Baterii împotriva combustibilului fosil; Universitatea Battery
NOTĂ : Acest articol a fost arhivat . Vă rugăm să citiți noul nostru „Cost de energie” pentru o versiune actualizată.
Plecarea într-un avion mare este întotdeauna exaltant. Cu o greutate totală de aproape 400 de tone, Boeing 747 necesită 90 de megawati de putere pentru a ajunge în aer. Decolarea este cea mai solicitantă parte a călătoriei și, atunci când avionul atinge altitudinea de croazieră, consumul de energie scade la jumătate.
Motoare puternice au fost folosite și atunci când a fost lansată puternica Queen Mary în 1934. Linia oceanică de 81.000 de tone, cu o lungime de 300 de metri, a fost propulsată de patru turbine cu abur, producând o putere totală de 160.000 CP (120 megawatti). În timp ce era în serviciu, nava transporta 3.000 de suflete și a călătorit cu o viteză de 28,5 noduri (52 km/h). Regina Maria este acum pensionară în Long Beach, California.
Sistemele mari de propulsie sunt practice numai cu motoarele cu ardere internă, iar combustibilul fosil servește drept sursă de energie ieftină și ușor disponibilă. Raportul energetic/greutate scăzut în termeni de putere calorică netă (NCV), precum și o durată de viață relativ scurtă, fac bateriile nepotrivite dincolo de o anumită aplicație. În timp ce combustibilul fosil furnizează un NCV de 12.000Wh/kg, o baterie litiu-ion de tip mangan oferă 120Wh/kg, care este de o sută de ori mai mică pe greutate. Chiar și cu o eficiență scăzută de 25%, motorul cu ardere internă depășește cea mai bună baterie din punct de vedere al raportului energie-greutate. Capacitatea unei baterii ar trebui să crească de douăzeci de ori înainte ca aceasta să poată concura cap la cap cu combustibilul fosil.
O altă limitare a propulsiei bateriei asupra combustibililor fosili este combustibilul în greutate. În timp ce greutatea scade pe măsură ce este consumată, bateria are aceeași greutate, indiferent dacă este complet încărcată sau goală. Acest lucru pune limitări asupra distanței de conducere a vehiculului electric și ar face ca avionul electric să nu fie practic. Mai mult, motorul cu ardere oferă putere maximă la temperaturi de îngheț și continuă să funcționeze bine odată cu înaintarea în vârstă, o trăsătură care nu este realizabilă cu bateria. O baterie care are câțiva ani poate furniza doar jumătate din capacitatea nominală.
Alimentare de la bateriile primare
Energia din bateriile care nu se reîncarcă este cea mai scumpă în termeni de cost pe kilowatt-oră (kWh). Bateriile primare sunt utilizate pentru aplicații cu consum redus de energie, cum ar fi ceasuri de mână, telecomenzi, chei electrice și jucării pentru copii. Militarii în luptă, balizele luminoase și stațiile de repetare la distanță folosesc, de asemenea, elemente primare, deoarece încărcarea nu este practică. Tabelul 1 estimează capacitatea de stocare și costul pe kWh al bateriilor primare.
Celula AAA
Celula AA
Celula C
D Cell
9 Volți
Capacitate (alcalin)
Energie (celulă unică)
Cost pe celulă (DOLARI AMERICANI $)
Cost per kWh (DOLARI AMERICANI $)
Tabelul 1: Compararea energiei și a costurilor celulelor alcaline primare. Energia din bateriile primare este cea mai scumpă; creșterea costurilor cu dimensiuni mai mici ale bateriei.
Alimentare de la bateriile secundare
Duratele de funcționare îmbunătățite, prețul unitar mai mic și confortul reîncărcării au mutat multe aplicații portabile rezervate anterior bateriilor primare la baterii reîncărcabile. Tabelul 2 compară costul energiei cu bateriile reîncărcabile. Costul se bazează pe prețul bateriei și pe numărul de cicluri de descărcare/încărcare posibile. Analiza nu include electricitatea pentru încărcare sau costul achiziționării și întreținerii echipamentelor de încărcare. Tabelul compară pachetele de baterii comerciale utilizate pentru comunicații, computere sau dispozitive medicale.
Plumb acid
NiCd
NiMH
Li ion ion
Capacitate
Voltajul bateriei
Energie pe ciclu
Numărul de cicluri
Costul bateriei (Est.)
Cost per kWh (Dolari SUA)
Tabelul 2: Compararea energiei și a costurilor folosind baterii reîncărcabile. Tehnologiile mai vechi au un cost/kWh mai mic decât sistemele mai noi; celulele mai mari sunt cele mai rentabile. Costurile sunt pachete comerciale la prețuri estimate fără rețetă.
* Durata de viață a ciclului se bazează pe întreținerea primirii bateriei.
Puterea din alte surse
Odată cu scăderea aprovizionării cu combustibili fosili, guvernele și sectorul privat studiază energiile alternative. Tabelul 3 compară costul pentru a genera 1kW de energie, luând în considerare investiția inițială, adăugând consumul de combustibil și inclusiv înlocuirea eventuală a sistemului. Puterea de la rețeaua electrică este cea mai rentabilă; consumatorii din țările industrializate plătesc între 0,05 USD și 0,25 USD pe kWh. (Consumul zilnic tipic de energie pe gospodărie este de 25kW.) Benzina (și echivalentul) este cel mai economic combustibil portabil.