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.
Comentarios
Muy útil el reportaje, pero tengo que puntualizar que las baterias de niquel cádmio si se han usado bastante en coches electricos, los coches electricos franceses de los años 90 usaban esas baterias como por ejemplo los vehículos de Peugeot (106 - Partner), Renault (Kangoo) y Citroën (Saxo, Berlingo). Al final las dejaron de usar porque la normativa europea lo prohibio debido a lo contaminantes que eran.
Tomo nota, mira. Nunca te acostarás sin saber algo más. Había oido de eléctricos franceses pero así en plan light de prototipos y series limitadas, pero ahora que investigo en internet, me doy cuenta de que tuvieron un cierto renombre.
Muy interesante el articulo. De momento ya viene a los coches el mismo problema que a los gadgets en general, la dichosa bateria.
Será la nanotecnologia lo que nos salve?
¡¡Madre mía!!, anda que no está invirtiendo Renault en publicidad.... (me parece bien)
Enhorabuena por el Blog! Tiene una pinta estupenda!
El problema fundamental que veo yo en el campo de los vehículos eléctricos no es la capacidad de las baterías, sino el tiempo de recarga de las mismas. No hay que comparar únicamente el peso de la batería con el del combustible, sino el peso global de todos los componentes eléctricos vs los componentes del sistema de combustión interna.
La gran pregunta surge cuando, si un usuario al salir de casa y haber recargado su vehículo por la noche recorre menos de digamos 200 km en una jornada no tendrá problemas. Sin embargo ¿tendrá que realizar una recarga de horas para extender ese rango y llegar a casa?
Siempre he creido que igual que las pilas están estandarizadas (tamaño AA, AAA, etc...) es necesario acometer la misma estadarización en las baterías para coches. De esta manera, igual que ahora se para en la gasolinera para repostar, en un futuro se debería parar en la "gasolinera eléctrica" a cambiar la batería agotada por una nueva. Las gasolineras serían las encargadas de cargar las baterías de manera adecuada (las baterías se cargan idealmente a una tasa de carga lenta). De hecho, si no recuerdo mal, en Japón ya se propuso un sistema automático de sustitución de baterías para estaciones de servicio...
Tenemos que pensar en el futuro, pero hagamos un futuro cómodo y agradable...
Gracias
Lo de las recargas rápidas ya se está trabajando en ello. Hoy en día hay modelos que permiten cargar 80 Km en 15 minutos. No está mal. Aunque es mejorable.
Respecto al tema del cambio rápido de baterías en una estacion de servicio, yo le veo varias pegas. Es un "lio" además de que la gente, si la batería no es suya, que la tiene alquilada, entonces se preocupará menos de cuidarla y preservarla como ocurre por ejemplo con los coches de alquiler.
Yo creo que la solucion pasa po poder recargar la batería en 10 o 15 minutos sin efectos negativos para esta. Así iríamos a cualquier sitio sin preocuparnos por la carga.
Buenas a todos!!! En primer lugar, felicitaros por este blog, tiene una pinta tremenda ya me apunto para "asiduo". En segundo lugar, opinando sobre lo que dice lufegimenez, creo que antes de estandarizar las baterías lo que tendrán que hacer es estandarizar el conector para enchufarlo, las tensiones de carga y si la carga se hará en DC o AC. Y lo creo así porque el primer paso a dar, antes de los eléctricos puros, serán los híbridos enchufables que serán nuestros compañeros de viaje durante mucho tiempo hasta que se llegue a los EV de pura cepa.
Y en cuanto a los supercondensadores, también que se está avanzando mucho en ese campo pero creo que su utilidad no recaerá sobre el almacenamiento de energía tal y como lo hacen las baterías, sino que se utilizarán para recuperación de energía de las frenadas (frenado regenerativo) ya que en estas se producen grandes picos de corriente que las baterías no son capaces de absorber de manera eficiente, picos que los supercondensadores absorberán sin problemas almacenando esta energía un corto periodo de tiempo hasta el próximo arranque, en los que podrán entregar esa energía en muy poco tiempo haciendo frente también a los picos de energía que provoca el arranque o aceleración del coche.
