É seguro dizer que a tecnologia das baterias evoluiu significativamente ao longo das últimas décadas. Os dias dos invólucros de madeira e das células de vidro já lá vão há muito, e graças aos novos avanços e tecnologias especializadas, as baterias são agora mais eficientes, potentes, compactas e amigas do ambiente do que nunca.
Uma tecnologia de baterias que conseguiu resistir ao teste do tempo é a de chumbo-ácido. A simplicidade e fiabilidade das baterias de chumbo-ácido significam que continuam a ser uma opção popular entre os consumidores que procuram uma solução de armazenamento de energia rentável e duradoura.
E apesar do aparecimento de novas tecnologias de baterias, tais como baterias de água salgada e lítio – e da crescente concorrência das células de combustível – o mercado global de baterias de chumbo-ácido continua a crescer. De facto, especialistas da indústria esperam que o mercado de baterias de chumbo-ácido cresça a um CAGR de 3,25% durante os próximos quatro anos e atinja um valor líquido de mais de $70 biliões.
Quando se trata de baterias de chumbo-ácido, duas tecnologias são mais frequentemente confundidas uma com a outra do que qualquer outra – o gel e o Absorbent Glass Matt (AGM). Mesmo alguns dos principais websites de baterias têm a sua informação misturada em termos do que cada bateria é e para que é adequada. É verdade que tanto o gel como as baterias AGM são categorizados como baterias seladas de chumbo-ácido, e partilham uma multiplicidade de semelhanças. Contudo, têm concepções de construção distintas para diferentes usos.
No decorrer deste post de blogue, iremos fornecer uma comparação detalhada entre baterias AGM e baterias AGM de chumbo-ácido em gel, de modo a ajudá-lo a decidir qual seria a mais adequada para as suas necessidades particulares.
Um Breve Historial
As tecnologias AGM e gel baseiam-se no conceito de chumbo-ácido que foi descoberto em 1869. Em todos estes anos, a tecnologia subjacente do chumbo-ácido permaneceu praticamente a mesma – o electrólito é ácido, e as placas são feitas de chumbo.
Quando foram introduzidas pela primeira vez, as baterias de chumbo-ácido revolucionaram o conceito de armazenamento de energia. Estas foram as primeiras baterias com capacidade de recarregamento. Embora o chumbo fosse caro, a concepção básica das baterias de chumbo-ácido era adequada para a produção em massa. Isto conseguiu manter os custos a um nível acessível para muitas aplicações.
A utilização de placas finas significava que podiam ser utilizadas para aplicações que exigiam picos de corrente fortes e rápidos (motores de arranque em automóveis), enquanto que uma placa mais grossa a tornava ideal para aplicações de ciclo profundo (frigoríficos, iluminação, etc.).
Como mencionámos acima, o design básico que foi inventado há mais de um século e meio ainda hoje está em uso. No entanto, não estava sem as suas falhas:
- Se a caixa da bateria estivesse partida ou rachada, o ácido sulfúrico altamente corrosivo poderia vazar.
- As baterias originais de chumbo-ácido não poderiam ser instaladas num ângulo, pois isto aumentaria a possibilidade de fugas e reduziria a quantidade de ácido em contacto com as placas.
- Desde que o chumbo é um metal peneirado, as placas eram susceptíveis de se curvar, o que faz com que a placa toque e encurte toda a unidade ou derrame a sua pasta de material activo.
- Em altas temperaturas, o electrólito evaporaria, o que significava que as células tinham de ser enchidas periodicamente.
Baterias de chumbo-ácido de manutenção
As primeiras baterias de chumbo-ácido seladas de manutenção zero foram introduzidas em larga escala em meados do século XIX. Estas baterias foram seladas, o que impediu a fuga ou evaporação do electrólito. No entanto, estas baterias não resolveram outros problemas, tais como o curto-circuito devido a placas de chumbo em fendas, danos causados por fugas de uma caixa partida ou rachada, ou redução da vida útil e mau desempenho quando instaladas num ângulo.
Tecnologia AGM (Absorbent Glass Mat)
P>Primeiro desenvolvido nos anos 70, as baterias AGM utilizam fibras de vidro tecidas num tapete muito fino que é saturado em ácido sulfúrico e depois colocado entre as placas. Isto resolveu imediatamente uma variedade de problemas no desenho mais antigo, que é agora referido como chumbo-ácido inundado (FLA). Dado que estas baterias reguladas por válvula eram à prova de fugas, podiam ser enviadas sem quaisquer restrições de materiais perigosos. As placas podem ser tornadas planas para parecerem uma bateria FLA padrão numa caixa rectangular, ou podem ser enroladas numa célula cilíndrica.
