Este documento presenta información sobre baterías para buses eléctricos. Aborda las características, riesgos y ventajas de este tipo de baterías. Explica cómo funcionan las baterías, los desafíos que presentan para buses, y las tecnologías disponibles. También analiza aspectos relacionados con el diseño, operación y mantención de baterías para garantizar su máxima eficiencia y seguridad.

1. B t í b lé t iB t í b lé t iBaterías para buses eléctricos
Características , Riesgos y Ventajas
Baterías para buses eléctricos
Características , Riesgos y Ventajas
jalee@pcil.cl
Jaime Alée G.
jalee@pcil.cl
Mayo 17, Bogotá
www.pcil.cl

2. WHO ARE WE?
The CIL project is an initiative of the Energy Center of
the School of Physical Sciences and Mathematics,
University of Chile, SQM, Lithium and Marubeni
Rockwood who came together to found in November
2010 a project to create a center for research and
development focused on lithium‐ion batteries as a way
of creating value for the country’s science and industry.g y y
CIL coordinates R & D projects related to its mission by
providing funding, assistance in intellectual property,
PMO (project management office), dissemination,
networking and administrative support.
Company ‐ University : Original association Model
The Chairman of the Board is the Dean of the Faculty
and there are two representatives of each private
company, represented by the highest executive level.

3. WHAT ARE WE DOING?
We choice a
non focus
growth because g
we should be
as a "hot iron
surface" where
ideas,
i i i tiinniciatives ,
innovation and
entrepeneurs
not be quiet
and must be
alerts all the
time.

4. INDICE DE TEMAS A TRATAR
1. EL CONTEXTO ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE
2 COMO FUNCIONA UNA BATERIA2. COMO FUNCIONA UNA BATERIA
3. EFICIENCIA ENERGÉTICA
4. VEHICULOS ELECTRICOS
5. TECNOLOGÍAS HÍBRIDAS Y ELÉCTRICAS EN BUSES
6. BATERIAS, DISEÑO Y ALCANCES
7. BATERIAS, ASPECTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
8. LA VISIÓN

5. LA ERA DEL CAMBIO CLIMÁTICO & ENERGÉTICO
EL CONTEXTO ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE

6. COMO SE USA LA ENERGÍA
Oil
Gas CoalWind WaterNuclear
OILOIL
ERNC
ERC
El i i
COAL
ElectricityGAS
EL CONTEXTO ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE

7. FUENTES PRIMARIAS DE ENERGIA
Leña Petróleo Gas Carbón Nuclear ERNCHidro
5% 2%36% 24% 8,5% 0,5%24%
Calor
Transporte, Calor,
cocinar
Calor,
cocinar Generación GeneraciónGeneraciónCalor,
cocinar
Usos principales
Generación
electricidad
cocinar,
Generación
electricidad
cocinar,
generación
electricidad
Generación
electricidad
Generación
electricidad
Generación
electricidad
EL CONTEXTO ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE

8. ENERGIAS EN EL CONSUMO FINAL
Leña Petróleo Gas Carbon Electricidad
5% 22%48% 20% 5%5% 22%48% 20% 5%
Calor, Transporte
Empresas,
Calor,
cocinar
Usos principales
Transporte,
industria
Calor, cocinar Calor, cocinar hogares,
industria
EL CONTEXTO ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE

9. CONFERENCES 2012
FUENTESFUENTES CONSUMOSCONSUMOS
MATRIZ ENERGÉTICA DE CHILE: Anchos proporcionales a Energía demandada
EL CONTEXTO ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE

10. COMO SE TRANSFORMA LA ENERGÍA
COMO FUNCIONA UNA BATERIA

11. ACUMULACION DE ENERGIA (EL CICLO DE UNA BATERIA)
3
1
4
2
5
6
5
6
Ignacio Polanco CE U Chile
COMO FUNCIONA UNA BATERIA

