Sistemas híbridos de supercondensadores y baterías. Cómo afectarán a la movilidad eléctrica y almacenamiento

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El incremento del uso de baterías tanto en coches eléctricos como en la electrónica de consumo ha hecho que estas sean actualmente un tema con un importante interés público. Aunque su coste está bajando a gran ritmo, las baterías aún siguen siendo caras para muchas aplicaciones. De la evolución de su precio depende en gran medida el crecimiento de las ventas de coches eléctricos.

No obstante, hay un tecnología que está comenzado a coger peso y en la cual hay puestas muchas esperanzas: los supercondensadores.

Realmente, parece difícil que los supercondensadores acaben reemplazando a las baterías de litio, al menos por el momento. Sin embargo, hay una aplicación en la que se está investigando y que tiene un gran potencial de cara a los próximos años. Hablamos de packs con sistemas híbridos que combinan las baterías de litio con los supercondensadores. Una tecnología que no solo pretende bajar el coste del pack, sino mejorar un rendimiento.

Características complementarias

Como sabéis, las características las baterías de litio y los supercondensadores son complementarias. Por un lado, las baterías de litio ofrecen una mayor densidad energética, muy necesaria para almacenar una mayor cantidad de energía y por lo tanto poder aumentar el tiempo de uso de un teléfono o recorrer más kilómetros en un coche eléctrico.

El problema es que esa densidad de energía tiene un precio, y además no es acorde a la densidad de potencia de las baterías. Las baterías no son buenas entregando grandes picos de potencia en poco tiempo. La principal consecuencia es que se calientan, disminuyendo también su vida útil. Donde más cómodas se sienten las baterías de litio es entregado un potencia constante.

Por otro lado, los supercondensadores pueden entregar de forma casi instantánea toda la energía que almacenan, es decir, tienen una gran densidad de potencia. Hablamos de entregar grandes potencias un periodos muy cortos de tiempo. Una cualidad que también se extiende a la recarga.

Estas cualidades han hecho que los supercondensadores comiencen a introducirse en los coches convencionales con sistema start-stop como el Peugeot 308. La principal ventaja es la posibilidad de hacer una cantidad de ciclos prácticamente infinita. Además, no son tan sensibles al calor o al frío como lo son las baterías de litio.

Por el contrario, los supercondensadores no son capaces de almacenar una gran cantidad de energía, de tal forma que solo pueden entregar potencia durante algunos segundos. Es aquí donde cobra sentido su combinación con baterías de litio, combinando unas características totalmente complementarias.

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Ventajas de los sistemas combinados

La combinación de baterías de litio y supercodensadores puede hacer que un coche eléctrico tenga una autonomía aceptable además de una gran aceleración. Además, el uso de supercondensadores puede aumentar la vida de las baterías de litio, ya que no serán las encargadas de entregar los picos de potencia, evitando así sobrecalentamientos y degradación prematura.

Por otro lado, también podrían hacerse unos mejores sistemas de frenada regenerativa, recuperando una mayor cantidad de energía y por lo tanto, aumentando la eficiencia. También podría evitar la necesidad de sobredimensionar los packs de baterías para permitir una mayor entrega de potencia, lo que podría reducir los costes.

Por el momento, al tratarse de dos tecnologías en las que ha comenzado a aumentar el interés recientemente, aún no hay demasiados desarrollo en este sentido. No es fácil integrar en un mismo sistema un supercondensador (almacena la energía de forma electrostática) y una batería (almacena la energía de una forma química).

La mayoría de desarrollos de estos sistemas híbridos se centran en las soluciones de almacenamiento a nivel de red, done son capaces de absorber los picos de demanda, evitando el uso de generadores diésel y turbinas. Además se reduce su mantenimiento y se evitan emisiones de gases contaminantes, además de alargar su vida útil.

Se espera que estos sistemas comiencen a equiparse también en los coches en un futuro. Ya hemos visto como Volkswagen trabaja en un sistema de este tipo y seguro que otras marcas también lo contemplan.

En DiarioRenovables | Supercondensadores de grafeno para las nuevas aeronaves eléctricas de carga

Fuente | LinkedIN

 


Energias renovables

17 Comment responses

  1. Avatar
    December 26, 2016

    Los condensadores son mucho más caros y voluminosos, que una bateria con la misma energia.

    Pongamos un supercondensador Maxwell BCap3400 (3400F, 2.85V, 67€)
    http://www.digikey.es/product-detail/es/maxwell-technologies-inc/BCAP3400-P285-K05/1182-1038-ND/4896903

    Salvo error:
    Para un motor de 300 V. necesitas 300/2.85 = 105 unidades en serie.

    105 * 67€ = 7035 €.

