NeoFronteras

Avances en baterías

Área: Medio ambiente, Tecnología — Lunes, 10 de Junio de 2013

Se producen nuevos avances en baterías que permiten vislumbrar un futuro mejor, más ecológico e independiente de los poderosos.

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Fuente: ZSW.

Una manera de cambiar el mundo a mejor es inventando mejores baterías. Con mejores baterías las energías alternativas serían más fiables, automóviles eléctricos tendrían una gran autonomía y podríamos incluso desenganchar nuestras casas de las redes eléctricas. Pero la realidad es que la capacidad de almacenamiento de energía por kilogramo de las baterías actuales es muy baja y encima después de un determinado número de ciclos de carga hay que tirar dicha batería a la basura (o reciclarla).
Se trabaja en diversos frentes para resolver estos problemas. A continuación vamos a ver algunas de las propuestas más recientes.

La primera propuesta proviene del centro de investigación alemán ZSW. Según su nota de prensa han mejorado las baterías de ion-litio actuales hasta conseguir los 10.000 ciclos de carga y aún así retener el 85% de la capacidad de las mismas [1] . Eso significaría que un automóvil que recargase todos los días sus baterías podría seguir funcionando con las mismas durante más de 27 años.
Algo así permitiría hacer despegar a los autos eléctricos en el mercado si el precio no fuese muy alto. El problema actual es que incluso después de comprar un coche eléctrico, que ya de por sí es muy caro, hay que ir sustituyendo las baterías cada cierto número de años.
También serían muy útiles estas baterías en los ordenadores portátiles y otros dispositivos como teléfonos celulares, reproductores autónomos de música, etc. Es casi milagroso que la batería de un portátil todavía funcione al cabo de tres años.
La mejora en esta tecnología parece provenir de un mejor diseño de los electrodos, pues aguantan mejor los cambios de volumen producidos por los ciclos de carga/descarga y esto les proporciona una mayor longevidad.
En las nuevas baterías la densidad de potencia es también bastante aceptable pues se consiguen los 1100 vatios por kilogramo.
Se espera que pronto estén en el mercado.

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Fuente: Yanguang Li, Stanford University .

Por otro lado, investigadores de la Universidad de Stanford han conseguido avances en baterías de zinc-aire [2], [3]. En este tipo de baterías se usa oxígeno y con ello se ahorra peso, pues se toma o se devuelve a la atmósfera dependiendo del ciclo de carga.
Según los investigadores hay demanda de baterías baratas y seguras y esta batería podría ser una alternativa de bajo costo a las de litio. Este tipo de baterías están ya comercializadas para cierto tipo de aplicaciones específicas en donde la seguridad es importante, como en telecomunicaciones o en medicina.
El problema de este tipo de batería es su baja densidad en el almacenamiento de energía, aunque es más barata. Otro problema es el limitado número de ciclos de carga.
En este tipo de batería el zinc suele estar disuelto en un electrolito alcalino y reacciona con el oxígeno atmosférico para formar óxido de zinc y energía. Durante la recarga se libera ese oxígeno a la atmósfera y se vuele a obtener zinc.
Este grupo de investigadores ha desarrollado electrocatalizadores no provenientes de metales preciosos que producen una actividad catalítica alta y una alta durabilidad de los electrolitos alcalinos de la batería.
Una combinación de óxido de cobalto y de hidróxido de níquel-hierro es la que permite a estas baterías de zinc-aire alcanzar una alta eficiencia y tener una densidad de energía que es el doble de las baterías de ion-litio tradicionales.
En el laboratorio se ha podido comprobar un buen comportamiento en el número de ciclos de carga, pues mantienen la misma carga al cabo de varias semanas.

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Fuente: Oak Ridge National Laboratory.

