Los dos hándicaps de los coches eléctricos en la actualidad son la autonomía y la velocidad de recarga.
Diseñar una batería de alta capacidad que se pueda recargar
de forma ultrarrápida no es lo que necesitan los usuarios para todos sus
desplazamientos en sus vehículos eléctricos, ya que en los viajes largos si
permitiría realizar más kilómetros pero a la hora de emplearlo en trayectos
cortos, los tiempos de espera en la recarga serían mayores a pesar de los
cargadores rápidos, que además degradarían su capacidad. Por estas razones, si
basamos el avance tecnológico en baterías de mayor capacidad y ultrarrápidas
estaríamos empleándolo el valioso recurso del tiempo en desarrollar en unas baterías
pesadas, más caras, con mayor tiempo de espera en recarga y con las que solo
tendríamos beneficios en viajes largos.
El avance tecnológico de las baterías está cambiando su
enfoque a las baterías modulares e intercambiables para soluciones los dos
problemas principales mencionados (autonomía y velocidad de recarga).
Según la Agencia de Protección del Medio Ambiente (EPA) 3,79
litros de gasolina (1 galón) contiene 33,7kWh de energía. Las baterías de 85kWh
del Tesla Model S pesan 545 kilogramos, almacenando una energía total que
contienen 9,6 litros de gasolina (2,5 galones). Comparando estas dos formas de
almacenamiento de energía y dado que un litro de gasolina pesa 0,77 kilogramos,
en 7,4 kilogramos se almacena la misma energía que en una batería de 85 kWh y
545kg de peso, es decir, en 1,4% de ese peso.
Con esta comparación se observa que los vehículos eléctricos
son mucho más pesados que los de combustión por la baja densidad de energía que
tienen las baterías en comparación a la de un tanque de gasolina. Este problema
se intenta contrarrestar con la eficiencia (aerodinámica y ligereza de los elementos
constructivos del coche).
LA SOLUCION A LOS PROBLEMAS
Como hemos dicho anteriormente la carga rápida provoca una
degradación prematura de la batería y de su vida útil. Tras pruebas realizadas
por la empresa QuantumScape sometiendo a una batería a tasas de carga se
demostró que su capacidad energética se vio reducida por debajo del 80% con 12
docenas de ciclos. Ademas de este problema, tienen el riesgo de provocar una
explosión de la batería.
Una primera solución rápida y que no requiere ningún avance tecnológico
es la de fabricar coches con pequeños paquetes de baterías para usuarios que no
requieran gran autonomía, reduciendo el coste de estos vehículos eléctricos y
solucionando su problema de peso.
Si acudimos a los futuros avances tecnológicos de las
baterías de electrolito sólido, se podrían obtener mayores densidades de
energía y mayores velocidades de carga (del 10 al 80% de su capacidad en 15
minutos) que en las baterías más convencionales sin riesgo de explosión o
degradación, pero no se disponen en la actualidad. Otra tecnología futura que
podría acelerar la carga del 10 al 90% de la capacidad de sus baterías en 12
minutos son las baterías de metal de litio.
Todas estas futuras tecnologías que aún no están disponibles
serían barridas por las baterías modulares, las cuales no requieren tanto
avance tecnológico, permitiendo sustituir baterías por otras cargadas al 100%
en menos de la mitad del tiempo de recarga de las anteriores tecnologías
nombradas.
BATERÍAS MODULARES E INTERCAMBIABLES
Ample es una startup que ha presentado una estación de
intercambio de baterías automatizada para la sustitución de baterías modulares
adaptables a los vehículos eléctricos. Para los vehículos eléctricos existentes
la solución propone un cambio en la arquitectura de sus baterías por módulos
del tamaño de caja de zapatos para poder utilizar las baterías modulares.
Así, el usuario que quiera realizar pocos kilómetros al día
puede elegir que autonomía tener para su uso particular (cuantos módulos de
batería tener). Se consigue así una reducción de peso considerable y un aumento
de autonomía (aumentando los módulos). Por otro lado el usuario podrá cargar
dichos módulos en su casa o intercambiarlos en un corto periodo de tiempo en
una estación de intercambio de Ample de forma automatizada, reduciendo
considerablemente el tiempo que tardaría en realizar una recarga convencional.
Ample estima que un automóvil compacto podría albergar unos
10 módulos de baterías, mientras que uno mediano podría llegar a los 16 o 20,
pero no ha llegado a dar una estimación de cuantos kWh podría aportar cada
módulo.
Esta propuesta podría integrarse fácilmente con las futuras
mejoras químicas de las baterías pudiendo convivir diferentes tecnologías en
paralelo.
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