Desde los inicios de la humanidad la movilidad se ha convertido en un factor de desarrollo, cada civilización ha diseñado un mecanismo o sistema de transporte. El proceso de movilización de un ser humano se establece como prioritario en función de la distancia y el tiempo, dos factores que se involucran para la creación de máquinas que reduzcan el tiempo de movilización y que cubran grandes distancias.
Si los vehículos de combustión interna fueron la solución y la mejor opción hasta este siglo, eso no es el futuro, en la actualidad los fabricantes de vehículos de transporte han creado elementos que reemplazan los motores de combustión interna.
Los vehículos eléctricos son una de las opciones para la movilidad, se establece que estos deben proporcionar una autonomía razonable, sin embargo en sus primeros prototipos no se logra superar la total autonomía. El principal inconveniente es la carga de las baterías por largos períodos o en su defecto sacrificar la vida útil de la batería al lograr recargas en períodos cortos de tiempo.
Las baterías que se emplearon en un inicio estaban constituidas de plomo – ácido, estás otorgaban entre 6 y 12 voltios especificando una autonomía de 100 km. Actualmente estás no proporcionan energía al motor eléctrico de propulsión de un vehículo.
Las de níquel y cadmio se emplean en la industria automotriz a pesar de tener un alto costo en el momento de su fabricación, razón para que no sean la mejor opción para la movilidad eléctrica, su ciclo de vida se maneja entre las 1500 a 2000 cargas y descargas, estimando una densidad de 40-60 Wh/Kg; esto implica que se necesita de cierto cuidado específico.
Entre las ventajas de este material se citan la gran fiabilidad y técnicas de reciclado total. Como desventajas el alto costo de adquisición, efecto memoria, contaminante y envejecimiento prematuro con el calor.
Las baterías de Níquel-hidruro metálico (NiMh) se encuentra dentro de los tipos de baterías para coches eléctricos, esta es una de las más usadas por los fabricantes de vehículos híbridos por establecer un ciclo de vida un poco limitado entre los 300 y 500 ciclos de carga y descarga con una densidad de 30-80 Wh/Kg y un elevado mantenimiento.
Se indican como ventajas la reducción del efecto memoria en relación con las baterías de níquel-cadmio, además de eliminar el cadmio (un metal tóxico), sin embargo mantiene desventajas como menor fiabilidad, no aguanta fuertes descargas, menor resistencia a altas temperaturas y menor resistencia a altas corrientes de carga.
La evolución tecnológica involucra el desarrollo de otras alternativas y se introducen las de Ion-litio (LiCoO2), siendo un tipo de batería de reciente creación con el doble de densidad energética que las de níquel-cadmio, a pesar de tener un tercio de su tamaño. Se establece según especificaciones un ciclo de vida entre las 400 a 1200 cargas y descargas, una densidad de 100-250 Wh/Kg y sin necesidad de mantenimiento.
Como ventajas se citan la alta densidad energética, menor tamaño, peso ligero, alta eficiencia y sin efecto memoria. Sin embargo se consideran desventajas como el alto costo de producción, fragilidad, precisan de un circuito de seguridad y de un almacenaje cuidadoso.
Las baterías de Ion-litio con cátodo de LiFePO4 ofrecen una de las ventajas más apreciables, no utilizan cobalto, lo que les da mayor seguridad al ofrecer una mayor estabilidad por su gran cantidad de hierro, se especifica un ciclo de vida mayor de entorno a las 2000 cargas y descargas con una densidad de 90-100 Wh/Kg y sin mantenimiento.
Al parecer estás otorgan grandes ventajas como indican los fabricantes al mencionar que son seguras, estables y potentes. Considerando esto se indica que mantiene ciertas desventajas al señalar la menor densidad energética y mayor costo.
Entre las últimas generaciones de baterías se cuenta con las de polímero de litio (LiPo), estas se emplean en coches eléctricos, las de polímero de litio (una variación de las de ion-litio) cuentan con una gran densidad energética y potencia, además de ser ligeras, eficientes y sin efecto memoria. Se establece un ciclo de vida por debajo de las 1000 cargas y descargas, una densidad energética de 300 Wh/Kg y sin mantenimiento. Si esto es fiable, se considera como ventaja que son ligeras y eficientes así como desventajas el alto precio y ciclo de vida menor.
La batería ZEBRA, también llamadas de sal fundida, trabajan a 250ºC y tienen como electrolito cloro aluminato de sodio triturado. Es una batería compleja, de mayor contenido químico, pero que consigue unas características de energía y potencia interesantes. En desuso, el electrolito se solidifica, por lo que necesita un tiempo de fundición que puede llegar a ser de dos días para que alcance la temperatura optima y ofrezca plenamente su carga. Tienen el mejor ciclo de vida de todas las baterías, pero requieren ocupar mucho espacio y su potencia es baja.
La batería de aluminio-aire considerada como pilas de combustible por la necesidad de sustituir los electrodos de metal gastados por unos nuevos. Con una capacidad de almacenamiento de hasta diez veces más que las de tipo Ion-litio y una densidad energética fuera del alcance del resto, este tipo de batería no ha tenido una buena aceptación comercial debido a sus problemas de recarga y de fiabilidad. Se encuentran en fase experimental.
Una de las últimas baterías que se fabrican son las de Zinc-Aire, desarrolladas por una compañía suiza, y en fase experimental, pero más avanzada que las de Aluminio-Aire, con esto se entiende que la investigación no se detiene y se pretende disminuir los costos de producción, reducir la contaminación y lograr una autonomía superior a las originales. Para su funcionamiento estas baterías necesitan el oxígeno de la atmosfera para generar una corriente, con esto se obtiene un alto potencial energético, fiabilidad y almacenamiento. Se indica que son capaces de almacenar el triple de energía que las de Ion-litio en el mismo volumen y con la mitad del coste. Según algunos expertos, el zinc se posiciona como el combustible eléctrico del futuro.
En fin, la evolución tecnológica en el campo automotriz tiene un reto importante, disminuir la contaminación que producen los vehículos actuales, buscar alternativas de movilidad que no contaminen el planeta y lo más importante que esté al alcance de todos.
AUTORES:
Mg. Jorge Ramos / Mg. Edison Criollo
Docentes de la Carrera de Mecánica Automotriz
