CURSO FORMAÇÃO BATERIAS

Poupança ou investimento? A importância da

garantia e amortização das baterias solares

UNI-KRANNICH, Lisboa 8 MAIO – 2014

Álvaro Barba - DAISA

1. A BATERIA

1. Definição, partes, tipos, tecnologias.

2. BAE

3. TROJAN

4. COMPARAÇÕES

• Uma bateria é um depósito capaz de armazenar energia elétrica mediante uma reacção química

reversível.

• Esta energia permite a máquinas e sistemas ter uma autonomía energética em lugares nos quais não é

acessível uma ligação à rede elétrica ou é necessário um sistema de alimentação independente.

• A bateria necessita uma correcta manutenção para alcançar o seu máximo rendimento (autonomía e

vida útil). Ao aumentar a eficiência da bateria também o fará a eficiência da máquina ou sistema

sendo mais rentável ao utilizador.

• Uma bateria contém uma dissolução de ácido sulfúrico e durante a carga emitem-se gases explosivos

(H e O). Deve ser manipulada com cuidado e com a protecção adequada.

• A bateria não é um elemento mecânico mas. É um sistema “vivo” cujo comportamento depende de

múltiplas variáveis: estado de carga, temperatura, velocidade de descarga, profundidade da descarga,

etc.

DISTRIBUIDORA ACUMULADORES IMPORTADOS S.A. - MUNICH - JUNE 2011

4

PbO2 + Pb + 2H2SO4 + H2O

Carga (Positiva) (Negativa) (Electrólito)

2PbSO4 + 2H2O

(Sulfato de Ácido) (Água)

• TENSÃO E VOLTAGEM:

É a diferença de potencial entre os bornes da bateria.

As baterías monoblock mais usuais são de:

As baterias de tracção e estacionárias formadas por elementos de 2V

conectados em série resultam tensões de 12V, 24V, 36V, 48V, 72V, 80V.

6, 8 e 12V.

• CAPACIDADE, Amperes-Hora (Ah):

É o produto da intensidade (A) pelo tempo (horas). É a quantidade de energia que é

possível extrair da bateria num tempo determinado. Em maior tempo disponível, pode-

se extrair proporcionalmente maior quantidade de energia. É uma relação não linear. É a

diferença de potencial entre os bornes da bateria.

Exemplo:

Uma 27TMH em 5 horas ceder-nos-á 95 Ah = 19 A x 5 h, enquanto que em 20 horas ceder-nos-á 115 Ah = 5,75 A x 20 h. Isto quer dizer que se a descarregamos a 19 A durará 5 horas e se a descarregamos a 5,75 A durará 20 horas. Quer dizer que descarregándo-la com o triplo da intensidade, nos durará 4 vezes menos.

As baterias podem-se classificar segundo diferentes critérios:

Denominação Imagem Segundo o

material activo:

Segundo o

tipo de contentor:

Segundo o

electrólito:

ÁCIDO-CHUMBO

ABEERTO Óxido de Chumbo Aberto Liquido

AGM Óxido de Chumbo Selado Absorvido em fibra

de vidro

GEL Óxido de Chumbo Selado Gelificado

BATERIAS ABERTAS

• Baterias de ácido-chumbo abertas:

Acumuladores elétricos de chumbo de contentor aberto com uma dissolução de ácido sulfúrico e água como electrólito

liquido. Têm a necessidade de manutenção por reposição de água e risco de derramamento. As suas aplicações

podem ser arranque e/ou ciclos.

BATERIAS SELADAS

• Baterias de GEL:

Acumuladores elétricos de chumbo de contentor hermético. Electrólito gelificado. Baterias sem manutenção,

recomendáveis em atmosferas perigosas ou envolventes com exigências meio ambientais. Aplicações: ciclos, arranque,

estacionário, etc.