    Capacitancia = (en serie) 3400 F / 105 = 32,38 F

    Energia = (1/2) C (V^2) = 0.5 * 32,38 * (300^2) = 1,457 MJ = 0.4 Kwh

    Energia aprovechable = (1/2) C (Vmax^2 – Vmin^2)

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      December 26, 2016

      Ya dicen en el articulo que la idea no es que el condensador sustituya el poder de almacenamiento de la batería, sino que la complemente para aquellos momentos puntuales en los que se necesita suministrar mucha energia de golpe (aceleración) o bien para absorver mucha energía de golpe (frenada), dejando a la batería el almacen y suministro de energía para el resto de la conducción donde trabajaría de forma más constante…

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      December 26, 2016

      Sólo te discuto sobre el precio, eso es al particular y por unidad, si tu compras mas de 100 unidades lo mas probable es que te hagan un descuento, si encima eres una empresa o profesional el descuento será mayor, y si ya los compras por miles directamente al fabricante lo mas probable es que no te salgan ni por 20 €.

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        December 26, 2016

        Para más de 100 unid. el precio unitario (s/. la url mencionada) es de 54,46. Por 105 unid. 5718 €.

        Esto mas el coste de la electrónica adicional (regulador de voltage, …).

        Es un sobrecoste importante para repercutir a los costes ya elevados de los V.E.

        Puede que salgan soluciones mas baratas, actualmente en desarrollo:

        http://revolution-green.com/1-megafarad-supercapacitor-robert-murray-smith/

        Supercondensadores x100 de univ. inglesas http://www.bristol.ac.uk/news/2016/december/super-capacitors.html

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          December 27, 2016

          Pues ya ves, si comprando 100 yamte haden un 20% de descuento nomse que harian comprando miles.
          Ademas me imagino que al poner supercondensadores no haría falta tanta bateria con lo que se compensaría el precio de lo uno por lo otro y quizas ya no sea tanta la diferencia.

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  2. Avatar
    December 26, 2016

    Esta opción ya se lleva años implementando en el transporte ferroviario, sobretodo en tranvías.

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      December 26, 2016

      Si no estoy equivocado en la alta competición también

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        December 27, 2016

        Pues si. Lo usan en competicion. Casi siempre todo empieza por ahi.

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  3. Avatar
    December 26, 2016

    He comentado en algún post anterior que le veo mucho futuro a este tandem,, en sais de mucha potencia ya llevan tiempo “compitiendo complementándose” con las baterías.
    En vehículos como autobuses que están todo el día arranca y para, tienen mucho sentido.
    Prácticamente no tienen perdidas en los ciclos de carga y descarga.

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  4. Avatar
    December 26, 2016

    Lo ideal, al menos sobre el papel, sería utilizar baterías de supercondensadores en puesto de baterías químicas por sus enormes ventajas. Sin embargo, si bien esto se ha planteado más de una vez, en la práctica los supercondensadores tienen una densidad energética muy inferior a la densidad que hoy día presentan las batería de ion litio, y si encima estas batería ya de por sí siguen siendo algo limitadas en cuanto a almacenamiento energético no me quiero imaginar una batería hecha de supercondensadores.

    Aún no hemos sido capaces de desarrollar baterías químicas con una densidad energética aceptable y ya estamos pensando en la próxima revolución de las baterías. Si no me suelo creer las noticias de nuevas baterías, esta me la creo aún menos.

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      December 27, 2016

      Pues este tipo de cosas ya se usan en competicion.

      Pero si es verdad que le veo muchas mas dudas que a las baterias.

      Veremos en los proximos años en que nos sorprenden los fabricantes. Que seguro que lo hacen.

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      December 27, 2016

      El articulo que la idea inicial no es sustituir las baterías por supercondensadores sino crear un sistema hibrido que permita aprovechar ambos sistemas en la misma plataforma según las necesidades de la conducción.

      Por ejemplo para aceleración y frenada se usan los supercondensadores y para lo demás la batería…

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  5. Avatar
    December 27, 2016

    Ya me imagino a los Muscle Cars del futuro con grandes supercondensadores saliendo del cofre y velocidades de mas de 600 km/h. Espero que las pistas también cambien de dimensiones e incluyan túneles para hacer giros de 360 grados… Toda una locura.

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  6. Avatar
    December 27, 2016

    A corto plazo creo que la “unión” de las dos tecnologías tiene muchas posibilidades.
    Mas al futuro, quien sabe por donde irán los tiros. A ver si el Grafeno nos deja miniaturizar todo, o incluso aparece otra tecnología.

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  7. Avatar
    December 27, 2016

    Cuando la nanotecnologia sea una realidad los supercondensadores reemplazaran completamente a las baterias quimicas.
    Pero la nanotecnologia es la ultima revolucion tecnologica en llegar asi que aun quedan unos añitos de espera. Seguramente sea una inteligencia generica artificial quien desarrolle a tope la nanotecnologia.

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  8. Avatar
    December 27, 2016

    Hay algun modelo nuevo de Supercondensador que se acerca a la energia específica de las mejores baterías de plomo. Y eso ya empieza a ser interesante.

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  9. Avatar
    December 28, 2016

    En el año 96 Toyota popularizó los coches híbridos.
    Esta tecnologia que presenta el artículo, algo parecido a lo que llevan los F1 debió ser implementada hace 10 años y hoy dia ya seria una realidad, 20 años despues del primer híbrido.

    Pero claro… no interesa. Interesa quemar gasofa.

    I a Toyota tambien….

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