¿Cuál es el futuro del almacenamiento de energía en vehículos?

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Revisemos lo que los grandes productores de automóviles alrededor del mundo comienzan a hacer actualmente, lanzar modelos EV, es decir, coches que son impulsados completamente con energía eléctrica, restando con esto un poco de campo al mercado de los coches híbridos. Esta es una transición que se ha iniciado en estos últimos años. Pero ¿cuál será realmente el destino que nos preparan las compañías automotrices a nosotros como consumidores de sus productos?

Leaf de Nissan

Como sabemos, los coches híbridos continúan dependiendo de los combustibles fósiles, sin embargo son capaces a obtener un mejor rendimiento del combustible que usamos. Esto se debe principalmente a que es posible utilizar la energía eléctrica convertida a mecánica, de una manera hasta 3 veces más eficiente que cuando convertimos la energía térmica de un hidrocarburo a movimiento. Así como también, es notable el beneficio que nos da un sistema de frenado regenerativo con el que cuentan los híbridos, ya que en un coche convencional, el usar los frenos es sinónimo de tirar nuestros billetes por la ventana, ya que toda la energía de movimiento que llevábamos, la convertimos en calor.

Aún así, los híbridos utilizan la energía eléctrica sólo en un bajo porcentaje. Y eso lo hacen mediante baterías de baja capacidad de almacenamiento, normalmente del tipo de Ión de litio. Estas baterías actualmente tienen el trono en el mercado por su capacidad de almacenamiento, lo que se llama energía específica. Esta característica la medimos normalmente en watts-hora por unidad de peso (Wh/kg). Actualmente se conocen distintas tecnologías en baterías y celdas de combustibles que tienen energías específicas considerablemente superiores a las baterías de litio (200Wh/kg).

Batería de Zinc-Aire

Por ejemplo tenemos las celdas de metal-aire, las cuales suelen ser de zinc-air, aluminio-aire, litio-aire, etc. Su principio básico de funcionamiento se basa en la oxidación del metal por el oxígeno presente en el aire, reacción donde se genera una diferencia de potencial eléctrico en dos terminales. Al convertirse en su totalidad el metal en óxido metálico, la celda se dice que se ha agotado. La energía específica práctica de este tipo de celdas ronda en los 470Wh/kg para las celdas de zinc, 1300Wh/kg para las de aluminio y de 1700Wh/kg para las de litio. Con estos números fácilmente podríamos sustituir a las conocidas baterías de ión de litio; sin embargo estas tecnologías presentan varios problemas al momento de realizar una recarga eléctrica. Por lo que normalmente una vez que se agota el metal, debemos desechar los residuos para reciclaje. Lo que significaría que debería existir una infraestructura de descarga de óxidos metálicos, carga de metal puro y reciclaje; todo esto para suplir las necesidades del mercado automotriz, el cual es un monstruo hambriento de energía.

Ebook factura luz 2

Otra forma de llevar energía dentro de nuestro coche es almacenando hidrógeno, ya sea para convertirlo a electricidad en una celda, o bien, para quemarlo en un motor de combustión interna. Lo primero que se nos viene en mente, probablemente sea un tanque donde contener el gas a presión, o bien, un tanque de mucha mayor presión con el hidrógeno en estado líquido. Sin embargo se han realizado extensos estudios para almacenar el hidrógeno por medios de adsorción, lo que se traduce en menores costos por procesamiento. El problema con esto, es que estos sistemas tienen por lo normal baja energía específica, por lo que necesitaríamos una gran roca de material adsorbente para almacenar una cantidad aceptable del gas en nuestro coche, cosa que no sería muy conveniente que digamos.

Honda FCX Clarity

Finalmente es interesante mencionar los esfuerzos que se han hecho para almacenar energía eléctrica sistemas de carga estática, es decir, en capacitores o condensadores. Estos dispositivos tienen un sinfín de ventajas sobre cualquier sistema de almacenamiento eléctrico, sin embargo otra vez, su energía específica se encuentra muy por debajo de otras baterías.