Científicos del departamento de energía del Oak Ridge National Laboratory han conseguido diseñar y probar una batería de litio-azufre de estado sólido que tiene 4 veces la densidad de energía de las baterías convencionales de ion-litio [4], [5].
Una de las ventajas de esta batería es que el azufre es un elemento abundante de la corteza terrestre y es barato, aunque puede ser inflamable.
Incluso este tipo de batería ayudaría ha deshacerse el azufre que se produce en diversos procesos industriales y que no se sabe qué hacer con él. Se puede decir que el azufre es prácticamente gratis.
La idea de partida era modificar las baterías de azufre de electrolito líquido ya existentes desde hace más de un siglo, pero conseguir una versión de estado sólido. Por un lado el electrolito líquido ayuda a conducir los iones, pero limita la vida de la batería por el otro. Así que han probado con abandonar totalmente esta vía líquida y pasar a la sólida creando un tipo de batería totalmente nueva en el proceso.
En este caso el cátodo es rico en azufre y el ánodo en litio. El electrolito es sólido. Con esto se consigue una alta capacidad, se reduce el coste y se aumenta la seguridad si se compara con las baterías de ion-litio convencionales. El voltaje producido es la mitad.
En concreto se consiguen los 1200 mAh (miliamperios hora) por gramo después de 300 ciclos de carga a 60 grados centígrados, mientras que en las de ion-litio convencionales se alcanzan los 140-170 mAh.
Al eliminar el electrolito líquido se reducen los riesgos de incendio asociados a ellos debido a su inflamabilidad.

Estos avances y otros similares permiten vislumbrar un futuro en el que se almacene localmente la energía obtenida mediante paneles solares y aerogeneradores. Comunidades de vecinos, barrios, pueblos o ciudades podrían abastecerse de energía gracias a fuentes alternativas [6].
Generalmente se usan generadores de gas natural para los picos de demanda o se bombea agua a altura durante las horas de bajas demanda. Estos métodos parecen bastante económicos comparados con las baterías, pero no siempre es así.
Ya se están instalando baterías (convencionales e innovadoras) para estas y otras aplicaciones. Así por ejemplo, en una torre de 58 pisos de Manhattan se ha instalado una batería de 2 megavatios hora capaz de proporcionar 550 kilovatios de potencia durante las horas de mayor demanda. Similares instalaciones se están colocando en otros edificios, cadenas de hoteles, etc. El ahorro (al parecer millonario) se produce debido a que proporcionan potencia adicional durante las horas de mayor demanda, por lo que el contrato con la compañía eléctrica se hace a menor potencia.
También se usan para proporcionar alimentación segura y estable a servidores de Internet. Otro uso es el tener un generador propio en la compañía o empresa y con él cargar las baterías que proporcionan energía según la demanda. La amortización se produce al cabo de pocos años.
La situaciones que se dan tras terremotos, huracanes o tornados ya hacen que estos sistemas de apoyo sean imprescindibles, sobre todo si están basados en paneles solares.
Quizás la esperanza más ilusionante es que los poseedores de una casa podrán autoabastecerse de corriente eléctrica usando paneles solares y pequeños aerogeneradores gracias al uso de baterías. Los números empiezan a cuadrar.
¿Ha llegado el futuro? El plan de la Unión Europea de imponer aranceles a los paneles solares chinos importados, cuando permite deslocalizar cualquier otra industria, así lo parece indicar. ¿Es un plegamiento ante las compañías eléctricas que ven peligrar su negocio? Quizás los numerosos expolíticos que se sientan en sus consejos de administración nos lo puedan aclarar si no están muy ocupados con su tren de vida.

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12 Comentarios

  1. Albert:

    No entiendo la frase:
    “En las nuevas baterías la densidad de potencia es también bastante aceptable pues se consiguen los 1100 vatios por kilogramo”
    Las baterías almacenan energía, no potencia, ¿tal vez quiere decir 1100 Watios-hora?

  2. Nemo:

    Se dice que se imponen estos aranceles por dumping comprobado; no sé si es verdad. No sé si será posible desconectar los edificios de las redes eléctricas; para eso hay exigencias y obstáculos legales bastante severos, en la edificación y mayormente en la urbanización. Sí es posible la producción y consumo propios complementarios. Se supone que a partir de 2020 los edificios nuevos habrán de ser de emisiones de CO2 casi nulas, según directivas UE ya aprobadas. Hace días comentamos las posibilidades de almacenamiento de energía gravitatoria en usos estáticos. Sería bueno saber el rendimiento global esperable de un sistema motor/alternador para compararlo con las baterías; desde luego su duración sería enormemente mayor.

  3. NeoFronteras:

    Albert:

    En la nota de prensa se dice lo siguiente:

    “the cells have a power density of 1,100 watts per kilogram”

    Estrictamente se dice eso. Obviamente las batería no “almacenan” potencia, pero la potencia que pueden suministrar es importante.
    Si se requieren 200 caballos de potencia para alimentar un coche eso son 147 kw de potencia. Si ese dato es cierto entonces bastan 134 kilogramos de baterías para ello, algo que es aceptable. Pero no lo serían 300 ó 500 kilogramos.
    De nada sirve una batería que almacene mucha carga (energía medida en julios o en otras unidades) si sólo lo puede suministrar a una potencia muy baja. Se necesita potencia para acelerar un auto.
    Podría ser un error, pero es difícil pensar en una institución alemana que permita ese tipo de error.

