Dyrt med batterier.

[mathsson]

Jag har läst in mig lite på elbilar och vad som behövs för att konvertera till eldrift. Den stora kostnaden är som bekant batterierna. Frågan är enkel: Varför att de så dyra? Speciellt blybatterier som är beprövad teknik som har funnits i 150 år. I sin konstruktion är de ju så enkelt uppbyggda. Såg på discovery hur en fabrik tillverkade blybatterier och så avancerat verkade det inte vara. Som råvara är inte bly speciellt dyrt.

Någon som har en förklaring?

[v-g]

Säkert massa miljöavgifter som drar upp priset, för några år sen kosta ett vanligt blybatteri 300 spänn på biltema för 60A så är det INTE nu kan jag lova.

[mrfrenzy]

Blypriset har mer än fördubblats sen 2005. Miljöavgiften är ca 30kr per batteri.

[xxargs]

bra AGM-batterier typ Optima Yellow kanske klarar 250 cykler när de körs tomma till 100% och ca 500 cykler vid 50% urladdning - med speciella laddningsmetoder så kanske man kan komma till 1000 cykler vid 50% urladdningsgrad.

den typen av batteri har ca 2.8 Ah/kg för ett 12Volt block eller ca 34 Wh/kg, en tur med liten bil som nissan micra som drar 2 liter per 4 mil och med beräknad 25% verkningsgrad på motor så motsvara energibehovet för 4 mil ca 5 kWh, och då blybatteriet sällan kan tömmas till 50% snabbt (dvs inom en timme) så behöver man batteri för 10 kWh och 10kWh/34 Wh = 10000/34 = 294 kg batterier - sedan behöver du minst lika mycket till i energi för värme och ventilation i bilen vintertid... Och detta är för enkel resa, sedan skall batterierna laddas inom 8 timmar innan tillbakaresan om man nu pratar jobbpendling.

om man tror att man skall tjäna mycket energi med att använda bromsenergin för att ladda tillbaka batterierna - bör räkna lite på E = (m*v^2)/2, m=massa i kilo, v= hastighet i m/s och E= Joule eller Wattsekunder. - resultatet per inbromsning kommer var pinsamt lite gentemot vad luftmotståndet och rullmotståndet förbrukar och som aldrig kan återvinnas....

[bearing]

Men är det verkligen så dyrt med batterier?

LiFePO4 går att få tag i för 0,35 USD/kWh. Priset för 10kWh batterier är 25000kr + moms. Energidensiteten är 100Wh/kg, så 10kWh väger 100kg. LiFePO4 har flera tusen cyklers livslängd vid full urladdning.

Jag tror man kan köra längre än 4 mil på 5 kWh med tanke på att rekordsträckan med Tesla Roadster är 50 mil på en laddning som är drygt 20kWh.

[nodanolo]

Den ganska höga mijöavgiften har tagits bort. Numera tillkommer det istället en returavgift som ligger runt 20 öre/kg.

Blypriset har däremot varierat enormt mycket och det påverkar batteripriserna då det mesta är bly. Sådan osäkerhet driver upp priserna.

[4kTRB]

Vilka gruvor står för de största blyförekomsterna på planeten?

[Nerre]

Bly är ofta en biprodukt från silverbrytning (lärde jag mig när vi var till Sala Silvergruva).

[4kTRB]

Silvergruvor, är det där man ska leta efter bly alltså?

[xxargs]

Men är det verkligen så dyrt med batterier?

LiFePO4 går att få tag i för 0,35 USD/kWh. Priset för 10kWh batterier är 25000kr + moms. Energidensiteten är 100Wh/kg, så 10kWh väger 100kg. LiFePO4 har flera tusen cyklers livslängd vid full urladdning.

Jag tror man kan köra längre än 4 mil på 5 kWh med tanke på att rekordsträckan med Tesla Roadster är 50 mil på en laddning som är drygt 20kWh.