A tecnologia ganhou tracção nos anos 80 como uma bateria SLA para UPS e veículos militares e aviões, para melhorar a fiabilidade e reduzir o peso. Eis algumas das vantagens notáveis das baterias AGM:
- Se a caixa rachar ou quebrar, o ácido permaneceria no tapete e não vazaria.
- Estas baterias podiam ser montadas em qualquer ângulo, uma vez que o design assegurava que a placa estaria sempre em contacto total com o electrólito.
- O tapete era essencialmente um componente integral da estrutura das baterias, mantendo as placas de chumbo no lugar e impedindo qualquer encurvadura. Mesmo que as placas se dobrassem, o tapete impediria o contacto entre elas.
A resistência interna das baterias AGM é também muito baixa, o que significa que têm uma vida útil comparativamente longa, mesmo quando profundamente cíclicas – e são capazes de fornecer correntes elevadas a pedido. Além disso, as baterias AGM são de manutenção zero, são consideravelmente mais leves do que as baterias de chumbo-ácido inundadas, e proporcionam uma fiabilidade eléctrica soberba. Também podem ser armazenadas por mais tempo sem necessidade de carga, uma vez que são menos susceptíveis à sulfatação. Além disso, a bateria tem uma baixa auto-descarga e pode resistir bem a baixas temperaturas.
A lista de vantagens não acaba aqui! As baterias AGM também têm uma capacidade soberba de ciclo profundo e uma carga que é até 5 vezes mais rápida do que as suas congéneres FLA. Têm também um desempenho admirável no departamento de profundidade de descarga (DoD). Enquanto o chumbo-ácido inundado tem tipicamente um DoD especificado de 50%, as baterias AGM oferecem cerca de 80%.
p>Por causa do seu peso relativamente leve e boa resistência à vibração, as baterias AGM são normalmente usadas em automóveis e aviões. Além disso, a sua concepção única significa que as hipóteses de derrame de ácido em caso de colisão ou acidente são relativamente baixas. As baterias AGM também oferecem um excelente desempenho em tempo frio, o que as torna adequadas para aplicações marítimas, robóticas, e em autocaravanas.
No entanto, tal como todos os outros tipos de baterias, as baterias AGM também têm os seus inconvenientes. Em primeiro lugar, o seu desempenho sofre com temperaturas mais quentes. De facto, muitos fabricantes recomendam a paragem da carga se o núcleo da bateria exceder 49°C (120°F). As baterias AGM são também sensíveis à sobrecarga.
Gel Technology
Embora a tecnologia AGM tenha certamente melhorado a flexibilidade no segmento de chumbo-ácido, não eliminou todas as falhas e problemas. Em aplicações com jarros ou vibrações, o tapete pode acabar por esfregar contra as placas, o que pode resultar em danos.
Embora a tecnologia de baterias de gel tenha sido concebida pela primeira vez nos anos 30, só foi aperfeiçoada e comercializada nos anos 80. As baterias de gel utilizam um electrólito que é semelhante a um gel de silicone em composições e aparência. O gel melhora a integridade estrutural da bateria internamente e mantém as placas de chumbo e o seu material activo em posição. O gel ‘cola’ sobre as placas – combinando-as, essencialmente, as placas e os electrólitos numa única peça, pelo que se movem em sincronização se a unidade for sacudida ou vibrada.
As baterias de gel oferecem uma multiplicidade de vantagens que as tornam adequadas para um vasto número de aplicações. Em primeiro lugar, tal como as suas equivalentes AGM, as baterias de gel não requerem qualquer manutenção. Devido à natureza viscosa do electrólito, semelhante ao plasma, a hipótese de fugas é muito pequena – mesmo que a caixa exterior esteja rachada. Isto significa que as baterias de gel podem ser colocadas em qualquer ângulo ou posição. Além disso, estas baterias apresentam uma válvula que elimina a pressão excessiva.
As baterias de gel também têm uma soberba resistência ao choque e à vibração. Não há emissões de hidrogénio, o que significa que não tem de se preocupar em colocá-las numa área ventilada enquanto estão a ser carregadas. Além disso, uma vez que as unidades de gel têm capacidades superiores de ciclagem profunda, também têm uma característica de descarga superior.
Outras vezes, ao contrário das baterias FLA, as baterias de gel podem ser facilmente reactivadas mesmo depois de terem sido deixadas descarregadas durante um período de tempo prolongado.
