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Pila de combustible vs. baterías, la eterna lucha de intereses - Aston se apunta a la pila
¿Qué diferencia un coche de pila de combustible de uno eléctrico? En realidad, ambos son coches eléctricos, y lo único que les separa es cómo almacenan la energía antes de utilizarla. Es por ello que suena a chiste cuando el jefe de Aston Martin, Dr. Ulrich Bez, dice:
Esta tecnología [la de los vehículos eléctricos] no será verdaderamente útil al menos hasta el año 2020. El mundo real pondrá de relieve sus debilidades ... No es algo en lo que Aston Martin está trabajando, y no representan una verdadera alternativa a los motores de combustión a largo plazo.
Para luego, a continuación, indicar que Aston pensaría en un vehículo de pila de combustible.
¿El error? Que el vehículo de pila de combustible no deja de ser un coche eléctrico. Sin ir a sacar puntilla a sus comentarios, entenderemos que el señor Bez quería decir que es la tecnología de las baterías la que no será útil hasta al menos 2020, y ve como alternativa a ello el uso de generadores de electricidad a partir de la sintetización de hidrógeno y oxígeno para formar agua y desprender electrones.
Pero... ¿Qué es mejor solución? ¿las baterías? ¿la pila de combustible? Vamos a darle caña al asunto tras el salto.
¿El error? Que el vehículo de pila de combustible no deja de ser un coche eléctrico. Sin ir a sacar puntilla a sus comentarios, entenderemos que el señor Bez quería decir que es la tecnología de las baterías la que no será útil hasta al menos 2020, y ve como alternativa a ello el uso de generadores de electricidad a partir de la sintetización de hidrógeno y oxígeno para formar agua y desprender electrones.
Pero... ¿Qué es mejor solución? ¿las baterías? ¿la pila de combustible? Vamos a darle caña al asunto tras el salto.
Pero, ¿es realmente viable esta solución? La verdad es que en los últimos meses hemos visto a muchos fabricantes posicionarse a favor de la pila de combustible, de la misma manera que las compañías petroleras también lo apoyan, temerosas de perder el monopolio energético del transporte.
La realidad (y dejame ponerme un poco en mi papel de ingeniero) es que hablando de eficiencias energéticas, es un disparate el uso del hidrógeno como método de transporte energético.
A día de hoy, con la tecnología existen, se tienen varios problemas fundamentales para las pilas de combustible:
- Para generar hidrógeno, este se puede obtener o bien directamente de pozos petrolíferos (entonces no es una fuente reciclable de energía) o bien se puede disociar del agua.
- Para disociar el hidrógeno del agua se ha de realizar un proceso llamado electrólisis. La eficiencia teórica de este proceso, sobre el papel, es de cerca del 90%, pero la realidad es mucho más cruda. Actualmente, los procesos industriales son capaces de ofrecer eficiencias que rondan entre el 25 y el 40%. En un futuro próximo, la máxima eficiencia posible con los medios conocidos podría llegar a situarse en el 45%.
- ¿Pero qué quiere decir esto? Pues que para conseguir una unidad energética potencial en forma de hidrógeno, tenemos que aplicar 2,5 unidades energéticas para conseguir disociar los átomos de hidrógeno de los del oxígeno del agua. Pero aún hay más.
- Una vez tenemos el hidrógeno disociado, hemos de comprimirlo para poder transportarlo de una manera útil, en forma líquida, un proceso de alto coste energético. Una vez en estado líquido, hemos de transportar el hidrógeno hasta el punto de repostaje, y eso se realiza por medios como camiones diésel, o enormes barcos alimentados por derivados del petróleo. Todos estos gastos energéticos son incalculables, pero para nada despreciables.
- Llegados al punto de repostaje, el hidrógeno rellena el depósito del automóvil, y será la pila de combustible la encargada de recombinarlo con el oxígeno, un proceso cuya eficiencia, en las mejores pilas disponibles para automóviles, ronda el 50%-60%. Esto es, por cada unidad energética en forma de hidrógeno que dispone el hidrógeno, la pila sólo es capaz de generar 0,5 unidades energéticas.
- Si combinamos el proceso completo, despreciando el transporte y la compresión del hidrógeno, obtenemos una eficiencia total del 25%, o lo que es lo mismo, de cada unidad energética eléctrica obtenida de la red eléctrica para conseguir el hidrógeno, sólo se aprovechan 0,25 unidades en el vehículo, y esto siendo muy optimistas y despreciando muchas de las pérdidas.
