Comparação da bateria com outras fontes de energia

Ouvimos falar de maravilhosos melhoramentos nas tecnologias das baterias, cada uma delas oferecendo benefícios distintos, mas nenhuma oferece uma solução totalmente satisfatória para todas as necessidades energéticas actuais. Embora a bateria tenha muitas vantagens em relação a outras fontes de energia, também tem grandes limitações que precisam de ser resolvidas.

Armazenamento de energia
As pilhas armazenam energia razoavelmente bem e durante muito tempo. As pilhas primárias (não recarregáveis) retêm mais energia do que as secundárias (recarregáveis) e a auto-descarga é menor. As pilhas à base de chumbo, níquel e lítio necessitam de recargas periódicas para compensar a energia perdida.

Energia específica (capacidade)
Em comparação com o combustível fóssil, a capacidade de armazenamento de energia da bateria é menos impressionante. A energia por massa da gasolina é superior a 12.000 Wh/kg. Em contraste, uma bateria de iões de lítio moderna apenas transporta cerca de 200 Wh/kg; no entanto, a bateria tem a vantagem de fornecer energia de forma mais eficaz do que um motor térmico.

Capacidade de resposta
As pilhas têm uma grande vantagem em relação a outras fontes de energia, pois estão prontas a funcionar num curto espaço de tempo - pense na ação rápida do flash da máquina fotográfica! Não há aquecimento, como acontece com o motor de combustão interna (ICE); a energia da bateria flui numa fração de segundo. Em comparação, um motor a jato demora vários segundos a arrancar, uma célula de combustível necessita de alguns minutos para ganhar potência e o motor a vapor frio de uma locomotiva precisa de horas para ganhar vapor.

Largura de banda de potência
A maioria das baterias recarregáveis tem uma ampla largura de banda de energia, o que significa que podem lidar eficazmente com cargas pequenas e grandes, uma qualidade que é partilhada com o motor diesel. Em comparação, a largura de banda da célula de combustível é estreita e funciona melhor com uma carga específica. O mesmo acontece com o motor a jato, que funciona de forma mais eficiente a uma determinada rotação por minuto (RPM).

Ambiente
A bateria funciona de forma limpa e mantém-se razoavelmente fria. A maior parte das células seladas não têm aberturas de ventilação, funcionam silenciosamente e não vibram. Isto contrasta fortemente com o ICE e as grandes células de combustível que requerem compressores e ventoinhas de arrefecimento. O ICE também necessita de uma entrada de ar e de um sistema de exaustão de gases tóxicos.

Eficiência
A bateria é altamente eficiente. O ião de lítio tem uma eficiência de carga de 99% e a perda de descarga é pequena. Em comparação, a eficiência energética da célula de combustível é de 20 a 60 por cento e a do ICE é de 25 a 30 por cento. A uma velocidade e temperatura óptimas de entrada de ar, o GE90-115 do avião a jato Boeing 777 atinge uma eficiência de 37%. A eficiência de carga de uma bateria está relacionada com a capacidade de aceitar carga.

Instalação
A bateria selada funciona em qualquer posição e oferece uma boa tolerância ao choque e à vibração. A maioria dos ICEs tem de ser colocada na posição vertical e montada em amortecedores de choque para reduzir a vibração. Os motores térmicos também necessitam de um coletor de admissão de ar e de um silenciador de escape.

Custos de exploração
As baterias à base de lítio e níquel são mais adequadas para dispositivos portáteis; as baterias de chumbo-ácido são económicas para a mobilidade sobre rodas e aplicações fixas. O preço e o peso tornam as baterias impraticáveis para o grupo motopropulsor elétrico em veículos de maiores dimensões. O custo de extrair energia de uma bateria é cerca de três vezes superior ao de a obter da rede eléctrica. O cálculo inclui o custo da bateria, o carregamento a partir da rede e o orçamento para uma eventual substituição.

Manutenção
Com exceção da rega das baterias de chumbo inundadas e do exercício das baterias NiCds para evitar a "memória", as baterias recarregáveis requerem pouca manutenção. A manutenção inclui a limpeza da acumulação de corrosão nos terminais exteriores e a aplicação de verificações periódicas de desempenho.

Vida útil
A bateria recarregável tem uma vida útil relativamente curta e envelhece mesmo quando não está a ser utilizada. A vida útil de 3 a 5 anos é satisfatória para produtos de consumo, mas não é aceitável para baterias maiores. As baterias dos veículos híbridos e eléctricos têm uma garantia de 8 a 10 anos; a pilha de combustível oferece 2.000 a 5.000 horas de serviço e, dependendo da temperatura, as grandes baterias estacionárias têm uma duração de 5 a 20 anos.

Temperaturas extremas
Tal como o melaço, as temperaturas frias abrandam a reação eletroquímica e as baterias não funcionam bem abaixo de zero. A célula de combustível partilha o mesmo problema, mas o motor de combustão interna funciona bem depois de aquecido. O carregamento rápido deve ser sempre efectuado acima de zero. O funcionamento a altas temperaturas proporciona um aumento do desempenho, mas provoca um envelhecimento rápido devido ao stress adicional.

Tempo de carga
Aqui, a bateria tem uma desvantagem indiscutível. Os sistemas à base de lítio e níquel demoram 1-3 horas a carregar; o chumbo-ácido demora normalmente 14 horas. Em comparação, o abastecimento de um veículo com combustível demora apenas alguns minutos. Apesar de alguns veículos eléctricos poderem ser carregados até 80% em menos de uma hora numa tomada de alta potência, as baterias de iões de lítio ficam sob tensão em carregamentos ultra-rápidos.

Eliminação
As pilhas de níquel-cádmio e de chumbo-ácido contêm materiais perigosos e não podem ser eliminadas em aterros. Os sistemas de níquel-hidreto metálico e de lítio são amigos do ambiente e podem, em pequenas quantidades, ser incluídos nos artigos domésticos normais, mas as autoridades recomendam que todas as pilhas sejam recicladas.