Quanto custa recarregar uma bateria?

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ryobi

De dispositivos menores, como um controle do Xbox, a dispositivos maiores, como um soprador de folhas alimentado por bateria ou até mesmo um carro, veja como calcular o custo de recarregar as baterias.

Por que calcular os custos das baterias recarregáveis?

Você certamente não precisa calcular o custo do uso de baterias recarregáveis ​​para usá-las. Talvez a conveniência de nunca correr para a loja para comprar mais baterias para os controles do Xbox seja alta o suficiente para que você não se importe se as baterias recarregáveis ​​economizam dinheiro e você as usa de qualquer maneira.

Mas talvez você esteja pensando em comprar todas as ferramentas de jardim e gramado movidas a íons de lítio para substituir seus dispositivos movidos a gás e se perguntando se recarregá-los semana após semana no verão acabará sendo mais caro do que você imagina.

Ou talvez você seja como nós e tenha uma curiosidade implacável sobre tudo e adoraria saber exatamente quanto custa carregar e usar seu drone, soprador de folhas ou outros dispositivos movidos a bateria.

Seja qual for a sua motivação, não é difícil descobrir quanto custa carregar baterias recarregáveis ​​grandes e pequenas.

Como calcular os custos da bateria recarregável

Existem duas maneiras de calcular quanto custa recarregar uma bateria recarregável. Um é muito preciso, permitindo medir a quantidade exata de energia usada, no nível de saída, pelo carregador e bateria combinados. Por maior ou menor que seja a sobrecarga de uso do carregador, esse método leva isso em consideração.

O outro é menos preciso porque usa cálculos básicos na parte de trás do envelope para determinar quanta energia as baterias precisam para atingir 100% da capacidade. Embora você possa se surpreender com a precisão dos cálculos simples, graças às melhorias na eficiência do carregador e na tecnologia da bateria.

Vamos começar com o método mais preciso, caso você esteja curioso para obter os números exatos, e então passar a usar um cálculo simples para ajudá-lo (com um grau razoável de precisão) a estimar o uso.

Seja qual for o método que você escolher usar, no entanto, você precisará de algumas informações cruciais. Antes de continuar, obtenha sua última conta de serviços públicos ou consulte o site do seu fornecedor de eletricidade para saber o custo de um quilowatt-hora (kWh) em sua área. A média nacional dos EUA, no momento deste artigo, em meados de 2022, é de US$ 0,14. Esse é o valor que usaremos.

Meça o uso de energia em tempo real do carregador

Um monitor de energia preso à parede ao lado de uma mesa de computador.
P3 Internacional

Se você deseja a resposta mais fácil e precisa para “Quanto custa carregar meu dispositivo?” você precisará medir o carregador em uso, em vez de calcular o custo com base apenas na capacidade de energia da bateria.

A razão para isso é simples: todo uso de eletricidade incorre em alguma forma de perda. Se você já desligou um carregador para seu telefone ou laptop e percebeu que o carregador estava quente ao toque, você experimentou um pouco dessa perda: parte da eletricidade que flui para o dispositivo de carregamento foi irradiada para a sala como calor em vez de calor, acabando armazenado na bateria.

Temos um guia detalhado para medir o uso de energia de dispositivos e eletrodomésticos em sua casa e recomendamos o mesmo método de medição de dispositivos descrito nesse guia. Usamos um medidor de dispositivo P3 International 4460 Kill-A-Watt há anos e não podemos recomendá-lo o suficiente para esses tipos de projetos.

O melhor do Kill-A-Watt é que você pode inserir o custo por kWh e ele mostrará o custo real da energia e não apenas a energia usada, permitindo que você pule os cálculos manuais para determinar quanto está sendo executado. o carregador está realmente custando você.

Basta configurar o Kill-A-Watt, conectar o carregador de bateria e fazer referência ao dispositivo quando terminar de carregar a bateria.

A título de exemplo (e para compará-lo com a técnica de cálculo manual que estamos prestes a discutir na próxima seção), carregamos uma bateria de íon de lítio de 6,0 A 40 V totalmente descarregada enquanto usamos o medidor Kill-A-Watt. De acordo com o medidor, custou US$ 0,03 para carregar a bateria. Testes subsequentes que recarregaram a bateria depois de esgotada retornaram o mesmo valor: 3 centavos por carga.

