mjr Escreveu: Células de maior diâmetro têm uma relação área de dissipação vs volume pior que células de menor diâmetro. Isto dificulta a dissipação de energia. Colocar o arrefecimento a ar iria piorar ainda mais a situação.
Por outro lado, as química usada pela Tesla tem uma Ri muito elevada, que gera muito calor e por isso dificulta o uso de sistemas de arrefecimento mais simples do que a líquido, especialmente com o nível de performance da Tesla tanto na carga como na descarga.
Como já disse, arrefecimento a ar só com uma grande melhoria na química ao nível da Ri.
mjr, RNM,RNM Escreveu: Só acrescento que, até hoje, existe um trade-off entre potência e densidade energética, não se pode ter ambas.
Se a Tesla continua a aumentar a densidade energética sem mexer "muito" na química (baixando a resistência interna), é expectável que continue a precisar de um sistema de arrefecimento muito competente.
A Nissan está a seguir um caminho diferente: quer dispensar, por completo, o sistema de arrefecimento com o auxílio de químicas de baixa resistência interna e elevada capacidade de resistir ao calor (como sabemos, esta segunda parte ainda não foi bem conseguida...).
Para já, os sistemas que melhor funcionam são os da Tesla, GM e BMW. Contudo, no longo prazo, a aposta mais inteligente é a da Nissan, diminui a complexidade, peso, custo e aumenta a fiabilidade.
Obrigado pelos vossos comentários. Para mim é importante tentar ver várias perspectivas da situação e por isso os vossos argumentos são importantes.
Em relação à dissipação de energia, eu penso que a refrigeração a Ar pode até ser melhor nesse aspecto do que a actual refrigeração líquida.
Reparem, o actual sistema utilizando pela Tesla usa uma serpentina ao longo de cada série de células em forma de "S" como a seguinte imagem demostra:
[img]http://www.hybridcars.com/wp-content/up ... Slide3.jpg[/img]
O problema é que esta serpentina, e porque é necessário que exista uma "estrutura" de metal para permitir a condução de calor das células, faz contacto apenas de forma parcial com cada uma das células. A área de contacto é apenas de cerca de 1/4 a 1/6 de cada célula, como o seguinte diagrama ajuda a demonstrar:
[img]http://www.hybridcars.com/wp-content/up ... Slide2.jpg[/img]
Funciona bem porque o Glycol consegue extrair bastante calor dada a pequena área de dissipação mas não é o sistema mais eficiente.
Ora, num sistema (bem desenhado) de refrigeração a AR, porque há menos células (por módulo) e estas estão mais espaçadas e não se tocam, o AR quando circula permite fazer contacto com uma MAIOR área de cada célula. O exemplo do autor é o seguinte, mas não tenho dúvidas que a Tesla poderia fazer melhor:
[img]https://staticseekingalpha.a.ssl.fastly ... origin.jpg[/img]
Notem, não estamos a falar de "Ar ambiente" normal mas sim de "Ar" que é filtrado e Seco (para impedir a condensação) arrefecido a 0ºC, com uma velocidade de fluxo de 15 m/s (55 km/h) a percorrer constantemente todos os canais do módulo.
Neste exemplo, o AR é "obrigado" a passar pelos canais que estão dispostos de forma a que, em cada canal, o Ar faça contacto com "metade de cada célula" de cada vez. Como o Ar é um gás (uma mistura de gases na verdade) e é um isolante eléctrico, não há necessidade de "proteger" as células, por isso o Ar pode circular livremente dentro de cada canal e fazer contacto directo com todas as células. O resultado é que a área de contacto e dissipação acaba assim por ser MUITO maior com a utilização de Ar do que com um líquido.
Aliás, é a maior área de dissipação de calor possível combinada com um aumento da quantidade de fluxo de ar (de forma a obter e/ou suplantar a capacidade térmica do glycol (cerca de 4x)), que permite que o sistema a Ar possa obter a mesma performance ou até melhor do que o sistema de refrigeração líquida que a Tesla utiliza.
Volto a referir, não quer dizer que a Tesla opte realmente por um sistema de refrigeração a Ar. Mas tecnicamente tenho também dificuldade em chegar à conclusão que um sistema de refrigeração a Ar, se for bem desenhado é "impossível", é um "mau sistema", ou simplesmente, que a "a Tesla não vai fazer porque nunca fez e o que tem é muito melhor". Esse tipo de argumentos são baseados em "dogmas" ou em "fé" individuais, não em factos técnicos, económicos, etc. que realmente possam ser considerados e permitam chegar à conclusão que esta hipótese é MESMO uma má opção.
