Coches eléctricos que se recargan en segundos y circulan cientos de kilómetros sin pasar por el enchufe. Sistemas solares o eólicos que aportan la cantidad necesaria de energía en cualquier momento. Aparatos electrónicos con una autonomía energética de semanas. Los acumuladores, una especie de baterías, podrían hacer realidad estos deseos en un futuro cercano. Así lo creen diversos equipos de investigación internacionales, que basan su trabajo en varios sistemas, como la nanotecnología.
En busca de la batería idónea
Las energías renovables y los vehículos eléctricos tienen un punto débil en común: la falta de sistemas de almacenamiento energéticos fiables, de gran capacidad y baratos. Las tecnologías solares o eólicas podrían cubrir en teoría todas las necesidades energéticas de la humanidad, pero son muy irregulares. En algunas ocasiones generan tanta energía que no se puede aprovechar, mientras que en otras no producen nada porque no hay viento o sol. Para su popularización haría falta conservar la energía extra en grandes cantidades y utilizarla en el momento y el tiempo necesarios. Hoy por hoy esto no es posible.
Los acumuladores podrían sustituir a las actuales baterías de litio y disponer de muchas mayores prestaciones
Los vehículos eléctricos tienen un problema similar. Sus baterías no pueden competir en precio o potencia con los motores de combustible convencionales, pero sobre todo por su autonomía y su tiempo de recarga: estos coches necesitan enchufarse varias horas para recorrer distancias cortas antes de quedarse sin energía.
Los acumuladores podrían ser la solución. Inventados hace casi tres siglos, en la actualidad su uso como condensadores en los aparatos electrónicos es uno de los más comunes. Mientras que las baterías o las pilas se basan en reacciones químicas para producir electricidad, los acumuladores mantienen los electrones como una carga física y, por ello, son capaces de realizar flujos rápidos de energía.
Imagen: Sang Bok LeeUn inconveniente frena su generalización: la cantidad de electricidad que pueden almacenar en relación a su peso es pequeña. Para lograr la misma cantidad de energía eléctrica que una batería de 400 kilos, se necesita un acumulador de ocho toneladas. Demasiado peso para un coche eléctrico.
Ahora bien, esta limitación podría superarse en los próximos años y convertirse así en el medio de almacenamiento energético anhelado. Así lo creen al menos varios equipos de investigación de universidades y empresas de todo el mundo, que trabajan en diversos modelos.
Acumuladores «nano»
Una posible vía que parece despertar más expectativas es el uso de nanomateriales (del tamaño de una milmillonésima parte de un metro). En esta carrera figuran varios competidores. Entre ellos la empresa Intel, consciente de que no puede limitarse a fabricar sus famosos microchips. Su laboratorio de I+D trabaja en varios sistemas que pueden ser el futuro de su sector, como la electricidad sin cables o los citados acumuladores. En uno de estos proyectos, su responsable, Tom Aldridge, reconoce que todavía es pronto para hablar de resultados, pero confía en que los acumuladores podrían sustituir a las actuales baterías de litio y disponer de muchas mayores prestaciones, tanto para aparatos electrónicos como para vehículos eléctricos.
El carbono y otras moléculas han demostrado una increíble capacidad para almacenar energía e hidrógeno a escala nano
En el Instituto Politécnico Rensselaer (RPI), en Troy, Nueva York, el equipo de Doug Chrisey ha creado un composite, un nuevo material cerámico con el objetivo de que se convierta en un acumulador más pequeño, ligero y eficiente que las actuales baterías. El material se ha estructurado en múltiples nanocapas y sus responsables esperan que pueda servir para múltiples aplicaciones, desde el almacenamiento de energías renovables hasta la base de aparatos electrónicos.
Gary Rubloff, director del NanoCenter de la Universidad de Maryland (EE.UU.), y su colaborador, el profesor Sang Bok Lee, han desarrollado un método, basado en millones de nanoestructuras, que mejora la eficiencia de estos dispositivos de almacenamiento. Rubloff y Lee señalan que trabajan para que estos acumuladores sean la base para futuros paneles solares ultrafinos y de bajo coste.
El carbono y otras moléculas han demostrado una increíble capacidad de almacenar energía e hidrógeno a escala nano. Lo saben bien la ingeniera química Paula Hammond y el ingeniero mecánico Yang-Shao-Horn, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en EE.UU. Estos investigadores han creado unas láminas ultradelgadas basadas en nanotubos de carbono que podrían dar lugar a «super baterías» y acumuladores eléctricos.
Otro investigador del MIT, Joel Schindall, trabaja en la mejora de los ultra-acumuladores. Estos dispositivos se desarrollaron en los años sesenta y se utilizan en algunos aparatos electrónicos, pero sus prestaciones son todavía muy limitadas. Algunos expertos apuntan un interesante futuro. Con los avances necesarios, podrían conseguir tiempos de carga muy rápidos, una menor contaminación gracias a la reducción de materiales químicos tóxicos y a una vida útil muy larga, y una mayor seguridad, ya que se calientan menos.
Otras investigaciones pioneras
Japón es también pionero en el desarrollo de este tipo de sistemas. El investigador Okamura Michio trabaja desde los años noventa en la tecnología ECaSS, que ha mejorado las prestaciones de los actuales acumuladores. La compañía Honda prueba este sistema en sus vehículos y ha servido de base para un nuevo acumulador, creado por la multinacional JEOL, especializada en equipamientos científicos.
La citada Honda y Toyota trabajan también en los conocidos como acumuladores celulares de membrana de polímero electrolítico (PEMFC). Sus responsables han creado varios prototipos de vehículos alimentados con este sistema, pero su elevado precio los aleja de una posible comercialización.