Observe que o uso de um produto Kill-A-Watt ou similar só funcionará se o dispositivo estiver sendo carregado em uma tomada padrão. Para itens, como veículos elétricos, que carregam por meio de infraestrutura dedicada conectada à sua casa, você precisará usar algumas das outras técnicas em nosso guia para medir o uso de energia, como usar seu medidor elétrico como monitor. Ou você pode ir para a próxima etapa e usar um cálculo simples para obter uma estimativa bastante razoável.

Calcule o custo com base na capacidade da bateria

Embora gastemos um pouco de tempo enfatizando fatores como perda de energia, levando em consideração o carregador na análise de custos e outros, uma coisa que você descobrirá, especialmente com baterias menores, é que cálculos manuais simples são surpreendentemente precisos.

A tecnologia de baterias e carregadores está em constante aprimoramento. A maioria das configurações de carregamento são altamente eficientes em 85-95%.

Para baterias pequenas que custam centavos para carregar, uma perda de 5 a 15% é uma fração de centavo de eletricidade. Mesmo quando você expande para baterias de tamanho EV na faixa de 30 a 100 kWh, a perda geral por carga é de cerca de um dólar.

Então, independentemente do tamanho da bateria, como você obtém os detalhes que conhece sobre uma determinada bateria para descobrir quanto custa carregá-la de vazia a 100%?

Primeiro, você precisa saber a tensão (V) e a amperagem (A) da bateria fornecida. Geralmente é impresso diretamente na caixa da bateria, mas nos casos em que você não tem acesso direto à bateria dentro de um dispositivo, você precisará consultar a documentação técnica do dispositivo. Para alguns dispositivos, como controladores de console, é comum listar a amperagem, mas não a voltagem, então você precisará fazer alguma pesquisa.

Em alguns casos, como substituição de geradores em “centrais elétricas” e veículos elétricos, as baterias já são rotuladas como Wh ou mesmo kWh; se esse for o caso da sua bateria, você pode pular as etapas de conversão de Wh e conversão de Wh em kWh, quando aplicável.

No entanto, para baterias menores, uma vez que você conhece os valores de V e A, você pode usar uma equação simples para determinar os watts-hora (Wh) de energia que a bateria pode armazenar.

V * A = Wh

Assim, para o nosso exemplo de bateria de iões de lítio de 6,0 A 40 V, obtemos os seguintes watts-hora:

40V * 6.0A = 240Wh

Em seguida, dividimos o watt-hora por 1.000 para converter em quilowatt-hora (que é a unidade na qual o uso de eletricidade é cobrado).

240Wh / 1000 = 0.24 kWh

Em seguida, calculamos o custo. Se você realmente deseja aumentar sua estimativa, pode substituir o espaço reservado (1) na equação a seguir por um novo valor para representar a eficiência de carregamento conhecida ou estimada.

Se, por exemplo, você sabe que o carregador do veículo elétrico em sua garagem tem uma eficiência de 85% (o que significa que 15% da energia é perdida no processo de carregamento), você pode substituir o 1 por 1,15 para adicionar 15% ao quantia. de energia necessária para carregar totalmente a bateria.

Mas, novamente, para carregadores menores, onde a eficiência é desconhecida e o custo do desperdício é trivial (frações de um centavo, mesmo), sinta-se à vontade para não se preocupar com isso.

Então, como último passo, multiplicamos o valor do kWh pelo custo que pagamos por quilowatt-hora. Nesse caso, são US$ 0,14 por kWh.

0.24 kWh * (1) * $0.14 = $0.0336

Arredonde esse valor para as duas casas decimais que o medidor Kill-A-Watt mostra e você recebe $ 0,03, a mesma recarga de 3 centavos que você calculou para nós. Nada mal: tanto nossa medição do mundo real quanto nosso cálculo combinam.

E isso é! Se você usa um monitor físico para obter o custo de carregamento da bateria ao centavo ou faz algumas contas básicas para obter uma estimativa muito boa, agora você pode descobrir quanto custa carregar tudo. de um controlador de jogo para um carro elétrico.