sábado, 29 de enero de 2011

Acumulación

Evaluación Comparativa Hidrostática Vs. Electroquímica

Analizaremos comparativamente dos sistemas de acumulación que se aplican como los mas económicos: el hidrostático y el electroquímico. Ya vimos parcialmente el calculo de la capacidad de un grupo de baterías, pero sin tener en cuenta las características particulares de los distintos tipos, en relación con la vida útil, rendimiento, etc.

No es lo mismo la vida útil de baterías alcalinas de níquel - cadmio o níquel – hierro, que las típicas baterías de plomo ácido, entre las cuales también hay diferencias dependiendo del uso al cual estén dirigidas. Tampoco  el precio es el mismo. Si se orientan hacia la industria automotriz la tendencia es prestar atención a lograr la máxima corriente instantánea, de modo que el motor de arranque suministre una potencia  lo mas alta posible en un brevisimo tiempo.
Hay baterías de capacidad nominal 60 Ah, que especifican una corriente de 1000 Amperes entregada en el momento de arranque. Sin embargo esta es indudablemente una virtud que en nada contribuye a nuestros requerimientos, ya que en el peor  de los casos estaremos consumiendo apenas unas decenas de  amperes, como máximo. Recuérdese que en un sistema de acumulación en alta tensión, el voltaje nominal es 275 Vcc. y que 10 amperes significan 2750 watios (casi 4 HP), una potencia nada despreciable. Para completar la información sobre las baterías sugerimos ver *mantenimiento de baterías. Estos lineamientos son solo elementales y pretenden fijar bases a efectos de justificar el descarte de la acumulación hidrostática como mecanismo para aquellos sistemas de mediana generación.
    
Veamos que ocurre cuando queremos, por ejemplo, substituir un juego de baterías estacionarias de 100 Ah, el mas común de los sistemas de acumulación electroquímica. La capacidad total de 22 baterías, cuyo costo aproximado ronda en los 2000 dólares, es de 27,5 Kwhora, valor que surge de multiplicar 12,5 voltios por 22 baterías por 100 Ah. Según nuestro conocimiento, si quisiéramos acumular agua a 36,7 metros de altura (1 kwhora  equivale a 367.000 Kilogrametros) necesitariamos elevar 10.000 litros de agua por cada Kwhora, teóricamente debemos llenar un deposito de 275.000 litros, los cuales teniendo en cuenta un rendimiento del 85 % se transforman en 323.000 reales, de acuerdo al siguiente calculo:
1 Kwhora= 367.000 Kilogrametros (Ver *Hablando de elefantes)
27,5 KWh = 100.925.000 Kgmetros , pero a 36,7 metros corresponden:
                   
Capacidad teórica = 100.925.000/36.7 = 275.000 Kg = 275.000 litros
Capacidad real = Capacidad teórica / rendimiento = 275.000/0,85 = 323.000 litros.

Se  debería disponer de otro deposito a nivel del suelo, de la misma capacidad, donde derramar el agua en el momento de pretender recuperar la energía almacenada. Una grosera idea del precio del tanque superior es 300.000 dólares. Aun sin considerar el tanque inferior y la infraestructura de conversión (Bomba,       turbina, alternador). Solo los intereses sobre la diferencia de inversión, cuyo valor a nivel internacional no es inferior a 30.000 dólares, permitirían la adquisición de 15 conjuntos anuales de baterías, situación que exime todo tipo de comentarios. Si se tratara de comparar con un acumulador termodinamico, la situación en cuanto se refiere a la inversión quizás mejoraría algo pero, el rendimiento termodinamico de conversión de energía del vapor en energía mecánica es tan bajo, que también es descartable.
 En resumen lo expresado demuestra que para mediana potencia, en sistemas autónomos, el sistema de acumulación mas conveniente es el de baterías. Contándose con red de suministro el mejor es el "On line", siempre y cuando la línea a la cual será acoplado no se encuentre muy distante. 

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Ing. Enrique O.Nielsen 

2 comentarios:

javierchiclana dijo...

¿Cuánto costaría un calderín neumático de 2 M3 a 300 Bar?

Podría acumular una cantidad de energía similar.

Enrique Nielsen dijo...

La idea de mencionar el aire a 200 atm fue al solo efecto de comparar la energia del GNC propiamente dicho con la de compresión suministrada por un compresor de tres etapas que deberias agregar al costo del tanque de 2 m3. ¿Cuánta energia calculaste que tienen los 2 m3 a 300 atm? .. Uno que otro intento se han hecho en el mundo al respecto pero como todo, a cargo de los contribuyentes y sin resultados economicos.Para que tengas idea, como recipiente se aprovechan pozos de petroleo agotados o explotaciones mineras abandonadas y los sistema son a volumen constante y muy baja presion ( Ej 530.000 m3 Alabama) al contrario de tus observaciones. Voy a subir dos charlas que te aconsejo leer relacionadas con la fuerza, potencia y energia , tituladas hablando de elefantes. Parecen elementales pero ayudan mucho.