Att använda LiFePO4-batterier har nog framtiden för sig i elbilssammanhang eftersom man kan cykla djupare, ladda snabbare etc.- men vad är energiverkningsgraden på dessa? NiCd/NiMh batterier är erkänt urursla då man har ca 50-60% kvar nyttig energi efter en laddning (mest pga 1.4 ggr Ah överladdning) och därefter en urladdning - vart fall när det gäller småbatterier, blybatterier ca 80%-90% och det mesta förlusten ligger i 14 Volt laddspänning och 12 Volt urladdningsspänning medans Ah verkningsgraden är väldigt god.

Hur är LiIon/pol och LiFePO4 i det avseende - om man tänker på hur varma nallars och laptobbatterier blir vid laddning (och uppvärmningen börjar redan från start, inte i slutfasen av laddningen som med NiCd/NiMh och blybatterier), antagligen för batterierna relativt sett höga inre resistans.

jag har försökt hitta info om detta men dessvärre florerar det rena lögner om 99 - 99.9% energiverkningsgrad som upprepas av en rad olika 'faktablad' - antagligen för att alla har tittat på varandra...

Det är bara att se på Saft VL34480 med säg iladdning och urladdning av 1/2 C takt där man vid 50% laddgrad ligger på 4.1 Volt ungefär och vid urladdning vid samma laddstatuspunkt ligger på 3.625 volt - ett gap 0.475 volt dvs. vid punkten har man laddat med 4.1 Watt effekt vid 1 ampere medans när man laddar ur med samma ström så får man tillbaka 3.625 Watt i effekt, vilket gör att man ligger på runt 88% - i samma område som ett blybatteri. - Ovanstående är bara en punkt, skall man göra det riktigt så skall man intergrera hela ladd och urladdningskurvan och dess area och där se skillnaden mellan dessa om mon skall få ut batteriets energiverkningsgrad.

Beroende på val av blybatterier så ligger man på mellan 30 - 44 Wh/kg då stora batterier ofta är lite energitätare än småbatterier.

NiMh-batterier ligger på ca 75 Wh/kg och med detta i baktanken så är inte viktskillnaderna så enorma mellan tex blybatteri och LiFePO4-batterier med bara faktor strax över 2 med dom bästa blybatterierna och ca 33% över NiMh. och alla batterialternativen är väldigt tunnga och utrymmeskrävande i jämförelse med ca 10 kWh/liter för bensin...

tittade i en batteribok och såg några siffror energiinnehåll för olika batterisystem

Kod: Markera allt

Batterikemi     Energiinnehåll     teoretiskt
                idag Wh/kg         energininnehåll Wh/kg  
-----------     --------------     --------

Pb/A            35-50              171 
Ni/Cd           40-60              217 
Ni/Zn           55-75              341 
NiMH            70-95              387 
Zn/Br           90-110             436 
Na/S            230                760 
Na/Cl2          130-160            790 
Al/Luft         160                2815 
Zn/Luft         30-80              888 
Li/Metall       100-150            1000 
Li/Jon          80-130             320

intressant att NiMh har fortfarande större potential rent kemiskt än LiIon när det gäller lagrad energi per viktdel aktiv massa.

---

Sedan skall man nog inte tro att att det är stora miljöfördelar att köra med elbil gentemot bensin - om elen tillverkas av olja och kol som det gör i större delen av världen. - det räcker med att åka till Danmark...

olje och kolkraftverk ligger på ungefär 42% verkningsgrad (kärnkraftverk ca 37% för att dessa inte får köra med lika hög tryck och temperatur av säkerhetsskäl)

vilket gör att en instoppad kWh i form av kol är bara 420 Watt kvar
i Sverige är distrubitionsförlusten 10% mellan kraftverk och förbrukare enligt inlägg i ny teknik nyligen, så av 420 Watt * 0.9 = 378 Watt kvar.
laddaren är på 85% vilket ger 321 Watt kvar
laddningseffektivitet sätter vi till 0.88 för LiIon-batterier vilket ger 282 Watt kvar.
motor med styrdon sätter vi till 75% (vet att dessa kan göra bättre, men för småfordon som eldrivna cyklar så kan man nog inte göra det så mycket bättre utan stora kostnader) så blir det 211.9 Watt kvar till hjulaxlarna.