• Baterias AGM

Acumuladores elétricos de chumbo de contentor hermético com recombinação de gases. Electrólito absorvido pelos

separadores de fibra de vidro entre placas. Baterias sem manutenção, recomendáveis em atmosferas perigosas ou

envolventes com exigências meio-ambientais. Aplicações: ciclos, arranque, estacionário, etc.

GEL AGM

VRLA Lead Acid Battery

Placa plana / Placa tubular

Electrólito fixo em fumed silica (GEL)

O GEL empapa completamente as placas,

tambén as marcas e as pontes

Excedente de ácido Capacidade

Comportamento

em temperatura Constante

VRLA - Lead Acid Battery

Placa plana

Electrólito fixo em feltro de fibra de vidro

Fibra de vidro apenas entre as placas, não

até às pontes

Superfície de reacção limitada

Perda de capacidade

Comportamento em temperatura Pior

Estratificação ácido Capacidade/ Carga

As baterias podem-se classificar segundo as seguintes aplicações:

Aplicación Imagen

ARRANQUE - SLI

CICLO PROFUNDO

ESTACIONÁRIAS

• PLACAS:

Conjunto formado por REDE+ MATÉRIA ACTIVA. As redes fabricam-se em chumbo e têm

como função servir de suporte à matéria activa e como condutor da eletricidade até aos

bornes da bateria. A matéria activa é diferente segundo se trate da placa positiva ou a

placa negativa:

o Placa POSITIVA: Peróxido de chumbo (PbO2), tem uma côr chocolate e está

submetida a um grande esforço mecânico nas baterias de ciclos. Pode ser Plana ou

Tubular.

o Placa NEGATIVA: Chumbo esponjoso (Pb), côr cinza. Sofre um esforço menor e

portanto dura mais que as placas positivas. É sempre plana.

A matéria activa reage com o ácido sulfúrico durante as cargas e descargas.

Podemos distinguir entre dois tipos de placas positiva:

PLANA: A matéria activa está empastada na rede. Utilizam-se tanto em aplicações de

arranque e de ciclos.

TUBULAR: A matéria activa encontra-se contida numas bolsas de tecido reforçado que

envolvem cada rama da rede conformando uns tubos alargados. Utiliza-se em

aplicações de ciclos de alta exigência ou estacionária.

• SEPARADORES:

As placas positivas estão ligadas entre si, de igual forma que as negativas, formando

grupos de placas positivas e negativas. Estes grupos mantêm-se isolados entre si

mediante separadores.

Cada elemento ou vaso tem uma tensão de 2V independentemente da superfície das

placas.

A capacidade das baterias é proporcional à superfície e o número de placas.

Quanto mais número de elementos a tensão será maior. Os elementos conectam-se em

série.

Indispensáveis para evitar curtocircuitos entre as placas. Material muito poroso para

favorecer a circulação dos iões do electrólito.

• ELECTRÓLITO:

Composto por uma dissolução de ácido sulfúrico e água (SO4H2 + H2O), sem impurezas,

com densidade de 1,28Kg/l - 1,24Kg/l . Os seus iões são os que transportam a

eletricidade de uma placa à outra.

É corrosivo. Evitar contacto com a pel.

Está gelificado nas baterias de GEL (daí o seu nome) para eliminar manutenção.

Em Baterías AGM está embebido nos separadores.

• BORNES:

Terminais positivo e negativo através dos que se obtem a energia da bateria. Existem de

diferentes formas.

• CONEXÕES:

o Internas: Não acessiveis. Conectam em série os elementos de 2V para somar 6V ou

12V.

o Externas: Série ou Paralelo. Importante rever que o par de aperto e a secção do cabo

sejamn os adequados.

Bateria de ácido chumbo

Tipo de placa (positiva)

Placa plana (grid Plate)

(positiva)

Placa tubular

(positiva)

Electrólito

Vented Lead Acid VLA

(abertas)

Valve regulated Lead Acid VRLA

(seladas - GEL)

Empresa: BAE Batterien GmbH (desde 1899). Fabricado 100% em Berlim.