12. EFICIENCIA DE LA ENERGÍA EN UN AUTO BASADO EN PETROLEO
EFICIENCIA ENERGÉTICA

13. EFICIENCIA ENERGETICA
EFICIENCIA ENERGÉTICA

14. EFICIENCIA DESDE ESTANQUE HASTA RUEDAS
EFICIENCIA ENERGÉTICA

15. EFICIENCIA DESDE ESTANQUE HASTA RUEDAS (no solo un tema energético)
TIPO DE VEHÍCULO
Consumo
energía
[Wh/km][ / ]
E-auto 149
Oil-auto 723
E-Bus 1.035
4,8 VECES MAS EFICIENTE
3,3 VECES MAS EFICIENTE
Concepto
eficiencia
energética
Oil -Bus 3.472
E-BIKE 10
energética
US$ 1,16 /lt Diesel ColombiaPrecio electricidad [US$/kCal] 0,00021878
Concepto precio
unidad energética
1,75 veces mas caro
Precios finales al
consumidor
US$ 1,16 /lt Diesel Colombia
US$ 1,31 /lt Diesel Chile
US$ 0,01 /lt Diesel Venezuela
Precio electricidad [US$/kCal] 0,00021878
Precio diesel [US$/kCal] 0,00012615
,
EFICIENCIA ENERGÉTICA

16. ¿COMO FUNCIONAN LOS VEHÍCULOS ELÉCTRICOS?
Baterías
Electrónica
de
Potencia
VE
Motor
Eléctrico
Cargador
de baterías
Ignacio Polanco CE U Chile
VEHICULOS ELECTRICOS

17. LO MECANICO VERSUS LO ELECTRICO
VEHICULOS ELECTRICOS

18. VEHICULO DE COMBUSTION INTERNA VERSUS ELECTRICO
VEHICULOS ELECTRICOS

19. OFERTA DE VEHICULOS ELÉCTRICOS
VEHICULOS ELECTRICOS

20. VENTAJAS Y DESVENTAJAS A NIVEL DE BUSES CON RESPECTO A
MOTORES DIESEL CONVENCIONALES (2012)
HIBRIDOHIBRIDO ELECTRICOELECTRICO GAS DUALGAS DUAL
COSTO INVERSION 30% MAS ALTO EL DOBLE 10% MAS ALTO
‐
COSTO OPERACION 20% MENOR LA MITAD 5% MENOR
COSTO MANTENCION 10% MAYOR 30% MENOR 5% MAYOR
+
+
RANGO DE ALCANCE CON UN
ESTANQUE
30% SUPERIOR LA MITAD 30% SUPERIOR
VELOCIDAD DE CARGA IGUAL 45 MIN (qc) IGUAL=
‐
VELOCIDAD DE CARGA (q )
DISPONIBILIDAD DE PUNTOS DE
CARGA
IGUAL UBICUA MUCHO
MENOR
+EMISION GEI Y OTROS (EURO 6) SIMILAR MENOR SIMILAR+
TECNOLOGIAS HIBRIDAS Y ELECTRICAS EN BUSES

21. EL PROBLEMA ES ….. LA BATERIA
BUS DIESEL BUS ELECTRICO
CONSUMO ENERGETICO DE PETROLEO EN
DOS DIAS EQUIVALENTE AL CONSUMO
CONSUMO ENERGETICO DE ELECTRICIDAD
EN SIETE DIAS EQUIVALENTE AL CONSUMO
Ó
DOS DIAS EQUIVALENTE AL CONSUMO
ELECTRICO DE UNA CASA EN UN AÑO.
EN SIETE DIAS EQUIVALENTE AL CONSUMO
ELECTRICO DE UNA CASA EN UN AÑO.
HAY QUE ALMACENAR EN LA BATERIA DEL BUS PARA UN DIA DE OPERACIÓN EL
EQUIVALENTE AL CONSUMO DE CASI DOS MESES DE UNA CASA
COMO HACER UNA BATERIA DE ESAS CARACTERISTICAS QUE SEA ECONOMICA, QUE SEA
LIVIANA, QUE SEA SEGURA, QUE SE CARGUE EN 10 MINUTOS ..?
¡¡EQUIVALE A MAS DE 20 MIL NOTEBOOKS!!¡¡EQUIVALE A MAS DE 20 MIL NOTEBOOKS!!
BATERÍAS, DISEÑO Y ALCANCES