¿Y a qué viene todo esto? Pues es bastante simple: Un vehículo a baterías es capaz de aprovechar cerca del 90% de la carga insertada en la unidad de almacenamiento, que viene directamente aportada de la red eléctrica, la misma red eléctrica que serviría para crear hidrógeno.
Moraleja: Un vehículo eléctrico a baterías tiene alrededor de 3,6 veces más de eficiencia que uno con pila de hidrógeno, por no hablar de los costes de producción comparativos de pilas de hidrógeno y baterías.
Es cierto, las baterías están lejos de ser hoy por hoy perfectas, pero llevan un proceso de desarrollo mucho más acelerado que el de las pilas de hidrógeno, y están disponibles en el mundo real ya, cosa que no se puede decir de las redes de abastecimiento de hidrógeno.
La gran pregunta que nos queda es saber porqué demonios los fabricantes, los gobiernos y las petroleras quieren apoyar el desarrollo de la pila de combustible por encima de las soluciones a baterías. La respuesta, sobre las petroleras y los gobiernos, es bien sencilla, mantener un sistema de repostaje de un combustible en "hidrogeneras" genera un negocio muy similar al actual del petróleo, y puede seguir dando dinero a aquellos que ya son ricos gracias al oro negro, vetando a los países que potencialmente pueden convertirse en los nuevos ricos gracias a la manufactura de litio.
El tema de los fabricantes es más complicado de entender, pero puede venir relacionado con la entrada de posibles nuevos fabricantes, desarrollos de nuevas tecnologías, y avance técnico que abriría el mercado a jugadores que hasta ahora tenían enormes barreras de acceso que no podían franquear. La pila de hidrógeno no es tan fácil de implementar como lo es un sistema a baterías, y eso dejaría fuera a emprendedores del estilo Tesla, Fisker, o Reva.
Reader Comments (Page 1 of 1)
rubio 4:23AM (9/24/2009)
Totalmente de acuerdo contigo, Guillermo, n oentiendo el apoyo de las petroleras al hidrógeno, porque si el tiparraco ese de Aston dice que la electricidad no es útil de momento, ¡entonces el hidrógeno no digamos!
Y alguien debería decirle a los de Aston que los automóviles eléctricos son MAS ANTIGUOS que los de combustión interna, realmente, la tecnología de los eléctricos que ahora sale como tan moderna (excepto la de las baterías) ¡lleva más de un siglo usándose! Si eso no es real... Otro ejemplo: los trenes llevan años usando motores eléctricos en cada rueda (sí, eso que ahora Peugeot lo pone como "tan novedoso"), solamente usan combustible (diesel) para alimentar los generadores, no para la tracción. ¿Por qué eso no se usó en el transporte por carretera? Porque esa tecnología, como consume menos combustible, no interesa a los amigos árabes y su todopoderosa OPEP.
Como dicen varios reportajes sobre el automóvil eléctrico, el que se decidiera al final por usar gasolina en los motores en lugar de electricidad fue meramente intereses comerciales y casualidades, pero NO la tecnología.
Y abundando sobre las baterías, decir que hay muchísimas con tecnología más puntera en desarrollo (las de alcohol, solo por poner una) mucho más eficientes, pero ese es otro tema -el de las baterías- que daría para hablar un rato también, porque hay muchos intereses creados. Solo un apunte clarificador: hasta la llegada de los teléfonos móviles, todas las baterías eran de cadmio o nimh, las de litio existían, pero según todos el mundo "estan en experimentación, no se usan porque son muy caras". Se masificaron el uso de teléfonos móviles que requerían buenas y ligeras baterías, y a los dos años todo el mundo ya tenía en su móvil baterías de litio. ¿Como es que cambió la tecnología de decenas de años atrás en cinco años? Pues porque el mercado creó ese interés y esa necesidad, y gracias a ello y al dinero que aportaba, se abarataron costes y procesos de producción. Lo mismo ocurrirá con el automóvil eléctrico, ¿o es que nadie recuerda cómo eran los primeros sistemas de alimentación de los motores "tan modernos" de combustión? Eran simples quemadores que había que dejar calentar el petróleo para que se formara el vapor que se quemaba, nada de carburador o sistemas de inyección, que la inyección electrónica bosh apareció casi un siglo después de que los primeros autos rodaran por las calles.