Agora que discutimos as vantagens das baterias de gel, é altura de passar aos seus inconvenientes – sendo o preço o primeiro da lista. Em comparação com as baterias convencionais de chumbo-ácido inundadas – e mesmo unidades AGM – as baterias de gel têm uma etiqueta de preço consideravelmente mais pesada. Têm também uma taxa de carga relativamente lenta. Além disso, a sua carga precisa de ser interrompida imediatamente após a sua conclusão, pois pode desenvolver vazios com o seu electrólito – o que pode resultar potencialmente em perda de capacidade de carga.
Outra coisa da qual as baterias de gel precisam de ser protegidas é o calor. As altas temperaturas podem ter um impacto negativo na saturação e composição do electrólito.
Devido às numerosas vantagens que oferecem, as baterias de gel são adequadas para uma vasta gama de aplicações. As mais comuns incluem armazenamento de energia solar, ventiladores em instalações de saúde, e talvez a mais comum: carros eléctricos.
Gel ou AGM: O que é melhor?
De um ponto de vista teórico, a resposta é simples: o gel é o superior das duas tecnologias. Contudo, se olharmos para ele de um ponto de vista prático, a etiqueta de preço das baterias de gel só se justifica se a bateria tiver de ser boa a resistir a jarros ou vibrações.
A utilização de baterias de gel é bastante prevalecente na indústria de veículos de desempenho – bicicletas de todo-o-terreno, jet skis, ATVs (All Terrain Vehicles), quadriciclos, etc. – áreas onde os jarros e as vibrações pesadas são comuns. Para aplicações como estas, a escolha de baterias de gel em vez de unidades AGM e FLA é uma decisão sensata.
No entanto, quando se trata da maioria das outras aplicações, tais como iluminação de emergência, automóveis normais, sistemas de iluminação de emergência, e soluções de armazenamento de energia solar, as baterias AGM são a melhor escolha devido aos seus custos mais baixos.
Porquê as tecnologias de baterias de chumbo-ácido são frequentemente confundidas umas com as outras
Como dissemos nos parágrafos acima, as baterias seladas de chumbo-ácido (SLAs) vêm em duas variações diferentes – gel e AGM. Contudo, também utilizámos uma série de termos para descrever ambas, incluindo “manutenção zero”, “chumbo-ácido selado”, e “regulado por válvulas”. Esta é provavelmente a principal razão pela qual os consumidores confundem frequentemente as duas tecnologias. Permita-nos explicar o que significam estes termos.
Bateria de chumbo-ácido com válvula regulada
Embora as baterias AGM e de gel sejam categorizadas como ‘baterias seladas de chumbo-ácido’, o facto é que não são verdadeiramente seladas. Por exemplo, se a unidade sobreaquecer devido a uma carga excessiva, pode levar a uma acumulação de gás que pode resultar na explosão da bateria. Para evitar que isto aconteça, tanto as baterias de gel como as baterias AGM têm válvulas de pressão que permitem a fuga de gases quando o núcleo da bateria atinge uma certa temperatura.
Ácido de chumbo selado (SLA)
Tecnicamente falando, mesmo as baterias FLA fechadas podem ser designadas como baterias seladas de chumbo-ácido. Mas com isto dito, muitos consumidores reservam o termo “selado de chumbo-ácido” para baterias de gel ou AGM. No entanto, não assumam que isto seja universalmente verdade. Sempre que comprar uma bateria, certifique-se sempre de compreender o que o vendedor ou fabricante significa por SLA. Pode fazê-lo verificando como o electrólito (o ácido da bateria) é armazenado dentro da bateria:
- Como um líquido: esta é uma bateria FLA que não pode ser utilizada em aplicações com jarro excessivo ou instalada num ângulo.
- Num tapete de vidro: esta é uma bateria AGM e não é adequada para aplicações que envolvam jarro pesado ou vibrações.
- Como um gel de silicone: Esta é uma bateria de gel que pode virtualmente ser usada em qualquer lugar.
Final Word
A melhor opção depende em última análise das exigências do consumidor e da utilização pretendida. As seguintes coisas devem ser consideradas ao decidir que tipo de bateria a adquirir:
- A aplicação da bateria
- O ambiente em que a bateria será colocada
- Como a bateria será recarregada
- Se necessitar de explosões de energia ou uma taxa de descarga lenta
Após responder às seguintes perguntas, poderá determinar que tipo de bateria seria melhor para si.
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