    Las baterías ion-litio convencionales tiene una densidad de energía de 100–265 W·h/kg (0,36–0,95 MJ/kg) y si lo multiplicamos por 4 salen unos 1000 W·h/kg.

  4. tomás:

    Alguna vez, creo recordar, se ha hablado aquí de una especie de híbrido “condensador-batería” que permitiría aunar las propiedades de ambos, es decir, en realidad disponer de una gran potencia cuando se deseara, lo que en vehículos significaría una gran aceleración; ¿hay algo sobre eso?

  5. Miguel Ángel:

    Un aspecto positivo de las baterías eléctricas es el modo en que entregan su potencia: en lenguaje corriente podemos decir que la entregan de golpe desde el principio, a diferencia de los motores convencionales de gasolina o diesel en los que la potencia es pequeña cuando están a pocas revoluciones por minuto, después asciende dentro de un rango de revoluciones y, superado este rango, la potencia vuelve a decaer.

  6. PETRUS:

    Los impopulares aranceles, se supone, tratan de proteger a los fabricantes del propio país de la competencia desleal de quienes fabrican en condiciones muy diferentes. Si no se se les protege, el consumidor comprará los productos más baratos y los fabricantes europeos, sujetos a gastos de mano de obra e impuestos muchos mayores, dejarán de fabricarlos. Se perderá con ello el tejido industrial ( ya está perdido en gran parte, basta visitar los polígonos industriales semiabandonados )y a continuación China u otro país podrán vender sus manufacturas, ya sin competencia alguna, al precio que les venga en gana. Desastroso panorama el que nos espera en Europa sin aranceles. Ya lo estamos viviendo ahora, que han desaparecido muchas pequeñas empresas y fabricantes, emigrados a países baratos dede hace bastantes años o hundidos por la competencia … y parece que nadie quiere verlo.

  7. NeoFronteras:

    El tema se sale un poco del hilo científico, pero ya puestos…
    Sí, gracias a los honrados políticos se va a proteger la industria local fotovoltaica. Se pondrán aranceles brutales a la importación de paneles chinos, aunque muchas de esas empresas basen su negocio en esa importación precisamente.
    Todos sabemos que detrás de cada esquina hay una empresa europea fabricante de paneles solares que da trabajo a miles y miles de trabajadores. ¿Cómo no las habíamos visto antes?
    Sin embargo la industria del calzado, de los juguetes de la electrónica y de multitud de otros productos no parece que merezcan la atención de los políticos para ser protegidas. Es decir, paneles sí, todo lo demás no. Repito: paneles sí, todo lo demás no.
    El hecho de que los paneles además nos ahorren el importar combustibles fósiles parece que tampoco se tiene en cuenta.
    Estaría bien que se protegiera la producción local, se evitara la deslocalización y con ello se impidiera el consumo de productos fabricados con mano de obra esclava y sin protección del medio ambiente, pero a nuestros políticos sólo parece que les interesa el asunto de los paneles. ¡Qué cosas!
    La sospecha es que se trata de proteger al oligopolio de las empresas energéticas para que no haya autoconsumo solar.

    En España se dan además cosas muy curiosas, casualidades como que algunos “ex-políticos” terminen en el consejo de administración de una energética (o provengan de ella) con un gran sueldo:

    Felipe González -> Gas Natural Fenosa
    Narcís Serra -> Gas Natural Fenosa
    José Mª Aznar -> Endesa
    Elena Salgado -> Endesa
    Miquel Roca -> Endesa
    Luis de Guindos -> Endesa
    Pedro Solbes -> Enel
    Miguel Boyer -> Red Eléctrica
    Luis María Atienza -> Red Eléctrica
    José Folgado -> Red Eléctrica
    Arantxa Mendizábal -> Red Eléctrica
    María de los Ángeles Amador -> Red Eléctrica
    José Luis Olivas Martínez -> Iberdrola
    Ángel Acebes -> Iberdrola
    Ana Palacio -> Hidroeléctrica del Cantábrico

    Pero eso debe ser por los grandes conocimientos que tienen sobre ingeniería, lenguas extranjeras, administración de empresas, etc. Además, seguro que asisten a las reuniones todos los días y trabajan duro para conseguir ese sueldo. Curioso los extraños compañeros de cama creados, por cierto.

