Bateria e carregador elétrico

Bateria e carregador elétrico: saiba o que está a comprar antes de encomendar

Uma bateria mal escolhida ou um carregador incompatível com a composição química das suas células pode reduzir a vida útil do seu parque a menos de um terço do que deveria ser. Não é uma questão de marca ou de preço, é uma questão de compatibilidade técnica. Uma bateria LiFePO4 carregada com um carregador AGM padrão será sistematicamente sobrecarregada para além de 3,65 V por célula, o que degrada os elétrodos a cada ciclo. Eis o que precisa de saber para fazer a escolha certa.

As quatro tecnologias de baterias elétricas e os seus ciclos reais

O mercado das baterias assenta em quatro grandes famílias, e a sua longevidade difere radicalmente consoante as condições de utilização.

A LiFePO4 (fosfato de ferro e lítio) é a tecnologia mais estável termicamente. Suporta temperaturas de carga até 55 °C sem degradação acelerada, oferece entre 2 000 e 6 000 ciclos dependendo da taxa de descarga e não apresenta risco de fuga térmica como as composições químicas NMC. A sua densidade energética é mais baixa, cerca de 90 a 130 Wh/kg, mas para uma instalação fixa (autocaravana, barco, armazenamento de energia solar), é quase sempre a melhor escolha ao longo de dez anos.

A NMC (níquel-manganês-cobalto) oferece uma densidade energética superior, entre 150 e 220 Wh/kg, o que explica a sua presença em veículos elétricos, onde cada quilograma conta. Por outro lado, os seus 500 a 1 500 ciclos reais a 80 % de profundidade de descarga tornam-na menos adequada para aplicações com carga e descarga diárias.

As baterias AGM e de gel (chumbo-ácido absorvido) continuam a ser relevantes para orçamentos apertados ou ambientes onde o frio extremo é uma limitação. Suportam temperaturas que descem até aos -20 °C sem perder a sua capacidade de arranque, enquanto uma bateria de lítio perde 20 a 40 % da sua potência disponível abaixo dos 0 °C.

A NiMH continua a ser utilizada em ferramentas portáteis e em alguns veículos híbridos antigos, mas é marginal nas novas instalações.

Escolher um carregador de bateria: tensão, amperagem e compatibilidade química

Um carregador deve ser escolhido com base em três parâmetros inegociáveis: a química da bateria, a tensão nominal do conjunto de baterias e a taxa de carga aceitável.

A taxa de carga, expressa em C, determina a velocidade de recarga. Um carregador de 20 A numa bateria de 100 Ah funciona a 0,2C, o que corresponde a uma carga completa em cerca de cinco horas em condições ideais. Carregar a 1C (100 A em 100 Ah) é tecnicamente possível em algumas LiFePO4 de alto desempenho, mas reduz a longevidade em 30 a 40 % ao longo do tempo. Para uso diário, 0,2C a 0,5C constitui o intervalo razoável.

Os carregadores CCCV (corrente constante, seguida de tensão constante) são o padrão para todas as baterias de lítio. A fase CC fornece a maior parte da energia, enquanto a fase CV permite que as células se equilibrem adequadamente no final da carga. Um carregador que não gere esta transição corretamente mantém uma tensão demasiado elevada e degrada o BMS interno.

• Baterias LiFePO4 de 12 V: tensão no final da carga de 14,4 a 14,6 V, dependendo do fabricante, nunca superior a isso
• Baterias Li-ion NMC 12 V: tensão de fim de carga 16,8 V para um pack 4S
• Baterias AGM de 12 V: tensão de carga bulk de 14,4 a 14,7 V, tensão de manutenção de 13,5 a 13,8 V
• Baterias de gel de 12 V: tensão de carga limitada a 14,1 V, sensíveis à sobrecarga

Os carregadores MPPT (Maximum Power Point Tracking) destinam-se a instalações solares. Ao contrário de um regulador PWM simples, um MPPT extrai até 30 % de energia adicional do painel, modulando a tensão de entrada de acordo com a irradiação disponível. Numa instalação de 200 Wp com uma bateria de 100 Ah, a diferença entre um regulador PWM de 20 A e um MPPT equivalente representa 15 a 25 Ah de carga adicional por dia em condições parcialmente nubladas.

Calcule a capacidade de bateria de que realmente necessita

A capacidade é expressa em Wh (watt-hora), não apenas em Ah. Um conjunto de 100 Ah a 12 V = 1 200 Wh. Um conjunto de 100 Ah a 48 V = 4 800 Wh, ou seja, quatro vezes mais energia armazenada para o mesmo valor indicado em amperes-hora. Este é o erro mais frequente nas comparações entre sistemas de baixa tensão e alta tensão.

Para dimensionar uma reserva de energia, liste os seus consumos em watts e a duração da sua utilização diária. Um frigorífico de autocaravana consome, em média, 30 a 50 W em contínuo, ou seja, 720 a 1 200 Wh em 24 horas. Acrescente a iluminação, a bomba de água e os carregadores USB. Multiplique por dois para não ultrapassar 50 % de profundidade de descarga numa AGM, ou por 1,25 para uma LiFePO4 (que pode descer até 20 % de SOC sem danos).

O que o estado do seu carregador revela sobre a saúde da sua bateria

Um carregador inteligente com indicação da tensão e da corrente real é uma ferramenta de diagnóstico, não apenas de recarga. Se uma bateria LiFePO4 que está a carregar a 20 A atingir a tensão de corte em menos de duas horas, quando deveria durar quatro a cinco horas, perdeu 50% da capacidade real. Sem estes dados, compra uma bateria nova sem saber se o problema provém do carregador, do BMS ou das células.

Os carregadores de recondicionamento para baterias AGM e de chumbo abertas (com modo de dessulfatação por impulsos de alta tensão, tipicamente 15,8 a 16,3 V durante alguns segundos repetidos) podem recuperar 20 a 40 % da capacidade em baterias sulfatadas com menos de 30 % da sua capacidade nominal. Não é uma solução milagrosa, mas é frequentemente rentável antes de substituir um conjunto de baterias de serviço em mau estado.