9 industrias que dependen de baterías de plomo-ácido y aplicaciones para vehículos

Las baterías de plomo-ácido desempeñan un papel importante en todas las aplicaciones eléctricas.

Baterías de iones de litiose han convertido en los favoritos del mundo para el almacenamiento de energía con las ventajas de su peso ligero, gran potencia y larga vida útil, lo que los convierte en una fuente principal para aplicaciones móviles como vehículos eléctricos, electrónica personal, teléfonos móviles y herramientas eléctricas alimentadas por baterías. Sin embargo, las baterías tradicionales de plomo-ácido (que poco a poco están siendo reemplazadas por baterías de iones de litio) siguen en una tendencia de crecimiento: estadísticamente, se espera que alcancen los 59,7 mil millones de dólares en 2026, con una tasa de crecimiento promedio anual del 5,2%.

Las baterías de plomo ácido se han utilizado en diferentes aplicaciones durante más de 160 años y siguen siendo la batería electroquímica recargable más utilizada para aplicaciones de almacenamiento de energía de tamaño pequeño y mediano. Las baterías de plomo-ácido son seguras, de bajo costo, fáciles de recargar y reciclar. La batería consta de dos electrodos sumergidos en un electrolito de ácido sulfúrico. El electrodo positivo está hecho de óxido de plomo metálico, mientras que el electrodo negativo está hecho de plomo metálico.

Las baterías de plomo-ácido se dividen en dos tipos: baterías de plomo-ácido inundadas y baterías de plomo-ácido reguladas por válvula (VRLA) que no requieren mantenimiento. Las baterías de plomo ácido inundadas tienen un costo relativamente bajo, pero requieren mucho mantenimiento y ventilación en comparación con las baterías VRLA que no requieren mantenimiento. Las baterías AGM son un tipo de batería VRLA con un separador de fibra de vidrio que contiene electrolito de ácido sulfúrico, que puede funcionar en cualquier posición y sin riesgo de fuga de electrolito incluso si elbateríaLa funda está perforada.

Las baterías de plomo-ácido se utilizan con mayor frecuencia en sistemas de arranque y parada en automóviles debido a su bajo costo y su capacidad para generar altas corrientes durante un corto período de tiempo y al uso de generadores de CA en el vehículo. Para otros usos, las baterías de plomo-ácido presentan algunos desafíos, incluido un ciclo de vida relativamente bajo y una baja densidad de energía debido a su gran peso (hechas de plomo).

Aunque las baterías de plomo-ácido se encuentran en sus segundos 100 años, todavía desempeñan un papel vital en el siglo XXI, especialmente en entornos industriales. Hemos reunido 9 aplicaciones para baterías de plomo-ácido que quizás le sorprendan.

Batería de plomo ácido para arranque de vehículos (SLI)

Las baterías de plomo ácido se utilizan principalmente en el arranque de vehículos. Esta aplicación se llama Arranque, Iluminación y Encendido (SLI). Las baterías de plomo-ácido pueden generar las altas corrientes necesarias para hacer funcionar un motor de combustión interna (ICE) frío.

La batería de plomo-ácido de 12 V puede alimentar el arranque de vehículos, la iluminación, la visualización de medidores, la radio, el control de aire frío, etc. El desarrollo del transporte eléctrico puede conducir eventualmente a la reducción de los vehículos con motor de combustión interna; sin embargo, la producción de gasolina y diésel de bajo costo Los automóviles con motor en India y Asia mantendrán un alto requerimiento de ácido de plomo SLI.bateriasen las próximas décadas.

Las baterías de plomo-ácido se pueden cargar con generadores de CA incorporados en los vehículos y algunos dispositivos electrónicos, mientras que las baterías de iones de litio deben ser monitoreadas cuidadosamente mediante dispositivos electrónicos sofisticados durante la carga para evitar un descontrol térmico debido a la sobrecarga.

Todavía hay una gran cantidad de baterías de plomo-ácido SLI que no se reciclan y el plomo metálico contenido en las baterías causará contaminación ambiental; en este caso, el gobierno ha emitido muchas políticas regulatorias e incentivos fiscales para avanzar en el reciclaje de plomo-ácido. baterías, con una tasa de reciclaje de hasta el 95%, que es otro factor vital para el uso constante de baterías de plomo-ácido.

Batería de plomo para carretilla elevadora

Las carretillas elevadoras que funcionan con baterías han sustituido en gran medida a las que funcionan con gas natural. Puede conducir carretillas elevadoras eléctricas en edificios o espacios cerrados sin temor a la acumulación de humos tóxicos y monóxido de carbono, que son perjudiciales para la salud humana.