    El pago de favores debidos sólo es una sospecha de conspiranoicos, una sucia mentira y, además, Bruto es un hombre honrado.

  8. Miguel Angel:

    Hombre, Neo, ¿cómo puede decir esas cosas?…si muchos recordamos el espléndido acento tejano del que hacía gala Aznar en sus entrevistas con Bush. Todo un lujo:

    http://www.youtube.com/watch?v=GCApXTDdoEA

    Mientras la mitad de los diputados carecen de estudios universitarios, ahí tenemos el caso de ese joven físico español del que se hablaba hace cosa de un mes: con un expendiente extraordinario y premiado en Europa, su proyecto de investigación no obtuvo respaldo alguno en Apaña o España, no sé.

    No me convence ni me puede convencer esta parodia que tenemos montada a la que llamamos democracia y que apesta a Neolítico (recordemos que no fué hasta el Neolítico cuando empezó todo este chanchullo de las clases sociales, los poderosos, los compadreos y los abusos).

  9. Miguel Angel:

    Parece que nos hemos afiliado a la “doctrina de la excelencia de la democracia”…y pobre de aquel que se atreva a cuestionarla porque corre el riesgo de que enseguida se piense que es anarquista o militante de la ultraderecha.
    A diferencia de la Ciencia, en permanente desarrollo y sometida siempre a revisión-refutación, la doctrina de la democracia asume que no sólo no se ha inventado un sistema mejor de gobierno, sino que además es imposible. ¡Ya tenemos la Verdad absoluta, diáfana e irrefutable!

    Ahora sólo nos queda implantar la milonga en otros campos y ¡a disfrutar! Ya me estoy imaginando a los pacientes tan felices en la antesala del quirófano cuando les expliquen que el neurocirujano no va a poder operarles porque se está tomando una copa (subvencionada como en el Congreso de los Diputados), pero que les va a atender un primo del cirujano que, aunque no ha estudiado Medicina, está dispuesto a actualizarse en un par de tardes al más puro estilo Zapatero.

    Neo ya ha comentado en alguna ocasión acerca de otros despojos que acarrea la democracia: se vota por ideología y no por el programa y, si se vota por programa, no se cumple. Mi crítica ya sabéis que va un poco más lejos porque no comulgo en absoluto con este sistema en que tiene que haber ganadores y vencidos, ¿no puede ganar todo el mundo?

    Algunos detestamos la ideologías:

    La ideología conservadora o “de derechas” me parece indiscutiblemente amoral en su planteamiento porque pretende y fomenta la perpetuación de las clases sociales y la explotación (o mejor, masacre) de los recursos sin pensar en la generaciones venideras con tal de que se siga elevando el PIB y se siga retroalimentando ese estúpido consumismo que, invariablemente en todos los paises, se ha visto acompañado de un descenso en la Felicidad Interior Bruta.

    Tampoco comulgo con la ideología progresista o de izquierdas, porque no deja de ser una ideología y tampoco me parece viable en el sistema actual apostar únicamente por los derechos de la clase obrera: ¿quién querría ser el empresario si todos los derechos favorecen al obrero?

    Hasta aquí la crítica destructiva, ahora una propuesta de solución: el “Unionismo”, entendido como el proyecto de un esfuerzo colectivo de TODOS los paises para favorecer a TODOS los ciudadanos…sí, tal vez sea un soñador, pero como decía John Lennon “no soy el único, espero que algún día te unas a nosotros y el mundo será uno” (un fuerte abrazo para Pocosé que hace poco posteó el “Imagine”). Y no, Lennon no es el único, añadamos a la lista a Carl Sagan, a Robert Wright, a muchos de los pensadores de la Ilustración… o al presidente de Uruguay, José Mújica, posible candidato a premio Nobel de la Paz, que me cautivó con su discurso en “Los desayunos de la dos” hablando del esfuerzo mundial colectivo o del sinsentido del culto al dinero que convierte al rico en un mendigo que nos dispone de tiempo para dedicarse a ser feliz. La entrevistadora le comentó en un parte de ocasiones que estaba acostumbrada a entrevistar políticos y que el caso suyo era completamente atípico (por desgracia):

    http://www.youtube.com/watch?v=aaLCZ14qwF4

    Os recomiendo que no os la perdaís.

