Muy pronto las baterias de Grafeno seran una realidad

Las baterias de grafeno seran pronto una realidad . Tiene un potencial enorme, ya que la velocidad de carga y descarga es de 100 C, mientras que la de una de litio es de 3C, y no tienen efecto memoria


En un post anterior  hablábamos de como fabricar una batería  con pequeñas  células de Ion de Litio para dar grandes capacidades, pues bien probablemente la gran amenaza de Tesla  no venga  de los hobbylist, sino de una  empresa española llamada Grabat Energy ,  que  acaba de lanzar sus baterías de grafeno las cuales prometen ser “el santo Grial” del almacenamiento de energia

El grafeno es un nanomaterial formado por carbono puro, con átomos dispuestos en patrón regular hexagonal, similar al grafito y cuyas características son la dureza, la flexibilidad y la elasticidad.Es transparente, posee una altísima conductividad térmica y eléctrica, es ligero y genera electricidad al ser alcanzado por la luz.

Las baterías Grabat  están dirigidas al hogar (para que sea autosuficiente como las powe wall de  Tesal ) pero también para  los vehículos eléctricos (tanto automóviles como bicicletas), a los drones o incluso a los marcapasos.Incluso en el caso del automóvil ha destacado que la tecnología que emplean no se puede comparar con la actual de litio, ya que aunque esta última tiene una densidad de energía de 180 Wh/kg no es real.

Estas  baterías que sobre el papel prometen ser el Santo Grial de la industria:1.000 km de autonomía para un vehículo con recargas completas en 8 minutos, mitad de peso respecto a las de iones de litio y su producción puede abaratarse hasta ser un 77% más económicas que las actuales.

La bateria  de Grabat Energy, que se va a fabricar en Yecla (Murcia) a partir de marzo, tiene una densidad de 1.000 Wh/kg, un voltaje de 2,3v y cuando ha sido analizada por los organismos independientes TÜV y Dekra no ha explotado, como puede suceder con una batería de litio. Además, tras ser cortocircuitada ha vuelto a funcionar con un 60 % de la carga. Esto se traduce en que, si la red eléctrica lo permitiese, se podría cargar un vehículo en 5 minutos, con el que se podría rodar -en el caso de un utilitario- 800 kilómetros, frente a los 400 kilómetros que ofrece un Tesla o los 250 kilómetros de un Nissan Leaf o un Renault Zoe. Incluso se podría llegar a alcanzar una autonomía superior a los 1.000 kilómetros con un peso de unos 100Kg, dependiendo del coche.

Ademas su vida útil es 4 veces superior a la de una de litio y la carga puede ser inductiva    ¿pero y su precio ?

Del precio, han eludido darlo “oficialmente”  aunque adelantan  sera similar al de una batería de litio (es decir muy alto pero probablemente bajara) , porque lo que interesa es que sea rentable y competitiva y se pueda comercializar para que suponga la “tercera revolución industrial”.

En el siguiente  video podemos ver mas detalles de esta increíble tecnología “made in Spain”:

 

 

https://player.vimeo.com/video/154169394?title=0&byline=0&portrait=0&color=E21E79&autoplay=0&loop=0&wmode=transparent

 

La empresa española Grabat Energy y la china Chint Group  pues han llegado a un acuerdo para la producción en masa de este sistema de almacenamiento, cuyo componente principal,polímeros de grafeno, promete revolucionar por completo la industria de las baterías en todos sus segmentos.

 

La fabricación en España y China va a ser posible gracias a la aportación del Grupo Chint, una multinacional china especializada en las automatizaciones, la generación eléctrica y la producción de placas solares. El proyecto de industrialización de las baterías tiene dos fases:

  • La primera, empezará en marzo, y para junio está previsto que funcionen cinco, que irán incrementándose hasta esas 20 permitirá la construcción de 20 líneas de fabricación en la planta de Yecla y que fabricarán 80 millones de celdas al año.
  • La segunda fase e posibilitará emplear a 7.000 personas y que, en 2019, se alcance un pico de facturación de 3.000-4.000 millones de euros.

Para el desarrollo de las baterías, Grabat ha colaborado con las Universidades de Córdoba y de Ciudad Real. La destinada al hogar tiene una potencia de 24 kW (tres veces más de capacidad que las de Tesal  ocupando  tres veces menos que las actuales).

 

 

 

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¿Cómo obtener mayor potencia o tensión usando varias fuentes de alimentación?

Conseguir mas tensión o corriente conectando varias fuentes en paralelo o en serie.


Los estudiantes aprenden que las baterías pueden conectarse en serie cualesquiera que sean las fuerzas electromotrices de modo de modo que el conjunto corresponde a  la suma de las  fuerzas electromotrices (voltaje) de  las n baterías que la componen pero, soportando el conjunto como corriente máxima aquella que puede suministrar solamente la bateria que menos corriente sea capaz de suministrar  ,asi como   ofreciendo una resistencia interna mucho  mayor(seria la suma de las resistencias internas de todas las baterías que la componen ),

Por el contario al conectar n baterias en paralelo siempre que sean todas de la misma f.e.m. o mismo voltaje( si no lo fuese fluiría corriente de la de más f.e.m. a la de menos, disipándose potencia en forma de calor en las resistencias internas, agotándolas rápidamente),  el conjunto de estas equivale a una sola bateria de la misma tensión, pero con menor resistencia interna, siendo la corriente total que puede suministrar el conjunto igual a la suma de las corrientes de cada una de ellas.