El tipo ese cuando decía ese comentario estaba borracho, pero que se puede esperar de alguien que trabaja en Aston.
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juan 1:19PM (9/24/2009)
El asunto no está en la tecnología, está en el modelo económico que se avecina.
Apoyar el hidrógeno es mantener una red de producción y distribución centralizada, en manos de los mismos que ahora poseen las redes del petróleo. Es un simple cambio de producto.
Apoyar las baterías, sin embargo, rompe con las colas de coches en las gasolineras. Simplemente en tu casa enchufas el coche y te has ahorrado la visita a la gasolinera. Eso, unido con la facilidad creciente de instalar tu propia instalación productora en el tejado (placa solar y mini generador eólico) destroza un modelo milenario en el que los poseedores de la energía son los que dominan el mundo.
Existe la solución intermedia, que cada uno genere su propio hidrógeno en su propia casa por sus propios medios, pero eso también rompería el modelo, así que ya se encargarán de que no salga tecnología viable que lo permita, o directamente conseguirán que salga alguna ley que prohiba producir hidrógeno en casa (dirán que producir hidrógeno en casa es peligrosísimo) o se inventarán un aditivo imprescindible que solo esté a su disposición.
Sin el hidrógeno, las petroleras perderían el control que tienen del mundo, es lógico que sueñen con ese modelo. Querrán un par de megacentros productores de hidrógeno (que sustituirán a los pozos y refinerías de ahora) y distribuir el producto por la red que ya tienen montada.
Al Estado también le interesa, eso le garantiza control sobre los impuestos especiales.
Así que, amigos, queramos o no queramos, se nos avecina el hidrógeno. Eso sí, quedan años y años hasta que la tecnología lo permita.
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japatoni9 5:26AM (9/24/2009)
Totalmente de acuerdo..........nada que objetar al comentario, lo suzcribo en su totalidad!!!
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Dani 5:59AM (9/24/2009)
Yo comento una cosilla, hace tiempo se comento que una empresa creo que de Texas (EEstor) tenia en pruebas una bateria ceramica que permitia cargarse en pocos minutos y daba una autonomia a un coche de unos 500km (hablamos de un pequeño utilitario). Pero claro esto no interesa a los petrotaifas...
Por lo demas, totalmente de acuerdo con el articulo.
Un saludo.
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Guillermo Alfonsin 6:42AM (9/24/2009)
Se trataba de un supercapacitador, o lo que es lo mismo, una especie de super-condensador fabricado con titanato de bario.
Las promesas son muy buenas: seguridad, capacidad y densidad de carga, densidad volumétrica de carga, precio, velocidad de recarga, vida útil... pero desgraciadamente todavía no se ha podido ver un prototipo funcional público, aunque por lo que sé de primera mano, eso podría cambiar a principios del año que viene...
Si dan con ello, se forrarán seguro, y el litio pasaría a ser segundo plato..
Saludos!
Ignacio 6:45AM (9/24/2009)
Me gustaría pensar que las petroleras y su industria puedan ser desbancadas del negocio energetico, es más, creo que hay gente bastante poderosa que hasta ahora no " tenía su parte del pastel" y lo van a intentar con todas sus fuerzas con las baterias. Pero en mi humilde opinión esto como mucho puede ser un cambio de modelo que hereden los mismos del petroleo.
Las preocupaciones son en general:
La autonomia y carga: hasta que no haya un sistema por el que puedas cargar mas rápido (similar al actual) o una autonomia mucho mayor en las baterias no veo el sistema a la altura del actual. Bien es cierto que 0 emisiones es algo fantastico ¿pero estará la gente dispuesta a cohartar su movilidad con coches de reducida autonomía y largo repostaje por el medio ambiente?, yo creo que no.
La otra gran preocupación es el precio de las baterias, si seran alquiladas, cuanto subira la luz, en definitiva se convertira la luz en el nuevo petroleo limpio, si la mayoria de los países no producen suficiente luz para el consumo actual ¿estamos preparados para la demanda de millones de automoviles?
Me apasiona el modelo futurista de automoviles con 0 emisiones los cuales puedan ser recargados en casa con la luz que produce un panel solar, pero volviendo a la realidad se que "hay gato encerrado" y que las innovaciones solo vienen cuando hay grandes intereses economicos.
Que nos depara el futuro proximo es algo dificil de augurar.