22. CELDAS (PILAS) Y BATERIAS
BATERÍAS, DISEÑO Y ALCANCES

23. EL PACK O BATERIA DE UN BUS ELECTRICO
CELDAS MODULO
EMPAQUETAMIENTO
PACK
>100 CELDAS
BATERÍAS, DISEÑO Y ALCANCES

24. EJERCICIO….
UN BUS ELECTRICO CONSUME 1.000 Wh/Km (Como un calefactor de casa)
PARA CIRCULAR 300 KMS DEBERIA REQUERIR 300.000 Wh
CONSULTA: REQUIERO QUE PESE MENOS DE 800 KGS, ¿CUAL DEBERIA SER LA DENSIDAD CO SU QU O QU S OS 800 GS, ¿CU S S
ENERGETICA O WH/KG?
CALCULO : 300.000 Wh/800 Kg 375 Wh/kg
CONSULTA: UNA BATERIA DE PLOMO ACIDO TIENE UNA DENSIDAD DE 40 Wh/Kg, SI
CONSTRUYO LA BATERIA CON BATERIAS DE ESTE TIPO, CUANTO PESARIAN?
CALCULO : 300.000 Wh/40 Wh/Kg 7 500 kg/ / g 7.500 kg
CONSULTA: UNA BATERIA DE ION LITIO TIENE UNA DENSIDAD DE 130 Wh/Kg, SI
CONSTRUYO LA BATERIA CON BATERIAS DE ESTE TIPO, CUANTO PESARIAN?
CALCULO : 300.000 Wh/130 Wh/Kg 2.300 kg
BATERÍAS, DISEÑO Y ALCANCES

25. OPINION Y DISCUSION….
Dato LA INDUSTRIA DE BATERIAS TIENE COMO OBJETIVO LLEGAR AL 2020 CON UNA
BATERIA DE 250 Wh/Kg y un costo de US$ 250 /KWh. Una versión similar pero más
económica US$ 120/Kwh sólo tendría una vida útil de la mitad de tiempo de laeco ó ca US$ 0/ só o te d a u a da út de a tad de t e po de a
anterior.
Ordene en base su prioridad y criterio las siguientes opciones y justifiqueOrdene en base su prioridad y criterio las siguientes opciones y justifique
a) Obtener una autonomía del bus de 300 kms con una batería. (Eso implica una
batería de 85 KWh que pesaría 1.200 Kg y un costo de US$ 21.000 )
b) Obtener una autonomía del bus de 150 kms con una batería (Eso implica una
batería de 43 KWh que pesaría 600 Kg y un costo de US$ 10.500 )
c) Usar la batería más económica en la opción a) , es decir con un costo de US$ 10.000
d) Usar la batería más económica en la opción b), es decir con un costo de US$ 5.250
Nota: El costo actual es de US$ 600/KWh
BATERÍAS, DISEÑO Y ALCANCES

26. FUTURO DE LAS BATERIAS DE ION LITIO
BATERÍAS, DISEÑO Y ALCANCES

27. FUTURO DE LAS BATERIAS DE ION LITIO (DENSIDAD)
BATERÍAS, DISEÑO Y ALCANCES

28. FUTURO DE LAS BATERIAS DE ION LITIO (PRECIOS)
US$390
US$130
BATERÍAS, DISEÑO Y ALCANCES

29. SEGURIDAD Y MANTENIMIENTO
Voltaje
Voltaje para: Piel Seca Piel Húmeda
Muerte [V] 33000 1000Muerte [V] 33000 1000
Fibrilación Ventricular [V] 16500 500
Problemas respiratorios [V] 5300 176
1.5[V]1.5[V] 12[V] a 24[V]12[V] a 24[V] 110[V] a 220[V]110[V] a 220[V] 300[V] a 600[V]300[V] a 600[V] 200[V] a 500[kV]200[V] a 500[kV]
Ignacio Polanco CE U Chile
BATERÍAS, ASPECTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

