La disponibilidad de energía efectivamente utilizable ha iniciado un camino sin retorno que debe conducirnos a un modelo energético totalmente distinto del actual. De ello no cabe duda para todos aquellos que participan de alguna forma en este entorno.
No obstante, ese camino no es una vía de alta velocidad, sino más bien, de momento por lo menos, un trazado angosto con firme muy deteriorado y lleno de obstáculos a pesar de la cantidad de declaraciones triunfalistas, por ser suave, que podemos escuchar cada día. Uno de los problemas con los que se encuentra el avance de la aplicación eléctrica generalizada es el almacenamiento de la energía. Para no extendernos, centrémonos en la movilidad eléctrica aunque los conceptos son los mismos para todo tipo de aplicación.
Actualmente los vehículos eléctricos disponen de baterías con capacidad para recorrer unos 200 kilómetros aunque es cierto que algún fabricante, como Tesla, ya ofrece autonomías de 400 kilómetros. Ello se consigue mediante una conducción económica, centrada en la minimización de los esfuerzos del vehículo. Si decidimos mantener un ritmo más elevado, o bien circular por montaña a ritmo sostenido, la autonomía se reduce de forma importante.
El peso actual de las baterías que se usan en automoción es de unos 400 kg, frente a los 60/70 kg de peso del depósito de combustible de un vehículo convencional que permite una autonomía de entre 600 y 800 km, en función del consumo. Para entendernos y tratando de abusar lo menos posible de los números, un kg de gasolina contiene una energía de 12 kWh, mientras que un kilo de batería actual contiene 0,15 kWh. Y aunque hay que tomar en consideración el rendimiento de cada tipo de propulsión, que en el caso del vehículo convencional propulsado por combustible fósil es menor a efectos reales que el 20% y en el vehículo eléctrico es más del 75%, seguimos teniendo que ese kilo de combustible nos facilita 2,4 kWh de energía realmente aprovechada, mientras que el kilo de batería nos da 0,11 kWh. Es decir, 22 veces menos.
Ahí radica uno de los principales problemas que deben resolver las personas dedicadas a la ciencia y la ingeniería en este campo: aumentar la densidad de energía por unidad de almacenamiento. Porque si no lo conseguimos nos quedaremos limitados a los vehículos ligeros, quedando fuera los vehículos pesados y por supuesto la aviación comercial, que necesita 2.000 veces la potencia de un vehículo ligero. Es decir, necesitaría una batería de unas 400 toneladas para viajes de corto recorrido, como Palma-Madrid, o similares. Esto es totalmente inviable porque entonces ya no sería suficiente esa potencia, sino mucha más, y la cosa se complicaría mucho.
Otro aspecto a considerar es el coste de producción. Actualmente, el kWh de capacidad de batería cuesta unos 180 €. En los últimos diez años, el coste por kWh se ha reducido en un 90%, pero todavía es comparativamente caro.
Según un estudio publicado por Forbes, para el 2025 se esperan unos costes de entre 50 y 80 € por kWh de capacidad. Ello supone que seguirán siendo coches más caros que los de gasolina, aunque cada vez la diferencia se va reduciendo, como en todos los procesos industriales, y permitiría tener vehículos a precios comparables a los actuales de gasolina.
Las baterías actuales presentan una durabilidad limitada. Con el tiempo sufren un proceso de desgaste, que se refleja en una pérdida de capacidad efectiva de almacenamiento, hasta que llega un momento en que pierden totalmente esa capacidad. Quienes hayan tenido teléfonos móviles lo habrán constatado.
Algunas marcas proponen que, en lugar de comprar el coche y la batería, esta se alquila por una cantidad fija cada mes, y el fabricante se encarga de su sustitución cuando llega el momento. No obstante, esto no deja de ser una solución comercial, pero no técnica. Lo realmente necesario es mejorar su durabilidad, y esta también es una tarea pendiente para la ciencia y la ingeniería.
Finalmente, otro apartado que requiere mejoras, aunque en menor medida que los anteriores, es el calor que se genera en las baterías al ser solicitadas de forma intensa y la correspondiente pérdida de prestaciones efectivas, lo que en determinadas situaciones, como el despegue de un avión, puede suponer un problema.Hasta ahora, venimos hablando fundamentalmente de baterías basadas en litio. Pero existen proyectos, en fase de investigación básica, que proponen otros elementos y que podrían suponer mejoras cualitativas, como el proyecto basado en el silicio fundido que está llevando a cabo el MIT de Massachusetts (EE UU) que permitiría densidades de energía muy superiores y costes menores.
Asimismo, se habla relativamente poco de la pila de hidrógeno. En realidad, se trata de una solución comparable y competidora del sistema de almacenamiento mediante batería. En lugar de abastecer fundamentalmente la batería mediante conexión a red, lo hace a partir de una reacción química del hidrógeno con el oxígeno, obteniéndose energía y agua. Por tanto, se trata también, en el caso de movilidad eléctrica, de vehículos eléctricos 100% y cero emisiones, que en lugar de llevar una batería de alta capacidad, llevan un depósito de hidrógeno a presión, y el sistema de pila de combustible incorporado. También llevan una batería que permite almacenar la energía producida por la pila y transferirla al motor eléctrico, y la recuperada por el propio vehículo en frenadas o retenciones.
Este sistema de momento presenta unos costes más elevados que los eléctricos a batería que conocemos, y la dificultad de falta de red de suministro de hidrógeno para poder repostar con tranquilidad, pero no ha sido descartado.
Como podemos apreciar, la transformación del modelo energético implica grandes desafíos científicos y tecnológicos, que constituyen a su vez grandes oportunidades de mejora de nuestro bienestar y el del planeta.