Certificada em ISO 9001 desde 1995 e em ISO 14001 desde 2004.

Produto: Baterias Industriais •Ferroviários

•Tracção

•Estacionário- Solar

Energy

from sunset to sunrise

para sistemas PV off-grid de tamanho médio e grande

Larga vida em ciclos placa tubular

- + - +

charge

controller

• Insolação variável (verão/inverno) → Intensidade de carga irregular

• Influências da temperatura não constantes

• Profundidade de descarga (DoD) não previsivel

Por isso se estabeleceu um procedimento de teste específico (IEC 61427)

• Reflete os requerimentos de um sistema PV off-grid

• Proporciona um instrumento de medida entre baterías de diferentes marcas

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PV

cu

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t [A

]

Sta

te o

f C

harg

e [

%]

Time (24 h)

Battery State of Charge

High Insolation

Periode

(e.g. summertime)/

PV current

Low Insolation Periode

(e.g. wintertime)

O teste de ciclos a 40° C segundo IEC 61427:2002-04 consiste em fases A e B,

com repetições internas e externas (1 ciclo de teste = 150 ciclos fase A + fase B)

Phase A:

Disch. 9 hrs with I10 or until 1.75 V

Charge 3 hrs with 1.03 I10

Disch. 3 hrs with I10

Phase B:

Disch. 2 hrs with 1.25 I10

Charge 6 hrs with I10 and 2.4 V/cell

Complete charge accord. to manufacturer‘s op. instr.

49 x

or

Ue < 1.5

Capacity test C10

at TRef,

stop when

C10 < 80%

100 x

Result: lifetime as number of A+B - cycles

Tipo Descripción Norma

OPzS Ortsfeste Panzerplatten Standard

Bateria Estacionária com placa positiva tubular, aberta com electrólito líquido.

DIN 40736-1 (Elem.)

DIN 40736-3 (Block)

OPzV Ortsfeste Panzerplatten Verschlossen

Bateria estacionária com placa positiva tubular, selada com electrólito em gel.

DIN 40744 (Block)

DIN 40742-1(Elem.)

OGi Ortsfeste Gitterplatten

Bateria estacionária com placa positiva plana, aberta com electrólito líquido.

DIN 40737-3 (Block)

DIN 40736-1 (Elem.)

OGiV Ortsfeste Gitterplatten, Verschlossen

Bateria estacionária com placa positiva plana, selada com electrólito em gel. DIN 40737-3

PzS Panzerplatten Standard

Bateria para tracção/ferroviária com placa positiva tubular, aberta com

electrólito líquido.

DIN EN 60 254-2

IEC 60 254-2, series L

PzV Panzerplatten Verschlossen

Bateria para tracção/ferroviária com placa positiva tubular, selada com

electrólito em gel.

DIN EN 60 254-2

IEC 60 254-2, series L

PVS Photovoltaik Standard

Bateria Fotovoltaica com placa positiva tubular, aberta com electrólito líquido.

DIN 40736-1 (Elem.)

DIN 40736-3 (Block)

PVV Photovoltaik Verschlossen

Bateria Fotovoltaica com placa positiva tubular, selada com electrólito em gel.

DIN 40744 (Block)

DIN 40742-1(Elem.)

• Enchimento a seco com chumbo vermelho

– Alta pureza

– Enchimento seco por vibração

• Porosidade constante

• Controlo qualidade permanente

• Mínimas tolerâncias no peso

• Bolsa de tecido reforçadas

– Desenho robusto e flexivel

– Evita perda de massa (tamanho poro)

– Proteção reforçada das laterais

• Suporte (frame)

– Forte, grossa, centrada

– Resistente à corrosão

Estabilidade na capacidade, requere-se ácido de baixa densidade

Grande superfície interna, alta capacidade

Excelente comportamento em ciclos

Estabilidade na capacidade, larga vida em ciclos

Larga vida em ciclos, baixa corrosão

A Solução da BAE

PANZERPLATTEN - Placa Tubular de Alta Qualidade

Matéria activa:

Óxido de Chumbo (Pb3O4) de alta pureza e tamanho de partícula calibrado.