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Kid 10:29AM (9/24/2009)
Completamente de acuerdo contigo Guillermo, yo también creo que el futuro son los coches a baterías. La verdad es que yo no lo podría haber explicado mejor que tú, así que no puedo añadir mucho más.
Ya tendríamos que andar pensando en instalar enchufes en todos los aparcamientos del mundo. Al final todo debería ser más cómodo con coches de baterías, salvo que... ¿y si no encuentras sitio y te toca dejar el coche en algun lugar improvisado y sin enchufe? hummmmm... :D
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Abner 11:36AM (9/24/2009)
Hombre, siempre puedes pedirle ayuda a un amigo que te empuje el coche hasta el próximo poste eléctrico :D
Definitivamente se necesitan más puntos de recarga, tanto en aparcamientos privados como en públicos.
II Joshua MX II 1:01PM (9/24/2009)
Saludos
Considero que se esta perdiendo de vista un punto importante, una parte fundamental de las baterías es el litio.
Actualmente el litio se usa para las pilas de los celulares, de las laptops y muy posiblemente en el futuro muy cercano para las baterías de los automóviles. Ya tenemos encima al Volt, Prius, Mercedes, Renault-Nissan, VW. y todas estas armadoras saben lo que estan haciendo?? Están empezando a acumular o a producir suficientes baterías para abastecer a sus futuros modelos, porque el litio es un bien no renobable, ósea finito.
Se hizo apenas un estudio a nivel mundial y se cree que si la tendencia continua de esta manera, la demanda de litio no se va a duplicar, se va a QUINTUPLICAR y la oferta de litio no va a alcanzar.
El litio se encuentra en rocas y en el agua de mar; sin embargo, el litio que comercialmente es explotable se encuentra en las aguas saladas bajo las minas de sal por evaporación. La mayor reserva mundial de litio, con casi el 50% de total estimado mundial, se encuentra en Bolivia en el Salar de Uyuni (También Chile tiene grandes reservas compartidas por este salar).
Si analizamos a Bolivia políticamente no es un país aliado a la globalización, más bien es un país, que junto con Venezuela buscan los gobiernos "alternativos", los gobiernos del "pueblo". Lo que de entrada presenta una gran barrera, los costos para poder hacer frente a toda la demanda que se estima de litio, y se habla de cualquier tipo de costo, desde el político hasta el contable es muy alto. Y si no se buscan nuevas reservas de litio a nivel mundial, el precio de este bien podría dispararse a precios exorbitantes, como el del barril de petróleo a más de $100 dlls. Y ya lo han comentado algunos funcionarios de Bolivia que no permitirán que los países industrializados lleguen a explotar su preciado nuevo mineral.
Así que si lo vemos a corto plazo parece la opción más adecuada tomando en cuenta la eficiencia y lo avanzado que se tiene la tecnología serán las pilas, como bien comentó Guillermo; a largo plazo hasta que no se busquen nuevas reservas de litio a nivel mundial políticamente va a ser un problema cada vez más grande conforme la demanda aumente.
Lo que se busca es que la solución no sea enfrascarnos en una nueva alternativa que sólo unos puedan explotar; ya se sabe que al principio pues las grandes compañías serán las primeras y más beneficiadas de las celdas de hidrógeno; sin embargo, a largo plazo la tecnología NECESARIAMENTE mejorará, se hará más eficiente y cuando la demandada sea mayor los avances que se realizarán en está tecnología serán más grandes.
En un principio será, digamos, el hidrógeno será peor que la alternativa "fácil" de pilas, pero al paso del tiempo será una opción mucho más sustentable que el estar pelando por un poco de litio con gobiernos seudo-socialistas. Será un solución que no necesitara de un espacio en particular para extraer, más bien se basará en el avance que se pueda tener en las tecnologías para hacer más eficiente el proceso. Análogamente como lo que sucedió con los motores de gasolina, en un principio muy ineficiente, pero el ser humano aprende y cada vez serán más eficiente, sin la desventaja de tener que extraerlo necesariamente.
En conclusión, creo que la decisión está más bien basada en reducir conflictos políticos por recursos naturales, tratando de evitar alguna guerra por recursos, lo que se busca es ya pasar a una nueva etapa en la sociedad y que cualquiera con una gran idea tecnológica que aumente la eficiencia del proceso tenga una oportunidad, y que no sólo unos pocos tengan la posibilidad de poder fabricar pilas. No olvidar que a pesar de que estos gobiernos están encontra de la globalización y los países industrializados se rigen por la oferta-demanda. El precio de un bien esta dado por su demanda-oferta y su dificultad de conseguir una formula perfecta para hacer millonarios a los gobernantes de estos países porque claramente no lo van a distribuir entre su población.