El montacargas es una aplicación móvil donde el peso de las baterías de plomo-ácido sí le ayudará. La batería de plomo-ácido generalmente se coloca en una posición más baja para ayudar al equilibrio, especialmente cuando el montacargas necesita colocar productos en una posición más alta. Reemplazar las baterías de plomo-ácido con baterías más livianas (por ejemplo, baterías de iones de litio) puede requerir lastrar el montacargas para mantener una operación segura.

Los montacargas, como parte importante de la industria de manipulación de materiales, la productividad y el bajo costo son consideraciones importantes; por eso, las baterías de plomo-ácido continuarían tomando la delantera en las aplicaciones de montacargas.

Suministro de energía de emergencia para centro de datos.

Los gigantes de Internet como Amazon, Facebook y Google dependen de los sistemas de datos para seguir funcionando. Cuando hay un corte de energía repentino o una breve interrupción en el suministro de energía, el Sistema de Energía Ininterrumpida (UPS) se activará para mantener los centros de datos en línea. Los paquetes de baterías recargables funcionarán como energía de respaldo para brindar soporte en cualquier momento.

Tradicionalmente, por las ventajas de su bajo coste y sus bajos requisitos técnicos de carga, las baterías de plomo-ácido son la primera opción para un sistema de reserva de larga duración. El peso de la batería de plomo-ácido ya no es un factor vital en esta aplicación porque la batería siempre está en estado estático durante toda su vida.

Las baterías de iones de litio ya están reemplazando a las baterías de plomo-ácido en determinadas aplicaciones de los centros de datos. Además de tener una vida útil más larga (las baterías de iones de litio tienen aproximadamente 1000 ciclos de vida en comparación con los 300 a 400 de las baterías de plomo-ácido), las baterías de iones de litio pueden soportar la misma cantidad de energía que las baterías de plomo-ácido en un espacio más pequeño. , que será una consideración clave cuando el área ocupada del centro de datos sea costosa. Sin embargo, las baterías de plomo-ácido no desaparecerán pronto, ya que todavía tienen una ventaja rentable.

Torre de señales/servicio 5G

Los teléfonos móviles se han convertido en un dispositivo indispensable en la vida moderna. Si hay un corte de energía, la torre de señal debe tener energía de respaldo para el funcionamiento normal del teléfono celular. La energía de respaldo viene en forma de baterías de respaldo y, a veces, de un generador de energía auxiliar, que puede mantener el servicio telefónico durante varias horas incluso si falla la red eléctrica.

El costo relativamente bajo y los bajos requisitos de mantenimiento de las baterías de plomo-ácido las convierten en la opción preferida para las torres de señalización como energía de respaldo.

Los servicios 5G apuestan por innovar en diferentes campos, desde la telemedicina hasta la conducción automática de coches, y es probable que aumenten las necesidades de energía. En comparación con las baterías de plomo-ácido, las baterías de iones de litio de tamaño pequeño pueden proporcionar más energía en el mismo espacio. La expansión de la industria de las telecomunicaciones en Estados Unidos, Brasil, India y Hong Kong requiere sistemas de suministro de energía ininterrumpida, y aún está por verse si las baterías de iones de litio comenzarán a reemplazar a las baterías de plomo-ácido en estas aplicaciones.

Almacenamiento de energía renovable

Los dispositivos de generación de energía renovable son los que están creciendo más rápido en Estados Unidos. La energía renovable intermitente, como la energía eólica y la energía solar, se almacenará en un sistema de almacenamiento de energía y se liberará cuando sea necesario.

Las baterías de plomo-ácido de bajo costo vuelven a desempeñar su papel porque las baterías electroquímicas se han convertido en una opción popular para almacenar energía renovable para uso doméstico y industrial a escala de red. Las baterías de plomo ácido se utilizan a menudo en aplicaciones fuera de la red, como microrredes independientes, especialmente donde los costos iniciales pueden ser una barrera.

Submarinos nucleares de propulsión diésel

Si ha visto algunas películas sobre submarinos propulsados ​​​​por diésel de la Segunda Guerra Mundial, comprenderá la importancia que tienen las baterías para ellos. En una película de Hollywood, la capacidad de un submarino para operar bajo el agua y regresar a la superficie se debe en gran medida a una gran cantidad de baterías de plomo-ácido que requieren la atención constante de casi toda la tripulación.

La flota de submarinos de Estados Unidos creció y creció durante la Segunda Guerra Mundial, con 263 submarinos realizando patrullas de guerra. El submarino estadounidense tiene dos baterías, una de ellas compuesta por 126 baterías de plomo-ácido. La carga se puede realizar en la superficie del agua o en un motor diésel que respira bajo el agua a través de un sistema de ventilación.

