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El futuro de las baterías: algunas previsiones razonables [estado de la tecnología del automóvil]

De nuevo a vPilasueltas con el tema de las baterías y sus posibles desarrollos en el futuro a medio y largo plazo. En este caso, os acercamos una serie de predicciones realizadas por el Comité de Cambio Climático del Reino Unido (Comitee on Climate Change) en un sesudo estudio publicado recientemente, sobre el que ya extrajimos algunas ideas clave hace solo unos días.

 

Según este comité, las baterías de Ion-Litio tendrán un techo de desarrollo en los 300 Wh/kg (aproximadamente el doble de su densidad energética actual y 40 veces menor que la gasolina) para dar paso posteriormente a las baterías de Litio-Azufre y Litio-Aire, cuya densidad energética podría acercarse a los 1.000 Wh/kg reales. Hasta aquí las buenas noticias; las malas son que estos dos hitos se alcanzarían alrededor de 2020 y 2030, respectivamente. Hasta aquí las buenas noticias; las malas son que estos dos hitos se alcanzarían alrededor de 2020 y 2030, respectivamente La obsesión de todos los laboratorios de investigación sobre baterías es mejorar la densidad energética. Por un lado, esto redundaría en una menor masa desplazada (lo que resulta muy beneficioso cuando hablamos de un vehículo) y, por otro, redundaría en una reducción de costes al ser necesaria una menor cantidad de celdas y materiales, así como una relativa simplificación del sistema de control, para alcanzar el mismo resultado. Ya tenemos claro el objetivo.

Baterías de coches eléctricos: vías de desarrollo y perspectivas de futuro

 

Renault Zoe transparente

Las actuales baterías de Ion-Litio, en cuyo desarrollo queda todavía mucho por hacer, tienen en este momento un par de vías de desarrollo claras. En principio, se podría incrementar el voltaje de cada celda mejorando su composición química, pero también se podría incrementar la capacidad los electrodos (mAh/g) mediante nuevos compuestos, posiblemente basados en silicio. Dos son las tecnologías más prometedoras en este momento: las de Litio-Azufre y las de Litio-Aire Siempre según el estudio del mencionado comité, la química con más posibilidades de éxito en la "línea sucesoria" de la familia del Litio sería la combinación de Litio con Níquel-Cobalto-Manganeso, también conocidas como Litio NCM, combinada con electrodos de alta capacidad de silicio. Podrían alcanzar los 300 kWh/kg, pero su viabilidad para producción en serie no se espera para antes de 2020. Con respecto a las baterías de la siguiente generación, dos son las tecnologías más prometedoras en este momento: las de Litio-Azufre y las de Litio-Aire, cuya densidad energética teórica supera los 2.500 Wh/kg y podría acercarse a los 5.000 Wh/kg. Esta cifra es tan alta que hablaríamos de competir casi de tú a tú con el combustible fósil, habida cuenta de que un motor eléctrico siempre será al menos el doble de eficiente que uno de gasolina, por limitaciones termodinámicas que afectan a uno pero no al otro. La cota máxima alcanzable se situaría en torno a los 500 – 1000 Wh/kg Conviene hacer aquí una pequeña aclaración, y es que la densidad energética teórica corresponde a una batería "perfecta" que, por diferentes razones, nunca llega a fabricarse en la realidad. Esto es lo que hace suponer que la cota máxima alcanzable se situaría en torno a los 500 – 1000 Wh/kg, todavía más que respetable. Dicho esto y retomando el tema de los plazos, si tenemos en cuenta las colosales dificultades técnicas que presentan las baterías de Litio-Aire y que no han conseguido resolverse tras muchos años de investigación, no deberíamos esperar este tipo de acumuladores en un vehículo de serie antes de 2030.

 

Reducción de costes y reducción de masas en las baterías de coches eléctricos

Bateria Renault

 

Un apartado no menor en el desarrollo eléctrico, totalmente asociado al desarrollo químico es la reducción de costes, para la que el estudio de referencia también presenta una predicción estimada. Básicamente, se espera una caída del coste de un 50% hacia 2020 y de un 70% hacia 2030, ambas cifras con respecto al coste actual de un kWh, no acumulativas entre sí. Los dos elementos que conducen el coste en esta trayectoria descendente serían, por un lado, la mejora en la densidad energética que implicaría una menor utilización de materiales a igualdad de prestaciones (no sólo en las celdas, sino en su empaquetado y control electrónico) y también por la estandarización y la producción a gran escala (que exige la venta a gran escala, requisito que está muy lejos de cumplirse a día de hoy). Por último y en consonancia con el incremento en la densidad energética, un pack de baterías para un coche eléctrico debería ver reducida su masa en un 30% alrededor de 2020 y casi en un 50% hacia 2030, de nuevo con respecto a la situación actual. La trayectoria esperada es francamente buena pero, como siempre, el problema son los plazos manejados y la incertidumbre que va asociada a ellos.

 

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