30. MANEJO TERMICO
BATERÍAS, ASPECTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

31. MANEJO TERMICO
BATERÍAS, ASPECTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

32. USO OPTIMO DE OPERACIÓN BATERIAS DE LITIO .
BATERÍAS, ASPECTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

33. EFECTOS DEL MAL USO
BATERÍAS, ASPECTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

34. GARANTIAS
• EN GENERAL LAS GARANTIAS CUBREN UN RANGO DE KILOMETROS Y/AÑOS LO QUE SE
CUMPLA PRIMEROCUMPLA PRIMERO.
• EXISTEN PRACTICAS QUE ROMPEN LA GARANTIA, COMO ES DEJAR LA BATERIA SIN
CARGAR DURANTE UN TIEMPO PROLONGADO.
• CONVIENE DEJAR EL BUS CARGADO DURANTE LA NOCHE, OPTIMAMENTE EN UN 50%.
BATERÍAS, ASPECTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

35. EL FAMOSO THERMAL RUNAWAY (FUGA TÉRMICA)
CALENTAMIENTO INDIVIDUAL DE UNA CELDA DEBIDO A UN
CORTOCIRCUITO INTERNO, SOBRECARGA, FUERA DEL RANGO
ESTABLECIDO O RANGO DE CORRIENTE EXCESIVO
LA CELDA CALIENTA LAS DE SU ALREDEDOR
DISMINUYE LA RESISTENCIA CON LA ALTA TEMPERATURA, FEEDBACK
POSITIVO
BATERÍAS, ASPECTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

36. EL CONTEXTO DE LA ELECTROMOVILIDAD
BATERÍAS, ASPECTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

37. SISTEMAS DE CARGA DE BATERIAS
TIPO POTENCIA
EMPALME
CORRIENTES TIEMPO DE
CARGA 80KWh
PROBLEMAS
SUPERCARGADORES 100 KW 100 A 0,5 HORA COSTOSOS, SEGURIDAD
CARGADORES RAPIDOS 50 KW 50 A 0,8 HORA COSTOSOS, SEGURIDAD
CARGADORES NIVEL 2 10 KW 12 A 4 HORAS LENTOS, NO ESTANDARES
CARGADORES LENTOS 4 KW 6 A 8 HORAS MUY LENTOSCARGADORES LENTOS 4 KW 6 A 8 HORAS MUY LENTOS
Se sugiere una política de carga bien graduada. El uso excesivo de cargadores rápidosSe sugiere una política de carga bien graduada. El uso excesivo de cargadores rápidos
limita la vida útil de las baterías. Un buena graduación debe optimizar el plan de
operaciones de flota
BATERÍAS, ASPECTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

38. EL FUTURO‐ EJERCICIO
1. En base a lo indicado en la presentación, que dificultades visualiza en el uso de autobuses híbridos
o eléctricos en 7 años más (2020) ?
2. Que beneficios usted visualiza en el uso de la tecnología basada en la electricidad para el
transporte?
3. Como le afecta este cambio de paradigma en cuanto a su crecimiento profesional?
4. Si los problemas aún no resueltos en la baterías se solucionaran, ud confía en un mundo que no
dependa del petróleo?
í ó5. Que oportunidades para su país visualiza en las innovaciones tecnológicas que se avecinan con
estas tecnologías?
6. Hoy, el 84% de la energía proviene del petróleo, carbón y gas, que a su vez representan el 70% de
l ó d d f d ó b d b é dla emisión de gases de efecto invernadero. La razón es que son abundantes y baratos. Crée usted
que en el futuro esas fuentes energéticas tendrán penalizaciones por el efecto colateral que
producen en la sociedad?
LA VISIÓN

39. Una frase para pensar…
La sustentabilidad del mundo de vuestros
hijos, dependerá de que el transporte ,
(que consume el 40% de la energía del
mundo) principalmente el público usemundo) , principalmente el público, use
energías renovables no convencionales ,
como el sol, el agua, el aire, el viento y elcomo el sol, el agua, el aire, el viento y el
calor de los volcanes…
Y no es sólo un slogan, es literal…
LA VISIÓN

40. Una invitación para soñar…
LA VISIÓN

41. Una invitación para soñar …
LA VISIÓN

42. Jaime Alée G
jalee@pcil.cl
www.pcil.cl