  10. tomás:

    Gracias por el envío, querido amigo Miguel Ángel. He podido escuchar al único tipo de político al que abrazaría por su sencillez, su humildad, su preocupación por las gentes sin recursos vitales. ¿Como es posible que el mundo no sea tal y como el desea? Me ha iluminado su pensamiento de que cuando gastamos, no compramos con dinero, sino con el tiempo de nuestra vida. Es una verdad fundamental.

    Claro que eres un soñador, pero ¿qué tiene de malo serlo? Desear y esperar un mundo mejor es en lo que debiéramos pensar todos. El absurdo acaparar, el criminal -sí, criminal- “toma el dinero y corre a un paraíso de opacidad” de tantos y tantos políticos, el canallesco “undargarinear” (y que me perdonen todos los que así se apelliden menos uno), que la casa real no haya tomado desde hace tiempo una posición radical; todas esas cosas me hacen estar entre los indignados, entre los que no se sienten, ni de lejos, representados por esta caterva de políticos, entre los que no creen en esta democracia.
    Estoy pensando que no estaría de más una definición internacional del sistema democrático, como se redactaron unos derechos humanos, para que no se pudiera decir de un sistema que es democrático cuando es una alternante dictadura, que ni siquiera cumple el mandato constitucional de obligada democracia interna, según el artículo 6, en los partidos.

    Bueno, lo dejo, porque no acabaría. Cuéntame entre los tuyos y recibe un fuerte abrazo.

  11. Pocosé:

    Pocosé:
    15 Mayo, 2013 @ 5:38 pm
    Siendo ya tan evidente que se nos están meando encima y sin reparo alguno en mostrarnos sus partes pudendas, tanto los auténticos poderosos como sus títeres políticos. ¿Como es posible que tantos sigan creyéndolos, cuando con hipócrita desfachatez nos dicen que se trata de un inevitable fenómeno meteorológico?.
    Que difícil resulta encontrar un pequeño resquicio para la esperanza e incluso para hacer mínimamente constructivo al pesimismo.

    Gracias pues Miguel Ángel por este resquicio de esperanza.
    Haber si por este lado del charco se deciden unos cuantos “Múgicas” a saltar al ruedo, “haberlos haylos”.
    Utópicos abrazos para todos.

  12. Miguel Angel:

    Mis queridos tomás y Pocosé:

    Es un placer felicitaros por vuestros comentarios, vuestras palabras nos servirán de aliento e inspiración a otros y de eso se trata.
    Estoy totalmente de acuerdo con tomás, y a mi amigo Pocosé quiero decirle que en sus propias está ese requicio para la esperanza que tanto demanda, porque es verdad, haberlos, haylos y como decía Becquer:

    “..mientras el corazón y la cabeza
    batallando prosigan;
    mientras haya esperanzas y recuerdos
    ¡habrá poesía!”

    Poco debe amedrentarnos nadar contracorriente cuando sabemos que río abajo hay una cascada muy sospechosa. También Galileo, Miguel Servet, Darwin, Einstein y tantos otros nadaron a contracorriente y ahora les rendimos tributo.

    Pero la madre de las sinrazones es que un personaje capaz de pasarse años buscando el Arca de la Alianza o el martillo de Thor para beneficiarse de sus supuestos poderes mágicos, pueda ganar unas elecciones democráticas en Alemania, autoproclamarse “Fúhrer” y acabar liándola muy gorda.
    Lo digo porque parece que hay cosas que no cambian y ahora me viene a la memoria el caso del presidente chileno Sebastián Piñera que con motivo del rescate de los mineros que quedaron atrapados, y con medio mundo pendiente de sus palabras, no se le ocurre otra cosa que empezar su discurso diciendo algo así como que era el día señalado porque los mineros eran 33 y justamente llevaban 33 días sepultados, ¡ahí queda eso!, y todo ello con la sonrisa bien puesta mostrando la blancura de su dentadura postiza, por aquello de que la imagen y la pose no puede faltar en todo buen político que se precie…¡qué no falte la forma, aunque el fondo brille por su ausencia!
    La frasecita está a la altura de una de las perlas de Zapatero: “la Tierra es…del viento”. Pura sabiduría, amigos.
    Y como colofón tenemos al presidente de Corea del Norte que adereza su gobierno del Pleistoceno con una obsesión, eso sí muy coherente, por el número 9…perdonadme por el siguiente enlace porque un poco de miedo si que provoca:

    http://www.elmundo.es/elmundo/2013/04/05/internacional/1365177155.html

    Podría ser un buen fichaje para “Cuarto Milenio” el figura éste.

    Abrazos sin superstición, amigos.

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