Visite un enclave pudiente en California como La Jolla o uno supertecnológico como Mountain View y estará asomándose al futuro. Al futuro del automóvil, queremos decir.
Uno de cada dos automóviles que se ven en la calle es un Tesla, un Nissan Leaf, un Toyota Prius o alguno similar. Los vehículos híbridos y eléctricos se entremezclan perfectamente con el tráfico regular y muchos negocios, centros comerciales y hogares tienen instalados puntos de carga.
Si los fabricantes de carros eléctricos logran abrir sus horizontes este es el futuro que tendremos en algún momento. Y están poniendo mucho dinero para que eso sea una realidad. La pregunta es: ¿es fácil extender las demandas de ciudades pequeñas a todo un país?
En California, la empresa Tesla Motors de Elon Musk presentó hace poco sus planes para instalar una enorme fábrica de baterías en un lugar sin especificar del sudoeste de Estados Unidos (que es objeto de un animado debate). Se calcula que esta llamada “gigafactoría” costará US$5.000 millones y fabricaría baterías de iones de litio de 500.000 autos para el 2020, lo que supone que hará cada año lo mismo que se produjo en todo el mundo en 2013.
Pero algunos creen que el plan de Tesla será obsoleto para cuando la fábrica esté en funcionamiento. Phil Gott, director ejecutivo de planificación de IHS Automotive, cree que el ambicioso plan de Tesla es “posiblemente prematuro”. Se están desarrollando nuevas tecnologías para solucionar lo que los expertos dicen que es uno de los mayores factores limitantes para los vehículos eléctricos.
El problema que afrontan estos coches es que las baterías son grandes y pesadas y por eso solo se pueden instalar un número limitado. El Tesla Model S, por ejemplo, tiene un kit de baterías de aproximadamente 2 metros de longitud por 1,2 metros de ancho, que se instala de manera horizontal en el suelo.
En el mejor de los modelos, esto da una autonomía de unos 482 km. El Nissan Leaf logra unos 128 km. Además de eso, la carga es un proceso mucho más lento que simplemente llenar el depósito de gasolina.
Entonces, ¿cómo se pueden fabricar baterías mejores? La batería más básica contiene un electrodo positivo y otro negativo, un separador y un electrolito. Los electrodos pueden ser de muchos materiales diferentes y las distintas combinaciones de materiales permiten que se almacene distinta cantidad de energía. Sin embargo, la vida de la batería y las características de seguridad cambian según cambian los materiales, así que siempre es necesario llegar a un acuerdo.
Las baterías de iones de litio son populares, pero han estado involucradas en incendios de aviones y su transporte está restringido. Cualquier elemento más reactivo o inestable podría ser peligroso. Sin embargo, dar con la combinación correcta podría dar enormes beneficios.
Los últimos avances son parte de una larga línea de mejoras en la que se trabaja desde hace décadas. Primero había baterías de plomo-ácido, del tipo que todavía se utiliza comúnmente en los automóviles; estas son enormes.
Después, quizá recuerde las baterías NiCad (níquel-cadmio). Eran las baterías recargables que anunciaban una nueva era de tecnología portátil: computadoras, teléfonos y similares, al igual que los coches a control remoto de nuestra infancia.
Luego vinieron las baterías NiMH (níquel hidruro metálico) con aproximadamente el doble de capacidad o densidad de energía. Ahora, los dispositivos modernos y los automóviles eléctricos están impulsados por baterías Li-ion o iones de litio.
Y preparémonos para que la tecnología de las baterías tenga nombres cada vez más complicados: LiNiMnCo (óxidos de litio-níquel-manganeso-cobalto), por ejemplo. Estos materiales tienen propiedades complejas y el trabajo actual es averiguar no solo por qué funcionan estos materiales, sino también cómo funcionan exactamente: la física básica de los electrones que se mueven alrededor de estos materiales.
“En Argonne estamos trabajando con materiales que pueden duplicar la densidad actual de energía disponible para baterías”, dice Daniel Abraham, científico de materiales del Laboratorio Nacional de Argonne, en las afueras de Chicago, EE. UU. “Nosotros soñamos o imaginamos los tipos de materiales con los que nos gustaría trabajar y después intentamos sintetizar los materiales en el laboratorio”.
Actualmente, las baterías que más interesan son de litio-aire, o más apropiadamente, litio-oxígeno, además de baterías de litio-azufre. Las baterías de litio-oxígeno, si se logra que funcionen bajo todas las condiciones, serán una mejora exponencial respecto las baterías actuales de iones de litio. “En este momento es un campo muy activo”, comenta Abraham.
En efecto, Volkswagen hace poco dio a entender que está investigando las baterías de litio-aire. No han revelado qué combinación precisa de químicos y materiales están utilizando, ya que continúa el trabajo de desarrollo. Los ingenieros de la compañía ni siquiera dirán si la tecnología fue probada en carros o si está todavía en una fase de “banco de pruebas de laboratorio”.
Pero aunque la tecnología tiene un potencial revolucionario, los desafíos técnicos de fabricar una batería de litio-aire que funcione de forma regular, fiable y segura, y más que nada durante periodos extensos, son grandes. Hasta ahora, se ha demostrado que los electrodos son inestables.
Sin embargo, los laboratorios de todo el mundo están trabajando en el problema intentando superar las desventajas. La esperanza es que el mayor énfasis en estas tecnologías “más allá de los iones de litio” asegurará un progreso más rápido en su desarrollo, y a largo plazo lograrán que los coches sean más rápidos y puedan viajar más lejos.
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