martes, 28 de enero de 2025

Propulsión: ¿Cómo quedaría el S-80 con baterías de litio?

Baterías de litio y rendimiento

El tema de las baterías de litio en submarinos ha dado que hablar estos días, así que he recurrido a un experto para que nos solucione las dudas. ¿Quieres saber cómo quedaría un S80 con baterías de litio? (tengo los números)

En 2023, el TN Bernal @jose_bernals publicaba en la RGM un artículo titulado «Litio o plomo». Recientemente, lo ha ampliado con datos de última hora que me ha autorizado a compartir con vosotros.
https://publicaciones.defensa.gob.es/media/download

El motivo de mayor exposición en los submarinos convencionales es la recarga de las baterías. A menos necesidad de recarga, y más rápida esta, menos exposición. Esta es una de las razones del nacimiento del AIP.

Las limitaciones del AIP incluyen la velocidad (unos 4 kts) y el almacenamiento de combustibles a veces peligrosos.

El caso de estudio son los submarinos japoneses Soryu. Los primeros 10 de la serie tienen baterías de plomo y 4 motores AIP Stirling, y los 2 últimos, solo baterías de litio.

Esto demuestra, primero, que es viable. Los Soryu no han necesitado ninguna modificación del casco resistente, el sistema de combate, ni a las armas. Los cambios solo afectan a la acumulación y generación eléctrica.

Las baterías de litio tienen una densidad energética un 50 % mayor y tiempos de carga más cortos. También requieren menos mantenimientos y pesan menos, aunque son ocho veces más caras.

Comparativa
Soryu serie 1:
- Baterías Pb: 22 kAh
- AIP: 300 Ah
- Generadores diésel: 2,6 kAh
Soryu serie 2:
- Baterías Li: 55 kAh
- Generadores diésel: 2,6 kAh

Dejémonos de voltios y veamos datos operativos. Suponiendo 5 kts para una demanda de 275 kW.
Soryu serie 1:
- 48h (sin AIP) descarga hasta 40 % batería (remanente de seguridad).
- Con AIP 384h (16 días) descarga hasta 40 % batería.
Soryu serie 2: la misma descarga (13200 A, el 60 % de los 22 kAh) solo descarga el 24 % de la batería. Podríamos hacer 2,5 veces esa descarga hasta quedarnos al 40 %, por tanto, 5 días.

Fijémonos en que, quitando los ¡4! motores Stirling y sustituyéndolos por baterías no se consigue ni triplicar la capacidad de almacenamiento. Es decir, hay un aumento muy significativo, pero solo sustituir Pb por Li no es la panacea… Parece que los japoneses pierden autonomía.

Ahora bien, ¿y si dejamos el AIP y cambiamos las baterías Pb por Li… por ejemplo en el S80? ¿Cuánta autonomía nos daría a nosotros?

Pues el autor nos dicen que el tiempo de descarga sin AIP se vería aumentado en más de un 50 % (coincide, aprox., con el aumento de densidad energética). El tiempo de recarga se reduciría en un 30 %.

Si metemos el AIP en la ecuación, esos números bajan mucho. Si el S80 tiene la misma relación con/sin AIP (2 días vs. 16 días) en plomo, con AIP + litio pasaría a 3 días vs. 17 días. En el caso de autonomía con AIP el aumento es solo del 6 % (16 vs. 17 días).

¿Es poco? Bueno, cualquier mejora es buena, pero sobre todo, la ventaja está en la velocidad de carga, que disminuye el tiempo de exposición.

Finalmente, sobre la pregunta de si es técnicamente viable, el autor nos cuenta que Navantia se ha reunido con Hanwha Aerospace, la empresa coreana que está fabricando los KSS-III. (🖼️ @CovertShores)

El cambio es viable. Supone una adaptación de la instalación eléctrica (que ya está planteada para el P-75 propuesto para India) y unos ajustes de pesos añadiendo bloques de plomo en el espacio entre cuadernas.