Tienen 676 kWh, 8.000 ciclos y carga ultrarrápida
Buenos Aires-(Nomyc)-La minería es uno de los entornos más exigentes para electrificar vehículos pesados, ya que un camión de gran tonelaje trabaja durante muchas horas, mueve cargas enormes y necesita reducir al mínimo las paradas, pero ahora, la llegada de una Batería de Sodio capaz de almacenar 676 kWh y recuperar toda su carga en unos 25 minutos, muestra que esta química empieza a abandonar el terreno de las demostraciones para entrar en aplicaciones industriales donde hasta hace poco dominaban el diésel y las Baterías de Litio.
El Sodio, llega a uno de los trabajos más duros para una batería: China puso en servicio los que se presentan como los “primeros camiones mineros eléctricos equipados con grandes baterías de iones de sodio”.
El proyecto, reúne al fabricante chino HiNa Battery Technology, que también es conocido como Zhongke Haina y a Tongli Heavy Industry, que suministraron los vehículos a la compañía minera Tangshan Sanyou Mining.
El desarrollo, no es sencillo, ya que los camiones mineros trabajan con cargas elevadas, pendientes pronunciadas, polvo, vibraciones y ciclos continuos de aceleración y frenado, a lo que se agrega que una máquina detenida durante horas, para recargar, puede convertirse de manera rápida, en un problema económico.
Ahí, está uno de los puntos interesantes del proyecto: probar el sodio donde la disponibilidad del vehículo vale casi tanto como su autonomía, ya que la plataforma utilizada, el Tonly TLE120, un volquete minero eléctrico desarrollado por Tongli Heavy Industry, pertenece a la categoría de 75 toneladas, alcanza una velocidad máxima aproximada de 45 km/h y dispone de una potencia media de 500 kW, con picos de hasta 800 kW.
También, está diseñado para trabajar en pendientes muy pronunciadas, una característica esencial en explotaciones a cielo abierto, donde los vehículos deben transportar mineral o estériles continuamente entre distintos niveles de la mina.
Existen versiones del TLE120 equipadas con baterías de litio de hasta 770 kWh y la unidad suministrada a Tangshan Sanyou Mining, introduce una diferencia bastante más llamativa: incorpora el sistema de baterías de sodio Starfish de HiNa Battery, con una capacidad total de 676 kWh.
La comparación, resulta interesante ya que la Batería de Sodio, ofrece menos capacidad energética total que la configuración de Litio mencionada, pero intenta compensarlo mediante recargas extremadamente rápidas, larga vida útil y buen comportamiento térmico.
De 0 al 100 por ciento, en unos 25 minutos: la característica que puede marcar la diferencia en una mina es la velocidad de recarga y HiNa, asegura que su batería Starfish puede pasar del 0 al 100 por ciento de carga, en unos entre 20 y 25 minutos.
En términos teóricos, cargar 676 kWh en 25 minutos implicaría suministrar una potencia media del orden de 1,6 MW, sin considerar pérdidas ni la curva real de carga, lo que deja clara otra parte del desafío: estos vehículos necesitan una “infraestructura eléctrica industrial de muy alta potencia”.
La electrificación de la minería, por tanto, no termina al sustituir el depósito de combustible por una batería, sino que también, obliga a reforzar redes internas, centros de transformación, sistemas de refrigeración, cargadores y gestión energética.
Aquí, las energías renovables pueden jugar un papel interesante, ya que una explotación que combine fotovoltaica, eólica, almacenamiento estacionario y carga inteligente y podría reducir de manera progresiva, la electricidad de origen fósil utilizada por su flota.
Más de 8.000 ciclos o una cifra muy relevante en minería: una batería instalada en un auto normal puede completar un ciclo cada varios días, pero en maquinaria industrial utilizada de maenra intensiva, la situación cambia y los camiones mineros, pueden acumular un uso enorme y repetir de manera constante, ciclos de carga y descarga, por lo que su durabilidad, es crítica.