vi ligger alltså på ca 21% verkningsgrad - vilket är sämre än optimalt lastad bensinmotor som dessutom med sin väteinnehåll i bränslet ger knappt hälften i koldioxidutsläpp per kWh i jämförelse med kolkraftverk som genererar elström till elfordonet. Ser man också spillvärmen som nyttig energi för uppvärmninga fordon vintertid, medans samma energimängd måste tas av sparade energimänden i batteriet - så kanske bensinmotorn hamnar på 50% verkningsgrad medans elbilsalternativet halveras till 10% efter som hälften av energin går åt till att hålla förare och passagerare nöjda rent komfortmässigt.

i Sverige där elströmmen tillverkas till 97% utan olja och kol inblandat så är det däremot en miljömässig fördel att använda elbil rent koldioxidutsläppsmässigt - men detta gäller i stort sett bara Norden och länder med gott om vattenkraft/kärnkraft med relativt få fordonsbrukare - situationen är mycket värre för > 90% av världens fordonsbrukare där det till det mesta är kol och oljebaserad elenergi.

[Nerre]

LiPO blir såvitt jag fått lära mig INTE varma vid laddning.

Är det nåt som blir varmt är det i såna fall skyddskretsen som shuntar förbi de celler som börjar bli fulla.

[Glenn]

Enl den där listan verkar ju Al/luft vara ruskigt bra, båe i praktiken och teorin, varför används inte sådanba batterier då ?

ang hur man gör el så är det ju till en stor del en politisk fråga, vilket land som helst kan ju smälla upp kärnkraftverk..

[xxargs]

LiPO blir såvitt jag fått lära mig INTE varma vid laddning.

Är det nåt som blir varmt är det i såna fall skyddskretsen som shuntar förbi de celler som börjar bli fulla.

tja, det är bara att titta på i och urladdningskurvorna - är det spänningsskillnad vid samma laddstatus så har man förluster, och blir värre ju fortare man ladda i och hur.

eftersom skyddskretsarna alltid finns med för att tillåta kommersiellt gångbar batteripack så skall givetvis dess förluster också räknas in i lösningen - det är ju resultatet av helheten som till slut bestämmer totala verkningsgraden och det ju den som i slutändan räknas.

[Nerre]

Jag har tittat på det i praktiken, när vi provar prylar så mäter vi nämligen bland annat temperaturen på batterier både vid laddning och drift just för att kolla att de inte blir för varma. Och LiPO blir inte märkbart varma jämfört med NiMH.

NiMH brukar ha en stegring på 15-25 grader vid laddning, LiPO ligger runt 2-5 grader.

[xxargs]

NiMh har ju en absorbtionsfas i slutet med ganska dålig verkningsggrad vilket gör att man måste stoppa in betydligt flera (m)Ah än batterikapaciteten för att bli fulladdad.

ett NiMh-batteri räknat man inte med mer än 60-70% verkningsgrad.

LiIon och LiPol (som har samma kemi men lite olika byggnad på elektrolyten) fungerar på ungefär samma sätt som blybatterier där (m)Ah verkningsgraden är hög (dvs. man putar in i stort sett samma kvantitet (m)Ah vid laddning som man laddade ur innan), men fortfarande är spänningsgapen mellan laddning och urladdning vid given status som ger verkningsgradminskningen där ena halvan av spänningsgapet är vid laddning (och batteriet blir lite jummen) och den andra vid urladdning (och batteriet blir jummen) vilket förmodligen till största delen består av Ohmska förluster då kolvätebaserade elektrolyten kanske bara leder med en 10 - 100 del av vad vattenbaserad elektrolyt gör (man kompenserar det med tunnare skikt, större yta och plattorna är närmare varandra). hur stor förlust det blir bestäms också av hur mycket ström per tidsenhet man kör med.