Lo dicho, enhorabuena, me gusta mucho la idea del blog!!
Por lo que tengo entendido, las baterías de NiMH aventajan a las de Litio en el mayor rendimiento del ciclo carga/descarga. Ese mayor rendimiento implica menos calor emitido por pérdidas.
Ese mayor rendimiento es el motivo por el que se emplean en los híbridos no enchufables: como toda la energía que entra a la batería tiene su origen en el motor, es más importante el rendimiento que la capacidad.
(El que piense que Prius e IMA emplean una "tecnología obsoleta" creo que se equivoca: emplean, de las disponibles, la más adecuada a sus modelos).
En los coches enchufables pasa lo contrario: dado el menor coste de la electricidad, el rendimiento no es tan importante como la densidad, y por esto se emplean las diversas variantes de baterías de Litio.
hey! todo muy hermoso, solo queria colaborar con ustedes ofreciendoles un material de lectura sobre lo que yo considero una perfeccion de las baterias de litio, se encuentra en ingles, pero usa un lenguaje muy sencillo, apues qeu a mas de uno se pondra contento con las baterias NanoSafe, utilizada em seus sistema de baterias de titanato de litio.
Con el tema de los supercondensadores creo que te refieres a una tecnología similar a la empleada en los nuevos tranvías Urbos 3 de CAF, que nos han implantado en Sevilla y que creo que también implantarán en Zaragoza, denominado sistema ACR. Su aplicación actual para automóviles no se como será de factible.
Aquí teneis información sobre dicho sistema: http://www.caf.es/caste/id/sistema_acr_descripcion.php
Esto está extraido de la página de CAF. Tranvía Urbos 3:
"La nueva generación de tranvías de CAF permite aprovechar, mediante al Sistema ACR (Acumuladores de Carga Rápida), la energía que se genera durante el proceso de frenado. Además, permite prescindir de la catenaria y dotar de mayor autonomía a los tranvías, el sistema ACR puede almacenar en un periodo de 30 segundos la energía necesaria para realizar un trayecto de hasta 1.500 metros entre paradas.
Con todas estas soluciones, CAF ha conseguido que el nuevo Urbos 3 consuma un 35% menos de energía en sus desplazamientos, convirtiéndolo en el vehículo especialmente indicado para el transporte público en núcleos urbanos."
-- editado por última vez a las 17:06
Los supercondensadores son las "baterías" del futuro. Lo mismo que han conseguido con un tranvía pueden hacerlo con un coche. Casi no hay pérdida en el proceso de recuperación de energía y su posterior entrega. Además, en un futuro podrían tener capacidad suficiente para suplir al motor de energía durante todo el trayecto, o bien para cargas rápidas. En las estaciones se intentaría cargar la batería todo lo posible, pero luego los supercondensadores almacenarían un extra de energía para ir pasándola poco a poco a las baterías y poder recuperar energía en una posterior frenada.
No creo que la opción de "cambio de baterias" por unas recargadas se contemple, dado que el altisimo coste de estas hacen que el coche nos lo vendan con una batería de "alquiler" de la cual es propietaria la marca. Evidentemente mucho tiene que variar e innovar el tema de la autonomía para ser viable pues 200 kilometros no es mucha autonomía.
Y la pregutna que me planteo es... si quieren quitar el combustible porque hay demasiada demanda, pero la red electrica está saturada y la opción para generar la energía para estos vehiculos pasa por quemar combustible para generar electricidad ¿no resultará la pescadilla que se muerde la cola aguantar un parque electrico tan saturado sin tener aún un parque de vehiculos electricos en el mercado?
Ya estamos con el tema de la red electrica saturada...
http://www.motorpasionfuturo.com/coches-electricos/podria-el-sistema-electrico-espanol-con-muchos-vehiculos-electricos
cuando se carga un reva... Se tiene que comprobar el nivel de agua destilda con una sondita y se tiene que completar cada par de cargas con un kit incluido... es mas tiene el tapon de este en el exterior del coche. pero si que es cierto que es mas barato que otras opciones. mire mucho antes de comprar
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