Enchimento a seco por agitação (Boa porosidade e variações de peso muito pequenas).

Controlo estatístico do peso de cada placa.

Capacidade estável permite o uso de um ácido de menor densidade.

Suporte tubular:

Liga sem Antimónio para VRLA (PbCaSn).

Liga baixa em Antimónio para VLA (PbSb1.6SnSe).

Robusta secção para reduzir a corrosão.

Bolsa de tecido reforçado:

Reduz o desprendimento de matéria activa.

O reforço lateral evita danos e curto circuitos.

Alta porosidade.

• Se o terminal (borne) tem uma conexão fixa com a tampa da caixa esta pode danificar-se à medida que o polo cresça

Terminal deslizante

Fugas devidas à conexão

do terminal

O movimento do ácido força a corrosão nos bornes e os parafusos de conexão

maior perda de água

perda de capacidade, curto circuitos, risco de explosão

• Terminal deslizável “Panzerpole BAE”

patenteado

• Labirinto no terminal de chumbo com

uma proteção entre o plástico e o polo

• Molde de injecção de plástico

• Terminal deslizante até 16 mm

• 100% estanqueidade garantida durante

toda a vida da bateria

• Anilhas coloridas (polaridade) e anel de

serviço que permite medir diretamente

no polo

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20 °C 25 °C 30 °C 35 °C 40 °C

To

tal A

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d B

cyc

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Temperature

Resistência a ciclos segundo IEC 61427:2002-04

PRODUTOS PARA APLICAÇÃO SOLAR

Produto Foto Aplicação Características C100 [Ah]

20C°

Ciclos

80% DoD

EN 60896-11

EN 60896-

21/22

Secura PVSM

Elemento Estações repetidoras.

Sinalização em vias

férreas.

Luzes e cabines

telefónicas.

Boias de sinalização.

Proteção catódica ao

longo de redes de

tubagens.

Iluminação/energia em

casas e povoações

remotos.

Alta capacidade,

larga durabilidade e

estabilidade.

Boa carga com baixa

intensidade.

Baixa auto-descarga.

Alto rendimento.

Liga PbCaSn

GARANTIA 3 ANOS

220-1100 Ah 1500

Secura PVS

Monoblock 70-420 Ah 1400

Secura PVS

Elemento 280-4960 Ah 1500

Secura PVV

Monoblock 70-1260 Ah 1400

Secura PVV

Elemento 280-4940 Ah 1500

- Oil & Gas pumping station,

southern Sahara

- Wind solar hybrid system, Telecom,

Greece

- Solar home systems, northern area

of Finland

- Solar PV system, desert area of

Sudan (rural electrification)

- Solar PV system, Sierra Leone

(hospitals in rural areas)

- Electrification of 34 schools, Fiji

Islands (Fiji Education Sector

Program, funded by EU)

CENER, Centro Nacional de Energias Renováveis Microred Enero 2011.

•Fundada em 1925

•Lider mundial e pioneiro na

fabricação de baterias de ciclo

profundo

•4 fábricas ao longo dos

USA.

•Serviço e suporte técnico a

nivel mundial.

•Departamento de engenharia

dedicado ao suporte técnico

Alpha Plus™ Pasta de Alta Densidade para uma vida longa.

•Fórmula patenteada de alta densidade. Melhora as ligações estruturais, melhorando o processo.

•Optimização da porosidade para melhorar o rendimento e a utilização da matéria activa.

•A Fibra Dynel mantém a estrutura e integridade da matéria activa evitando que se desprenda.