Podemos mencionar algunas otras alternativas, como son los sistemas de volantas, el aire comprimido, las baterías térmicas o los de resorte de ultra alta rigidez, pero son sistemas que se encuentran muy limitados como para ser considerados en la industria de la transportación.

Volanta KERS de Volvo

Como vemos, el asunto principal aquí, son esas dos palabritas que, combinadas hacen una gran diferencia: energía específica. Estamos acostumbrados a la energía específica que nos entregan los hidrocarburos. Pero en mi opinión, desde un principio, cuando en el siglo 19 se comenzó a utilizar la electricidad para mover un coche, se cometió el error de pensar que la mejor opción era la combustión interna. De haberse tomado otro camino, tuviéramos ya, cerca de dos siglos de investigación y desarrollo en la tecnología de almacenamiento eléctrico, y los coches de gasolina serían sólo aparatos costosos e ineficientes que nadie quisiera tener.

11 Comentarios

  1. Quiero aprovechar este primer comentario para dar la bienvenida al grupo de editores de Nergiza al autor de este post Pablo Sosa: Bienvenido Pablo!!

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  2. “todo esto para suplir las necesidades del mercado automotriz, el cual es un monstruo hambriento de energía.”
    ¡Cuánta razón!

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  3. No estoy muy de acuerdo con que no se haya investigado estos años en coches electricos, lo que pasa es que simplemente, hasta ahora no han sido practicos (y entiendo que ahora tampoco lo son), no son ecologicos ni economicos.

    Ya en los años ’50 del siglo pasado Ford presentó un prototipo con motor electrico que generaba su propia energía, sin necesidad de baterias, con una autonomia de unos 8.000 Km por recarga. Hablo del Ford Nucleon, el cual tuvo tanto futuro como, me temo, los coches electricos de hoy en día.

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    • Ese tema lo trate en un post hace tiempo: https://nergiza.com/eficiencia-energetica-es-siempre-el-camino-correcto/

      Siempre me pregunto que pasaría si todos los esfuerzos (I+D, dinero, tiempo…) invertidos en mejorar la eficiencia de los motores térmicos (a veces un 1 o 2%) en los últimos 30 años, se hubiese invertido en investigar temas de electromovilidad, más concretamente baterías y la forma de abaratarlas y aumentar su densidad energética.

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        • Se llega antes andando por el camino bueno que corriendo por el malo.

          Quizás no se hubiese popularizado hasta 1990 pero a día de hoy tendríamos los coches que realmente tendremos dentro de 15 o 20 años.

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          • Si bueno, si no tienes en cuenta la importancia del motor de combustión interna en el desarrollo de la agricultura, transporte, turismo, indsutria…hubiera sido una gran elección, lo mismo ahora estaríamos como en 1980, eso sí con coches eléctricos.
            Pero vamos que sí, que tienes razón, que sería muy bonito

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    • Claro que se ha investigado en estos años, pero en menor medida; como dice Carlos en su artículo, las empresas que tienen los recursos, si en lugar de mejorar sus eficiencias (en muy bajos porcentajes) de motores de combustión, en un principio dedicaran esos mismos recursos para desarrollar tecnología de almacenamiento energético, las baterías de ión de litio, talvez hubieran sido desplazadas desde hace década posiblemente.

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    • EL ford nucleon no llegó ni a prototipo, se quedó en idea, y casí mejor, porque NO era eléctrico, sino que lo propulsaba un pequeño reactor nuclear… no sé si aquí al ecologilismo le hubiera parecido una gran idea XD

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      • La energía nuclear es una cuestión espinosa para muchas personas, pues no emite CO2 como las centrales de carbón, pero los residuos radioactivos y los accidentes que ocurren a veces…
        Un coche nuclear sería el colmo del colmo, sabemos que los accidentes de tráfico ocurren día sí, día también.

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