Vemos  pues como  la asociación de baterías en paralelo podrá suministrar más corriente que una sola batería siendo la corriente total aproximadamente la suma de las potencias que pueden proporcionar cada elemento ,lo cual nos permite esbozar que si conectamos dos o más fuentes de alimentación conmutadas  en paralelo, lo podemos hacer para sumar sus potencias y así poder alimentar cargas de mayor potencia (o también para para realizar una alimentación redundante)

¿Entonces se pueden interconectar dos fuentes de alimentación conmutadas para obtener una fuente de potencia o tensión superior?

CASO DE ASOCIACIÓN DE FUENTES DE ALIMENTACIÓN EN PARALELO
Pues en efecto se puede conseguir una fuente de potencia superior mediante la paralalelización ,pero tendremos que observar las siguientes aspectos con extremo cuidado:

  • En teoría podemos paralelizar cualquier fuente de alimentación siempre que ambas tenga la misma tensión de salida(lo ideal es que sean iguales o parecidas)  pero en la práctica  es algo más complejo debiendo   dejar como mucho 100mV de diferencia entre ellas.
  • Un elemento que nos ayuda a optimizar el reparto de cargas entre  fuentes, además de proteger las mismas en caso de que estas se dañen y queden en corto circuito, es el diodo  de potencia  en serie  con cada ramal positivo, si bien este elemento fuerza una pequeña caída de tensión según la corriente que pasa por él  que puede minimizarse si empleamos diodos Schottky, que los hay de muchísimos amperios y !la caida en forward es de sólo 0.15-0.45 voltios!
  • Ya que sumamos potencias, también sumamos los riegos de estas potencias, por ejemplo las corrientes de fuga de cada fuente se suman entre ellas, de modo  que  estas corrientes hay limitaciones que no podemos excedernos pues  podríamos sufrir un accidente eléctrico.
  • La intensidad que va a pasar por nuestros cables es la suma de las corrientes de todas las fuentes, si no adecuamos la sección del cableado, estos pueden salir ardiendo.
  • La sección de los cables hay que adecuarla a posibles corto circuitos de alguna de las fuentes de nuestra aplicación    ya que podrían salir ardiendo los cables,de hecho esto mismo nos sucede con las bornas de nuestras fuentes, si hemos conectado las fuentes entre si desde la primera hasta la última, haciendo las conexiones en las mismas fuentes, por la última fuente la corriente que va a pasar puede quemar estas bornas y la fuente de alimentación por lo que lo ideal es sacar los cables de las fuentes a dos repartidores de corriente y de estos alimentar la carga, así también solo tenemos que dimensionar la sección del cableado desde los repartidores a la carga.
  • Ojo  con  la caída de tensión en los cables, esta caída de tensión no la podemos evitar pero si queremos que sea la misma para todas las fuentes, para ello debemos de realizar el cableado de nuestra instalación con la misma longitud y la misma sección de los cables entre las fuentes y a la carga (!ni que decir tiene que empalmes del cableado, malos contactos en los borneros, clemas mal apretadas, etc.. también nos provocan caídas de tensión!).
  • Cuidado con el fenómeno de la temperatura,pues  esta afecta a la tensión de salida de nuestras fuentes (ver coeficiente de temperatura) con lo que si nuestra aplicación de fuentes no se calienta por igual podemos tener diferencias en la tensión( por ejemplo no poner una encima de otra, o en distintas posiciones, o alguna cerca de una fuente de calor, etc… )
  • Recomendable también es que la alimentación de entrada Vca de todas nuestras fuentes se suministre desde la misma línea de entrada, ya que la tensión de salida de las fuentes, varía en función de la variación de la tensión de entrada

CASO DE ASOCIACION DE FUENTES DE ALIMENTACION EN SERIE
En el caso de que el lector este  pensando en reutilizar  fuentes de PC del tipo ATX  para obtener hasta 30 Amperios, en este caso podemos utilizar la salida de 5 voltios que tiene un margen de corriente mucho mayor, ya que, según la placa de características de estas , pueden entregar una corriente de 30 amperios.
Para conseguir los 13,8 voltios nominales necesarios(recomendados generalmente para todos los equipos que se pueden alimentar a batería ) utilizaremos tres fuentes idénticas de PC del tipo ATX , conectando en serie sus salidas de 5 voltios.


Como la tensión así obtenida es de 15 voltios, valor superior a los 13,8 voltios , actuaremos sobre el circuito integrado TL494 que suelen llevar este tipo de fuentes para obtener de cada fuente una tensión de 4,6 voltios.

Para la regulación de la tensión de salida, conectaremos una resistencia de 6800 ohmios en serie con un potenciómetro de 50k ohmios, entre el cable marrón conectado a la patilla número uno del integrado TL494 y el extremo del cable rojo de tres milímetros que previamente hemos soldado en la parte inferior de la fuente. De esta manera, las posibles variaciones de la tensión de salida se transmiten al integrado TL494 para su corrección.

Finalmente a la hora del montaje final las tres entradas de red van conectadas en paralelo para alimentar las tres fuentes simultáneamente pero las fuentes deben estar aisladas entre sí, ya que la caja metálica es el polo negativo general y si se tocan unas cajas con otras cortocircuitamos las fuentes(por ello se debe hacer el montaje sobre madera, plástico u otro material aislante). Por la misma razón, al poner en paralelo las tres entradas de red, debemos dejar sin conectar el polo central correspondiente a tierra. Solamente conectaremos el hilo de tierra del cable de entrada de tensión al polo negativo de los 13,8 voltios.

Fuente aqui