Fins quan així?

Roa Zubia, Guillermo

Elhuyar Zientzia

Els enginyers no utilitzen boles de cristall. No poden dir quan inventaran un nou i revolucionari tipus de bateria. No obstant això, tenen una gran esperança amb els avanços d'automoció. "Si el canvi ve, vindrà d'allí", diuen. La indústria de telèfons mòbils està esperant que s'aprofitin d'aquests avanços, igual que fins ara s'ha aprofitat de la recerca de les bateries dels telèfons.
Fins quan així?
01/07/2009 | Rosegui Zubia, Guillermo | Elhuyar Zientzia Komunikazioa
(Foto: Steve Dean)

"Els comercials d'electrònica ens retreuen als investigadors de bateries que volen comercialitzar nous productes i que no poden, perquè les bateries no ho permeten", afirma Miguel Bengoetxea, investigador de CIDETEC-IK4, expert en bateries. I quan li pregunten quan canviarà la situació, respon: "Aquesta és la pregunta que es fan tots els experts".

Després de més de quinze anys d'història, no s'ha produït cap revolució en les bateries. Si això és molt o poc temps, és una valoració per enfocament, però és clar que per al mercat de l'electrònica en contínua renovació és molt llarg.

En les primeres bateries d'ió liti comercialitzades en 1991 l'ànode estava fabricat en coc, però per a dos anys el grafit va substituir al coc. No obstant això, des de llavors no hi ha hagut canvis revolucionaris.

S'han produït alguns canvis, millores sobre el mateix model. Sobretot, han optimitzat l'espai interior de la bateria, introduint càtodes i ànodes que requereixen menys espai, paper de separació més fi, etc. I també han provat nous materials per als càtodes, que ofereixen major seguretat, però amb menor densitat energètica.

Però els experts esperen grans millores. Bengoetxea creu que sí, és a dir, que la revolució vindrà. "Els que investiguem bateries tenim l'esperança que en un parell d'anys es produeixin grans canvis; en definitiva, vivim i creiem en això. Però creiem que el canvi vindrà del sector d'automoció".

Miguel Bengoetxea (esquerra) i Oscar Miguel, investigadors de CIDETEC-IK4.
(Foto: Guillermo Roa)

Cotxes elèctrics

Pot ser una conseqüència de la crisi econòmica. Ha tingut una gran influència en el sector de l'automoció i la crisi del General Motors ha estat un clar exemple. I contra això, els governs han ficat i ficaran diners per a reactivar el sector. I han invertit part dels seus diners per a donar una embranzida als cotxes elèctrics --o híbrids–. "Volen veure els resultats", diu Bengoetxea.

"Fins fa un any es parlava sobretot de piles d'hidrogen en el món dels cotxes nous", afirma Oscar Miguel, cap del departament d'Energia de CIDETEC-IK4. "Però en l'actualitat la situació ha canviat. En l'àmbit de les bateries, el major avanç s'ha produït en la recerca dels telèfons mòbils". Desenvolupament de bateries d'ió liti. Al principi eren cars i no tenien gran capacitat. Però els telèfons mòbils oferien el que necessitaven. Una sola bateria d'ió liti substituïa a tres de níquel cadmi. Ara són barats i han arribat a les característiques que exigeix un cotxe: proporcionen una intensitat d'unes miliamperios per hora i una energia d'uns watts per quilo de bateria. El tipus de bateria és el mateix en telèfons mòbils que en cotxes elèctrics.

De fet, la recerca dels cotxes elèctrics s'ha avançat molt gràcies a l'estudi de les bateries d'ió liti, més elèctriques i híbrides. Els últims models tenen ja unes característiques idònies per al seu ús en viatges curts. S'ha estudiat molt bé els quilòmetres que recorre diàriament un conductor de la ciutat i com canvia l'energia que se li demana al cotxe. Però encara els cotxes elèctrics tenen una autonomia limitada i no són aptes per a viatges llargs.

Càrrega de la bateria

Les bateries dels cotxes elèctrics es carreguen des d'un endoll. També es poden carregar endollats a la xarxa de casa, per exemple en el garatge.
Nicki Dugan

Un altre repte a superar és que una de les majors limitacions dels cotxes elèctrics és la velocitat de càrrega de les bateries. Encara la càrrega és lenta. Els fabricants estan fent grans esforços per a baixar d'unes tres hores i en alguns casos ho han aconseguit. No obstant això, una hora més tard sembla que és massa lent, cal tenir en compte que els cotxes de gasolina només triguen cinc minuts a omplir el dipòsit.