El mantenimiento de rutina consistía en rellenar las baterías con agua destilada de un gran tanque cerca de la sala de baterías. Al igual que en los submarinos anteriores, las baterías se colocaron en una posición más baja para mantener la estabilidad del submarino.

En 1954, todo cambió para el submarino con el lanzamiento del USS Nautilus de propulsión nuclear. Con turbinas de vapor y mucha electricidad para purificar el agua y el aire, los submarinos nucleares pueden permanecer bajo el agua durante meses y viajar grandes distancias a altas velocidades. Curiosamente, los submarinos nucleares todavía llevan baterías de plomo-ácido para funcionar y regresar a la superficie del agua en caso de problemas con los reactores y generadores nucleares.

El uso de baterías de plomo-ácido de alta resistencia no sólo proporciona energía de respaldo a los submarinos nucleares sino que también mantiene el equilibrio. Esto se debe a que el aire dentro del submarino proporciona flotabilidad y la gran cantidad de plomo contenida en las baterías de plomo-ácido ayuda a arrastrar el submarino bajo el agua durante una inmersión. Se pueden usar baterías más livianas, pero es posible que los submarinos aún necesiten lastre de plomo para ayudar a mantener su flotabilidad neutra bajo el agua.

Suministro de energía de emergencia para hospitales.

Los hospitales son infraestructuras complejas que requieren un suministro eléctrico constante, estable y fiable. Cualquier breve corte de energía puede provocar la pérdida de datos del paciente y la interrupción del equipo médico de rescate, el monitoreo, la iluminación de emergencia, las señales de salida de seguridad y los sistemas de seguridad.

La mayoría de los hospitales tienen un sistema de respaldo de batería para interrupciones de energía de corta duración y un sistema de generador para cortes de energía más prolongados. Es posible que se necesiten 10 minutos o más para reparar la falla de energía y hacer funcionar la energía de respaldo.

Las baterías de emergencia del hospital están en estado de espera la mayor parte del tiempo. Cuando ocurre un corte de energía, el sistema UPS debe descargarse rápidamente a una corriente alta hasta que el generador pueda funcionar correctamente. Cuando se restablece la energía, el sistema de energía ininterrumpible continúa cargando la batería y luego entra en otro período de espera. Aunque las baterías de UPS no se utilizan con frecuencia, estas baterías suelen ser rápidas y sólidas, lo que resulta muy adecuada para suministrar energía a hospitales.

Requisitos de cambio de picos de red

La red debe tener fuertes capacidades de generación para proporcionar energía confiable y estable durante los períodos pico. Históricamente, la demanda máxima generalmente ha sido satisfecha por generadores de mayor costo para los cuales ahora se utilizan sistemas de almacenamiento de baterías.

Las baterías de plomo-ácido tienen un costo inicial bajo, lo que las hace atractivas en los picos de carga de energía; sin embargo, el ciclo de vida corto y la incapacidad de permanecer sin carga o profundamente descargados durante largos períodos limitan su uso en aplicaciones de sistemas de energía a escala de servicios públicos. Las baterías de plomo-ácido son más adecuadas para algunos servicios de red que requieren regulación frecuente, carga y descarga superficial.

En 2012, East Penn Manufacturing desarrolló una súper batería de 3 MW que puede proporcionar regulación de frecuencia y servicios de gestión de la demanda mediante un sistema híbrido de batería de plomo-ácido. Cuando no proporciona servicios adicionales a la red, el sistema de almacenamiento de energía puede proporcionar servicios de gestión de la demanda a la empresa de distribución local.

Baterías de plomo para vehículos eléctricos.

Las baterías de iones de litio son la primera opción en baterías de energía para motores de tracción de vehículos eléctricos (EV), pero muchos continúan usando baterías de plomo-ácido para alimentar sistemas como microprocesadores de sistemas de arranque, iluminación, radios y entretenimiento. Las baterías de plomo-ácido de bajo voltaje generalmente se cargan usando un convertidor CC-CC que convierte el alto voltaje (300-600 V) del paquete de baterías de iones de litio en un voltaje bajo (12 V) que mantiene la carga de la batería de plomo-ácido.

El costo y la simplicidad de operación son los principales impulsores del uso de baterías de plomo-ácido en aplicaciones de accesorios para vehículos eléctricos. Las baterías de plomo-ácido son pesadas, a medida que pasa el tiempo, los vehículos eléctricos comienzan a utilizar baterías auxiliares de iones de litio de 12 V más ligeras o no utilizan baterías auxiliares, sino que alimentan directamente los circuitos de bajo voltaje de las baterías de plomo-ácido a través de un convertidor CC-CC.