São também o tipo de argumentos que ignoram por completo as características especificas do "problema" e as "soluções" possíveis que os pretendem resolver. Quando alguma das características do problema que se pretende resolver se altera, as soluções possíveis também podem alterar.
Sabemos, neste caso concreto, que existem VÁRIAS características que serão diferentes em relação ao Model S, por exemplo:
- Células com MAIOR densidade energética e fisicamente MAIORES (20700) que as existentes no Model S (por isso MAIOR capacidade);
- Módulos e Packs com MENOS células por módulo (possivelmente cerca de 50% a 60% menos células do que no Model S para uma versão menor que 60 kWh);
Há mais, mas pelos menos estas são cruciais para, pelo menos, reconsiderar várias soluções ao sistema de refrigeração.
E um sistema de refrigeração a Ar, TEM realmente algumas vantagens em relação à refrigeração líquida:
- São mais Simples de construir e por isso mais Baratos, pois não precisam de mais equipamentos especificas para a refrigeração. Os canais para a circulação do Ar podem ser moldados no próprio módulo;
- São mais Leves : Como possuem menos partes e componentes, os módulos tornam-se mais leves;
- São mais Seguros : O AR é um isolante eléctrico, as células não precisam de proteção e como as células também não se tocam, o risco de "thermal runaway" é muito menor;
- São mais fáceis de Manter : Se uma célula avariar é possível substitui-la sem necessidade de desmontar mais nenhum outro componente (no líquido isto não é possível);
- PODEM ter a mesma performance de refrigeração que o líquido : Se for desenhado e dimensionado de forma correcta para isso;
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Em relação à química das baterias da Tesla, eu acho que é "garantido" que a Tesla irá utilizar NOVAS células no Model 3 e que poderão ser no novo formato 20700. Eu, pelo menos, estou a admitir que sim dadas as última evoluções que existiram no Model S com o aumento nas densidade energéticas dos últimos packs. Isso significa no meu entender que vamos ver não só melhores capacidades mas também melhores características das baterias, ou pelo menos, as melhores características que a Tesla precisar para especificamente produzir o produto que pretende.
As baterias 16850 que a Tesla actualmente usa da Panasonic já referem que a IR "standard" é inferior a 40 miliOhms por exemplo (http://bit.ly/294cqmT), se for usado o formato maior 20700 a IR será também provavelmente menor (maior volume). Para além disso, é possível aumentar ainda o tamanho dos eléctrodos para fazer diminuir a resistência interna. Já para não falar em alterações à própria química que também deverão/poderão existir.
Ou seja, o que pretendo dizer é que há várias formas de resolver a questão, se ESSA for mesmo a questão. Como já aqui referi, a Tesla (através da Gigafactory mas não só) está a desenhar e a desenvolver TODA a linha de componentes e sub-componentes que precisa para a completa integração vertical dos seus produtos (não só do Model 3). Isso inclui um desenho global (e o seu desenvolvimento) desde as células de bateria, dos módulos, dos packs, dos sistemas de refrigeração, dos inversores, do powertrain, etc. até aos equipamentos e aos pormenores de design do Model 3, passando também pela capacidade dos Supercarregadores no presente e no futuro mais próximo.
Esta é uma vantagem da Tesla que nenhuma outra marca possui neste momento. Aliás, as outras marcas de EVs continuam a desenvolver os carros eléctricos baseados nos "normais" métodos usados nos modelos de combustão. Ou seja com recurso às cadeias de fornecedores para os componentes dos seu produtos. E isto até não tem nada de errado. Mas as sinergias que a Tesla obtém com o desenvolvimento integrado desde a "célula" até ao produto final (Model 3) é MUITO maior que a soma da compra em mercado de produtos mais ou menos "standard" aos seus fornecedores. São essas sinergias associadas às economias de escala que de repente dão à Tesla uma tremenda vantagem competitiva.
A Tesla mudou radicalmente a forma de construir carros eléctricos com a integração vertical desde o desenvolvimento do Model S "à volta" das baterias. Essa estratégia cresceu e foi amplamente alargada a quase tudo. O impacto real e a dimensão dos resultados que serão obtidos, só quando o Model 3 começar a sair da fábrica é que se começará a perceber (e a sentir) o que significam, mas é fácil antecipar que serão grandes. O preço de $35.000 do Model 3, por exemplo, foi sempre muito ambicioso (já desde 2014) e nunca foi "muito bem entendido" pelo restante mercado. Isso não se consegue fazer e obter utilizando os métodos normais que toda a industria está habituada.
E o mais interessante ainda, é que sejam esses resultados quais forem nesse momento, serão depois ainda continuamente melhorados com a aceleração gradual da produção da Gigafactory e da sua construção até 2020.
ZX Spectrum