No obstant això, la solució no són bateries que es carreguen molt ràpid. Amb bateries petites, de telèfons mòbils, no es demana. La càrrega es realitza en un interval d'hora i mitja aproximadament, no sent prioritari per al mercat reduir aquest temps. Una de les raons és que han dissenyat un sistema de càrrega especial perquè no es carregui a la mateixa velocitat en tot moment. A primera hora es carrega aproximadament el 90% de la bateria del mòbil a una intensitat molt elevada. A partir d'aquí la càrrega és més lenta. D'aquesta manera, respon a una emergència, ja que encara que el temps de càrrega sigui escàs, la bateria funciona correctament en poc temps.

Per descomptat, la bateria d'un telèfon és més petita que la d'un cotxe i el seu ús també és diferent. I no obstant això, l'objectiu dels enginyers no és aconseguir una tecnologia que permeti una càrrega ràpida. "Els experts estan més preocupats pel mètode de càrrega que per la tecnologia", afirma Miguel. "Si es pogués carregar en 5 minuts, caldria ficar una gran potència en aquesta càrrega. Potser necessitarien 80 kilowatios per hora i no hi ha xarxa elèctrica que la sustenti. La força de llum que utilitzem a casa és de 3 o 4 quilowatts per hora".

Per això, els experts busquen recarregar els cotxes elèctrics de nit o en trams de baix consum amb la potència que proporciona la xarxa domèstica. I sense preocupar-se del temps. Si la majoria utilitzarà el cotxe elèctric en el futur és molt important. "Si tots els usuaris tinguessin la necessitat de carregar el cotxe en un quart d'hora i s'endollessin en arribar del treball a casa, cremarien la xarxa elèctrica", afirma Miguel. "Hi ha estudis que demostren que la xarxa elèctrica actual té capacitat per a un milió de cotxes elèctrics sense necessitat de realitzar modificacions. L'única condició seria recarregar en hores de baix consum".

Futur pròxim

Bateries d'ió liti en un cotxe elèctric actual. Són l'adaptació de les bateries desenvolupades per a petits dispositius electrònics. Aquest tipus de sistemes ja proporcionen la intensitat i l'energia necessàries perquè un cotxe pugui funcionar a la ciutat, encara que hauran d'introduir millores per al seu correcte funcionament en viatges llargs.
Argonne National Laboratory

En els últims anys han invertit molt en la recerca de cotxes elèctrics i híbrids. Però encara els falta molt perquè siguin més abundants que els cotxes de gasolina, i això no sols passarà amb la millora de les bateries. Canvi de mercat.

Però també és necessari millorar les bateries. I els experts estan convençuts que la millora de les bateries per als cotxes heretarà el món de les petites bateries. Gràcies a això, el món dels telèfons mòbils i els ordinadors portàtils pot sofrir la revolució que espera. La recerca dels cotxes elèctrics retornarà el que li devia pel desenvolupament de bateries d'ió liti a la recerca de petites bateries amb una pròxima revolució tecnològica. Tal vegada.

Com serà la revolució?
Es poden fer bateries més petites, però en general el repte de grandària està ben superat. D'una banda, la grandària de les bateries dels dispositius electrònics ha disminuït considerablement, per la qual cosa els propis dispositius s'han convertit en habituals en el seu ús diari. D'altra banda, en l'àmbit dels cotxes també s'han reduït considerablement les bateries, tenint en compte que els primers cotxes elèctrics usaven bateries de plom i que el maleter complet havia d'estar ple de bateries, però avui no.
No obstant això, els experts esperen que la revolució vingui de nous materials. No saben d'on pot procedir (i els qui ho saben no ho reconeixeran fins a la seva comercialització). La revolució pot procedir del desenvolupament del grafè i dels nanomaterials semiconductors. O de polímers conductors. O de nous composites. Difícil de predir. I fins i tot coneixent el material revolucionari, és difícil predir quan ocorrerà. Però molts experts esperen que sigui en dos o tres anys. També els que posen diners per a la recerca.
Puente Rosegui, Guillermo
Serveis
Descripció
2009
Uns altres
032
Energia; Tecnologia; Materials; Transports
Article
Uns altres
Babesleak
Eusko Jaurlaritzako Industria, Merkataritza eta Turismo Saila