Temperatura: otra ventaja de este mecanismo es que la batería está preparada para trabajar entre -40 °C y 45 °C, ya que temperaturas extremas, representan otro de los problemas de la electrificación de maquinaria pesada y según el fabricante durante la carga rápida del paquete, la elevación de temperatura se mantiene en 10 °C o menos.
Características especiales: el funcionamiento básico recuerda al de una batería de iones de litio: durante la carga y descarga, los iones se desplazan entre los electrodos a través del electrolito y la diferencia fundamental, está en el elemento utilizado como portador de carga.
El Sodio, es mucho más abundante en lo geológico que el Litio y puede utilizar cadenas de materiales diferentes, además de que según la química concreta, también permite reducir la dependencia de materias primas especialmente sensibles como níquel, cobalto o incluso cobre en determinados componentes, aunque esto no convierte, de manera automática, a cualquier Batería de Sodio en barata o sostenible, ya que la fabricación continúa necesitando minería, energía, materiales procesados, electrolitos, instalaciones industriales y sistemas electrónicos, aunque diversificar las químicas disponibles puede reducir la presión sobre unas pocas materias primas críticas.
Cuatro versiones para transporte y logística: HiNa desarrolló la familia Starfish pensando precisamente en vehículos comerciales con una gama que incluye los modelos K150 y K210, destinados principalmente al transporte de corta distancia, y los K280 y K350, orientados a logística y transporte.
La estrategia, muestra hacia dónde parece dirigirse esta tecnología: flotas que trabajan sobre rutas previsibles, regresan regularmente a bases o estaciones de carga y acumulan un número elevado de ciclos.
Camiones urbanos, vehículos logísticos, maquinaria portuaria, transporte industrial y equipos mineros cumplen muchas de esas condiciones ya que el costo por kilómetro y la disponibilidad, pueden resultar más importantes que disponer de la máxima autonomía posible y la electrificación minera, tiene una ventaja que los coches no tienen
Los vehículos mineros trabajan dentro de instalaciones delimitadas, lo que facilita la planificación ya que no es necesario desplegar miles de cargadores públicos repartidos por un país y en una mina, puede concentrar su infraestructura eléctrica en puntos estratégicos y organizar las recargas alrededor de los turnos de trabajo.
Otra ventaja física: el frenado regenerativo que hace que cuando un camión eléctrico desciende una pendiente, sus motores pueden funcionar como generadores y recuperar parte de la energía que un vehículo diésel disiparía principalmente en forma de calor mediante sus sistemas de frenado.
La orografía, que normalmente penaliza el consumo de combustible, puede convertirse de manera parcial, en una oportunidad para recuperar electricidad.
China acelera la industrialización de las baterías de sodio: el proyecto, también refleja el rápido desarrollo de esta tecnología en China.
Durante años, las baterías de sodio permanecieron vinculadas a laboratorios, prototipos y pequeños proyectos demostrativos, pero en los últimos años empezaron a aparecer aplicaciones comerciales en vehículos y almacenamiento energético.
Fabricantes chinos como HiNa Battery y CATL impulsaron el desarrollo industrial de esta química, mientras aumenta el interés por combinar diferentes tecnologías de almacenamiento dependiendo de las necesidades de cada vehículo o instalación.
El paso a un camión minero de 75 toneladas tiene un valor especial porque obliga a demostrar algo más que una buena densidad energética: hacen falta potencia, seguridad, resistencia mecánica, gestión térmica y capacidad para soportar miles de ciclos rápidos, que deberán ser demostrados por muchos años y las especificaciones iniciales son llamativas, pero la minería será el banco de pruebas definitivo.
Habrá que conocer la degradación después de miles de ciclos, el consumo energético real por tonelada transportada, el comportamiento durante cargas rápidas repetidas, los costos de mantenimiento y la disponibilidad de los vehículos.
También será importante comprobar cuánto cuesta la infraestructura necesaria para proporcionar potencias de carga superiores al megavatio, luego de lo cual podrá compararse correctamente el coste total de propiedad frente a un camión diésel o frente a otro vehículo eléctrico equipado con baterías de litio.
La primera unidad ya permite, al menos, trasladar la discusión del laboratorio a una explotación real.
A modo de resumen:
Nomyc-18-8-26
