En el post de introducción conté un poco el panorama general que atañe a las baterías y a su relación con el coche eléctrico. También dije por encima los pasos que, en mi opinión, se deberían dar si queremos que el nuevo modelo de movilidad progrese.
En esta nueva entrega intento dar una visión más específica de las baterías en su conjunto, de las tecnologías disponibles hoy en día y las ventajas que ofrece cada una. También intentare darle un repaso a las propuestas para el futuro aunque esto tampoco se sabe nunca a ciencia cierta.
Dejando al margen a los coches eléctricos del siglo XIX. Las baterías empezaron a ser necesarias en los coches allá por 1920 cuando se popularizó el arranque automático en lugar de la manivela. El motor eléctrico encargado de poner en funcionamiento el vehículo necesitaba alimentarse de la energía proveniente de un acumulador eléctrico.
Desde entonces hasta hoy salvo alguna excepción puntual, se han venido utilizando baterías de plomo y ácido para este fin por su buen amperaje, respuesta en frío, precio… aunque debido a su peso, no ofrecen una buena densidad energética (vatios hora almacenados en cada kilogramo de baterías).
En un coche de combustión normal, esto no es problema ya que las necesidades energéticas para poner un motor en marcha son mínimas y la batería apenas deberá contar con unos pocos vatios hora, del orden de unos 600 o 1000 vatios. Estos números salen de multiplicar la tensión de la batería (12 voltios) por el amperaje que ofrece (del orden de 70 amperios por hora).
En los coches eléctricos, la misión de la batería es otra bien distinta. Estableciendo paralelismos con el coche convencional, diríamos que la batería de un eléctrico ejerce la misión de sustituir a la gasolina en un coche normal. Esto presenta algunos problemas.
Un kilogramo de baterías hoy en día acumula la misma energía que 50 gramos de gasolina aproximadamente. Por lo que 50 kg de combustible serían equivalentes a 10.000 kg de baterías. Afortunadamente tenemos un aliado, la eficiencia del coche eléctrico.
Un coche eléctrico, necesita mucha menos energía para funcionar y moverse que un coche de combustión normal. Aun así se precisan acumuladores de unos 15 o 20 kWh que pesan centenas de kilogramos, para ofrecer una autonomía aceptable.
Tecnología de baterías
Sobre baterías, hay varias tecnologías que conviven en la actualidad aunque poco a poco se va viendo cual de ellas es la que va a dominar en un futuro cercano: el litio. Ordenadas de menor a mayor densidad energética los distintos tipos de baterías son los siguientes:
- Baterías de plomo-ácido: Son las típicas baterías que se encuentran en cualquier coche de calle. Ya llevan muchos años dando “guerra” por su facilidad de fabricación y su buen precio. Desgraciadamente el plomo no es un material muy liviano y solo consiguen del orden de 30 Wh/Kg tampoco duran muchos ciclos de carga y descargar.
Fueron las baterías que montaban las primeras series del impact (EV-1) y con ellas ya se lograban más de 100 Km de autonomía. Hoy en día están obsoletas para estos fines . Aún así algunos coches eléctricos “adsequibles” como el Reva (en algunas versiones) las usan.
- Baterías de niquel cádmio (Ni-Cd): Es una tecnología que fue utilizada en los años noventa sobre todo para pilas recargables. Presentan un defecto fundamental y es que tienen un elevado efecto memoria. Esto significa que no puede volver a cargarse el acumulador hasta que este no se haya agotado por completo. De no hacerlo así sus prestaciones se resentirán.
Otro de sus puntos desfavorables es que tienen un escaso número de ciclos de recarga (unas 500). Es por eso que no son nada interesantes para los vehículos eléctricos. Consiguen del orden de 65 Wh/Kg. No hay precedentes, al menos que yo sepa, de vehículos eléctricos que se hayan valido de ellas para funcionar.
- Baterías de niquel e hidruro metálico(Ni-Mh): Las que se pueden encontrar en la mayoría de híbridos que se comercializan hoy en día. Son las elegidas por el sistema HSD de Toyota, el LHD de Lexus y el IMA de Honda. Presentan ventajas como una buena densidad energética, aunque menor que las de litio, son relativamente baratas y aguantan un buen número de ciclos de carga y descarga.
- Baterías de litio: Parecen ser las elegidas por todos los fabricantes para ser colocadas en sus modelos eléctricos. Presentan a día de hoy la mejor densidad energética que en algunos casos puede superar los 150 Wh/Kg, un alto número de ciclos de carga/descarga (del orden de 5.000) y muy baja autodescarga.
Todas estas características las hacen estar en el Top 1 de las preferidas para los coches. Con ellas se consigue con menos peso más Kilómetros de autonomía.También tienen desventajas, con la edad, desde su fabricación van perdiendo capacidad, son bastante caras por la relativa escasez del litio y también de las más peligrosas en caso de accidente.
Proyectos de futuro
En el panorama futuro se oye por ahí algo sobre los supercondensadores. Un condensador, en esencia lo que hace es almacenar una minúscula cantidad de energía. Estos elementos se usan en aplicaciones de electrónica, pero querer utilizarlos como almacenamiento de los kilovatios necesarios para el coche es algo que yo al menos a día de hoy veo con mucho escepticismo y ojos dubitativos.
Si funcionasen sería el no va más ya que tienen muchísima potencia de descarga. Esto quiere decir que son capaces de dar o recibir mucha energía en muy poco tiempo, con lo cual se podrían conseguir coches que se cargasen en un periquete. La otra ventaja es que tienen ciclos de carga y descarga infinitos con lo cual “nunca” se vería mermada su capacidad.
Otra de las expectativas de futuro son las baterías de sal fundida. Estas utilizan el sodio como electrolito. Sus ventajas son la densidad energética, que podría duplicar a las de litio y una buena tensión por celda. Como todo tiene un pero, y el de estas es importante.
Estas baterías necesitan operar a unos 600 ºC que es aproximadamente la temperatura de fusión del sodio. Esto presenta problemas evidentes. Si no funcionan se enfrian, y luego no son usables, hay que volver a calentarlas para que den electricidad de nuevo. Además de que tener partes del coche a
600 ºC puede suponer problemas con el fuego.
De todas formas, su llegada podría estar más cerca que los supercondensadores. Al menos, de estas baterías ya hay unidades funcionando e incluso prototipos que necesitan temperaturas menos elevadas de unos 300 ºC. Serían interesantes en autobuses urbanos y vehículos que no paran de funcionar durante muchas horas ya que esto evitaría el enfriamiento del acumulador.
De todas formas y sea cual sea la dirección que tomen los fabricantes de baterías en el futuro, esperemos que se superen y se mejoren notablemente las prestaciones de las baterías de hoy en día. Es lo único que le hace falta al coche eléctrico para triunfar definitivamente: una buena batería.