•A estrutura de cristais interconectados reduz os desprendimentos destes materiais alargando a vida.

Processo de Cura •As 72 horas de cura fortalecem a união

dos cristais, produzindo uma estrutura robusta.

Alarga a vida das baterias.

•Reduz o desprendimento da matéria activa.

•Fortalece as propiedades de adesão à moldura

da rede.

• T2 Technology

• É uma melhoria da pasta básica Alpha PlusTM.

• A soma da patente T2, uma mistura de metais, melhoram e

optimizam o balanço entre os cristais grandes e pequenos,

produzindo mais uma estrutura

• A estrutura porosa permite aumentar uma maior capacidade em

Ah e ciclabilidade durante a vida das baterias

• Além disso a fórmula T2, melhora a condutividade fazendo

possíveis descargas de grande intensidade.

#1 Geometria Multi-rib mantem

mais abertos os canais de ácido

reduzindo o risco de estratificação e

melhorando o processo electroquimico.

Esta característica garante uma

vida mais longa,

com notaveis melhorias

O separador da Trojan Maxguard® Advanced Design Separator, é de uso exclusivo, não existindo nada igual no mercado.

O separador Maxguard™ Advanced Design Separator, aumenta a vida das baterias, mantem o rendimento e reduz o custo de manutenção.

Os 4 maiores benefícios são:

#2 O separador fabricado com cola natural impossibilita a

passagem de antimónio entre as placas positivas e negativas

Isto evita a contaminação da placa negativa

extendendo a vida da bateria.

#3 Reduz a quantidade de ampéres com os que se acaba a

carga à metade que os restantes.

Reduz os custos de manutenção.

#4 Placas mais largas retêm a matéria activa positiva reduzindo

o desprendimento.

Permite descargas mais profundas e alarga a vida.

•BENEFÍCIOS

1. Melhora o funcionamento em situações de

PSOC.

2. Maior conductividade

3. Reduz a sulfatação

4. Melhora o processo de carga

•Bateria Trojan RE a trabalhar a 100% SOC = 2800 ciclos

50%DOD

•Bateria Trojan RE a trabalhar PSOC = 2.240 ciclos 50% DOD

•Bateria Trojan RE Smart Carbon PSOC = 2.576 ciclos 50%

DOD

As cinco linhas da Trojan estão organizadas por tecnología e pelas suas características de ciclo de vida

Garantias

• INDUSTRIAL – 3 Anos

• PREMIUM – 2 Anos

• SIGNATURE – 1 Ano

• AGM – 1 Ano

• GEL – 1 Ano

Guaycora Sonora, Mexico

Que baterias usar e porquê?

MARCA TECNOLOGIA Custo Inicial €/AMP

Custo final

€/AMP-VIDA UTIL

N CICLOS 50% DOD

GARANTIA APLICAÇÃO

BAE TUBULAR Alto Baixo 3.000 3 anos Vivendas uso diário

TROJAN IND Alto

Baixo 2.800 3 anos Vivendas uso diário

PREMIUM-RE Smart Carbon

Médio Baixo 1.600 2 anos Vivendas uso diário

SIGNATURE Médio Médio 1.200 1 ano Vivendas uso diário –estacional

FS SOLAR / 2V

TUBULAR Alto Baixo 2.400 2 anos Vivendas uso diário

FS SOLAR 12v

PLACA PLANA

Baixo Alto 400 1 año Vivendas uso fim de semana

Quantidade de ciclos em função de

DoD a 20° C

Informação sobre a vida operacional das baterias

Quantidade de ciclos em função

de DoD (temperatura não

definida)

Quantidade de ciclos em função

de DoD a 20° C (standard IEC

não definido)

Quantidade de ciclos em função

de DoD a 25° C segundo IEC

60896

São comparáveis estes

valores?

PERGUNTAS?

OBRIGADO

PELA SUA ATENÇÃO

www.daisabaterias.es