El uso de estas baterías en los SSK cuenta con grandes corrientes de descarga y recarga rápida, en un patrón de funcionamiento cíclico
Tal uso conduce a rendimiento de
la batería no lineal (efecto
memoria), depende de pasado la
historia. Algunos Conceptos
básicos de la batería típicas de
Cada placa en la celda es esencialmente plana, (a pesar de que la placa positiva es compuesta de tubos dispuestos en un plano), lleno de óxido de plomo poroso. La placa negativa es una rejilla de metal estirado, recubierto con plomo poroso. La brecha (cara a cara) entre las placas adyacentes positiva y negativa (o electrodos) suele ser del orden de 1 mm. Hay un separador poroso en este vacío evitando el contacto entre los electrodos adyacentes.
Las baterías de los submarinos están refrigeradas por agua en sus extremos superior, y por lo general el ácido se levanta desde la parte inferior de la batería y rociado nuevamente desde la parte superior de las placas, para que evite la estratificación del ácido.
Características Técnicas de las Baterías de Plomo Acido: Aquí podemos ver un cuadro con las características y prestaciones de una Batería moderna para Submarino SSK.
Características de una batería típica PB-AC de un SSK:
Ventajas:
Tecnología conocida
Baratas de adquirir
Desventajas
Poca capacidad de carga de energía, tanto en volumen como en peso
Demasiado pesadas
Emite gases peligrosos y necesita ventilación al cargarlas en un submarino
Carga lenta en comparación con las Li-ion
Carga superior a 2.4V por celda, produce sulfatación la la placa positiva y acorta la vida de la batería
Baterías Na/S (Baterías de Sodio - 2Na + 4S =
Na2S4)
Esta alternativa consiste en la adopción de un submarino convencional, en el cual se han sustituido las baterías clásicas por baterías avanzadas, del tipo LAIS o Na/S. Estas baterías son de mucha mayor capacidad que las convencionales, aunque deben estar provistas de aisladores térmicos debido a que su temperatura de funcionamiento comprende entre los 350º y 500º C. La instalación de estas baterías puede efectuarse bien dentro del mismo “Pozo de las baterías clásicas” las que se eliminan o pueden disponerse en volúmenes adicionales.
Las ventajas de esta solución son las siguientes:
· Las baterías pueden ser recargadas en la mar. · El buque mantiene su autonomía total
(combustible).
· La capacidad energética en inmersión se mejora sensiblemente.
En el caso de sustitución batería convencional por la batería avanzada, guardando el mismo desplazamiento, los resultados serían: la
autonomía a baja velocidad se multiplica por 1,55 (mínimo), y a alta velocidad (18- 20 nudos) se multiplica por 2,5.
Dentro de las características de este tipo de baterías que las más conocidas son las “Zebra”, opera a 250-300 °C y utiliza cloroaluminato de sodio triturado (NaAlCl4), que tiene un punto de fusión de 157 °C, como electrolito. El electrodo negativo es sodio triturado. El electrodo positivo es niquel, cuando está la batería descargada, y cloruro de níquel cuando está cargada. Ya que el níquel y el cloruro de níquel son prácticamente insolubles en soluciones neutras y básicas, es posible el contacto íntimo entre electrolito y electrodos, lo cual conlleva una muy pequeña resistencia a la transferencia de cargas. Se necesita un separador de beta-alúmina en forma cerámica, dado que tanto el sodio como el cloroaluminato son líquidos a la temperatura de trabajo.
Esta batería es una invención de 1985 realizada por el grupo Zeolite Battery Research Africa Project (ZEBRA), liderado por Johan Coetzer en el Consejo de Investigación Científica e Industrial de Pretoria -Sudáfrica-, del cual proviene el
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años. Su nombre técnico es "Batería de Na-NiCl2"
Podemos observar que estas baterías trabajan a muy altas temperaturas, por lo que los pozos en donde se alojan las baterías de los submarinos, no están
preparados para trabajar a esas
temperaturas, y es necesario aislarlas térmicamente (ya que si las baterías
pierden temperatura, se pierde
significativamente la carga), con lo cual eso termina ocupando mucho más lugar.
También es necesario cierto
mantenimiento sobre estas, por lo que se debe dejar lugar adicional para
inspeccionarlas. Otro de los
inconvenientes es que se deben
mantener por encima de los 300-350°C, con lo cual repercute en un consumo adicional de energía, que si las queremos hacer durar la carga en el tiempo, hace de este un consumo importante (ya que almacenan buena energía cuando mantiene altas temperaturas), especialmente si el submarino dispone de AIP, que se utiliza para mantener al submarino con velocidades de patrulla, dejando a las baterías para cuando se necesite eventualmente velocidad.
En cuanto al envejecimiento de este tipo de baterías, es algo preocupante, tanto en performance, como en seguridad. Un dato no menor, es que experimentos afirman que pueden durar solo alrededor de 1 año y medio, con lo cual, para instalarlas en un submarino, resulta no muy práctico. Cabe destacar que existen nuevas versiones mejoradas de estas baterías Zebra, que le otorgan según afirman, mas de 1500 ciclos, por lo que habrá que ver como evoluciona esta alternativa, que compite en los submarinos, más directamente con las Li-ion. Para cuantificar la capacidad de las baterías Zebra, el fabricante afirma que estas tienen algo más de 80 W/Kg (aunque investigaciones de laboratorio hechas por el fabricante, mencionan que puede llegar a más de 118 W/Kg), Para una batería que ocupe 265 litros, esta puede entregar solo 25Kw/h (a una tasa de descarga C2). , pesando 365kg (la mitad que el mismo volumen que una Pb-Ac).
Como veremos más adelante, las baterías Li-ion son muchos más prometedoras, ya que son baratas, pueden almacenar más energía, no necesitan mantenimiento, tienen ciclos de vida más largos, y no requiere adecuar las instalaciones del submarino como los aislantes térmicos. Es por ello que en su momento, antes que aparecieran las Li-ion, las baterías del tipo de sodio pudieron resultar prometedoras, pero hoy en día, Alemania, que adopto esta tecnología, está estudiando vía la empresa HDW el empleo de Li-ion para submarinos, con lo que
la experiencia al parecer no resultaría del todo buena. Recordemos que el sodio reacciona violentamente con el agua, por lo que en cuanto a seguridad no resulta del todo confiable, en especial si por alguna razón se llega a filtrar agua a los posos de las baterías. Por último, la tasa de descarga es de aproximadamente del 18% por día, así que analizar la dupla AIP y estas baterías, no serían una buena combinación, para dejar a estas como reserva luego de varios días de patrulla.