa EficiènciaMolt llarga vidaNi-iron
Aptes para descàrregues parcials i poca disponibilitatMolt baixa auto descarregaAlkaline
Pes elevat y "reciclat" del PlomLead-acid
InconvenientsAvantatgesTipus
Avantatges / InconvenientsAvantatges / Inconvenients
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
12121212
Últimes NovetatsÚltimes Novetats
• Lithium Metal Polymer Battery from DBM Energy (Kolibri)– Over 300 Wh/kg (estimated)– Lifetime of 2500 Charge cycles without degradation– 6 min charge time for 100 kWh– 600 km without recharging (Audi A2, 90km/h, 98.8kWh)
• Semi-Solid Lithium Rechargeable Flow Battery
– Energy densities of 300–500 Wh L−1
– Specific energy 130–250 Wh kg −1
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201100152/full
• Lithium Air Battery Makes Progress– Specific energy 1 - 3 kWh kg −1
http://newenergyandfuel.com/http:/newenergyandfuel/com/2011/03/28/the-lithium-air-battery-makes-progress/
JCE
E’1
1
T
ER
RA
SS
A
Nov
embr
e/D
esem
bre
2011
13131313
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c6/Energy_density.svghttp://www.motor.es/noticias/toyota-nueva-generacion-de-baterias-para-coches-electricos.php
http://www.madkatz.com/ev/batteryTechnologyComparison.htmlhttp://www.rtpnet.org/~teaa/battery.htmlhttp://www.mkbattery.com/images/VRLA_TechManual.pdfhttp://www.battcon.com/PapersFinal2009/ClarkPaper2009FINAL_12.pdfhttp://www.beutilityfree.com/content/pdf_files/NiFeFlyer.pdfhttp://www.mpoweruk.com/nickel_iron.htmIqbal Husain “Electric and hybrid vehicles: design fundamentals” Google llibres
Alireza Khaligh and Zhihao Li; “Battery, Ultracapacitor, Fuel Cell, and Hybrid Energy Storage Systems for Electric, Hybrid Electric, Fuel Cell, and Plug-In Hybrid Electric Vehicles: State of the Art”; IEEE Transactions on Vehicular Technology,; Vol.59, Iss.6; July2010; pp. 2806 - 2814
Jennifer Bauman and Mehrdad Kazerani; “A Comparative Study of Fuel-Cell–Battery, Fuel-Cell–Ultracapacitor, and Fuel-Cell–Battery–Ultracapacitor Vehicles”; IEEE Transactions onVehicular Technology,; Vol.57, Iss.2; March 2008; pp. 760 - 769
http://www.e-kemsciences.com/Brief_HistoryLithium_Air_Batteries.pdf
Referències i FontsReferències i Fonts