Estoy a favor de un mundo en el que cualquiera tenga las mismas oportunidades, a favor del futuro con Hidrógeno. La sociedad y el ser humano son más complicados que la eficiencia o no de un motor, eso se puede mejorar al paso del tiempo.
Gracias
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Abner 4:38PM (9/24/2009)
Que el litio no es infinito estoy de acuerdo, pero tiene una grandísima diferencia con el petróleo: se puede reciclar
Además, no intentes convencerme de que las pilas de hidrógeno -fabricadas con el extremadamente escaso y caro platino (mas caro que el oro)- son una mejor solución que las baterias de litio (mucho más abundante y barato)...
Y si por si eso no lo fuera todo... ¿quien ha dicho que sólo existen o existiran baterias de litio??? ¿y que pasa con los desarrollos en el mundo de los nanotubos de carbono para fabricar supercondensadores de alta capacidad? ¿y las baterias de metal-aire? ¿y con las de titanato de bario Eestor? y hay unas pocas más en investigación...
II Joshua MX II 5:35PM (9/24/2009)
Saludos
Una pila de combustible, también llamada célula o celda de combustible es un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos; es decir, produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería. Además, los electrodos en una batería reaccionan y cambian según cómo esté de cargada o descargada; en cambio, en una celda de combustible los electrodos son catalíticos y relativamente estables.
Los reactivos típicos utilizados en una celda de combustible son hidrógeno en el lado del ánodo y oxígeno en el lado del cátodo (si se trata de una celda de hidrógeno). Por otra parte las baterías convencionales consumen reactivos sólidos y, una vez que se han agotado, deben ser eliminadas o recargadas con electricidad.
Las placas del electrodo/bipolar se hacen generalmente de nanotubos de metal, de níquel o de carbón, y están cubiertas por un catalizador (como el platino o el paladio) para conseguir una eficacia más alta. El electrolito puede ser de cerámica o bien una membrana.
La primera estación de reabastecimiento de hidrógeno como combustible fue abierta en Reykjavík, Islandia en abril de 2003. Esta estación abastece a tres autobuses construidos por DaimlerChrysler (en aquel entonces, ahora sólo Daimler) y que prestan servicio en la red de transporte público de Reykjavík. La propia estación produce el hidrógeno que necesita, gracias a una unidad electrolizadora (fabricada por Norsk Hydro), y no necesita ser abastecida externamente: los únicos suministros necesarios son electricidad y agua. Shell también participa en el proyecto. La estación no tiene cubierta, para que en caso de peligro el hidrógeno pueda escapar libremente a la atmósfera.
Además claro que las baterías de litio tienen una vida útili con un alto nivel de eficiencia de aproximadamente 3 años (dependiendo el uso) y después de este punto de inflexión su eficiencia cae drásticamente. También de que apenas se encuentra en fase de prueba una planta en Ohio que ya recicla baterías de litio en pequeñas cantidades, pero aún no pueden asegurar que el reciclamiento en gran escala y a largo plazo de estas baterías sea "verde" como el uso de las mismas.
Por otor lado la pilas de hidrógeno, van revestidas de un catalilzador como ya mencione y son, por mucho, más longevas que las baterías de litio. Así que cuando ya tu auto tenga 9 años y hubieras utilizado 3 baterías de litio, apenas sería necesario cambiar tu pilas de hidrógeno. Una alternativa muy parecida a los actuales motores.
Agregando que el "reciclaje" de baterías gastadas de coches eléctricos produce una mezcla de metales cortados en tiras finas, que consisten de cobalto, aluminio, níquel, y cobre, y una lechada que se procesa para formar una torta de cobalto. (Según Tesla Motors).
Gracias
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Abner 6:14AM (9/25/2009)
Las baterias que estan utilizando para los últimos coches eléctricos aseguran una vida útil de la misma de 10 años o 3.000 ciclos de carga-descarga. Por otro lado ya hay proyectos subvencionados por el departamento de energía de EEUU para reciclar en masa las baterias de litio que estan por llegar:
http://www.forococheselectricos.com/2009/08/el-reciclaje-de-las-baterias-de-litio.html