Una mirada al futuro del almacenamiento de energía móvil

Una historia de éxito de investigación global:
la victoria de la batería de iones de litio

A lo largo de la historia, han surgido diferentes tecnologías que han tenido un profundo impacto en la vida humana; la batería de iones de litio es una de ellas. El impulsor inicial de esta tecnología provino de los dispositivos electrónicos de entretenimiento en la década de 1970, cuando se inició la búsqueda de una alternativa a las baterías desechables utilizadas en los Walkman y similares. Rápidamente se reconoció que las baterías de iones de litio tenían un gran potencial porque son densas en energía, de tamaño compacto y no son susceptibles al efecto memoria. Sin embargo, se presentaron algunos problemas: eran altamente inflamables y propensos a cortocircuitos dentro de la celda. Los científicos tuvieron que abordar estos problemas y, hasta cierto punto, todavía lo siguen haciendo. Se produjo un avance decisivo en forma de investigación de John B Goodenough (EE. UU.), M Stanley Whittingham (Reino Unido) y Akira Yoshino (Japón), que recibió el Premio Nobel de Química 2019. Las primeras baterías recargables de iones de litio se fabricaron en 1983, y Sony las lanzó al mercado en 1991. Desde entonces, han sido imparables, como lo demuestran las estadísticas: en 2019 el mercado global valía aprox. 40.000 millones de euros. Se espera que aumente a 60.000 millones de euros en 2022.

De la música a la movilidad a la limpieza industrial:
Las baterías mejoran los sistemas en todo tipo de lugares.

Piensa en su teléfono móvil, cámara digital, ordenador portátil o simplemente una linterna: hoy en día, apenas existe ningún dispositivo electrónico que no funcione con baterías de iones de litio. Esta tecnología es más ligera, más pequeña y proporciona una mayor capacidad y rendimiento que las baterías estándar de níquel-cadmio o níquel-hidruro metálico. Este es un factor importante para dispositivos prácticos como herramientas eléctricas, equipos de jardinería, aspiradoras y similares, tanto en entornos domésticos como comerciales. La electromovilidad es otro tema candente. Las baterías de iones de litio se pueden interconectar, lo que significa que varias se pueden conectar juntas para formar un paquete de energía. Esta técnica se utiliza en todo tipo de vehículos, desde bicicletas eléctricas, patinetes eléctricos y Segways hasta coches y autobuses híbridos y eléctricos. Incluso en la energía fotovoltaica, las baterías de iones de litio han demostrado su utilidad para el almacenamiento de energía debido a su tamaño compacto, larga vida útil y falta de requisitos de mantenimiento. Una vida útil doméstica de 6.000 ciclos es estándar, que se suma a unos 20 años, aproximadamente lo mismo que un sistema fotovoltaico.

Hoy: iones de litio. ¿Y mañana ...?
¿A dónde nos dirigimos?

La tecnología de iones de litio está en todas partes en estos días y ha hecho posibles soluciones sostenibles en algunas áreas. Sería difícil de reemplazar. Sin embargo, la electromovilidad es un factor que está aumentando la demanda de almacenamiento de energía de manera tan drástica que esta tecnología probablemente no podrá satisfacer esa demanda por sí sola. Sin mencionar problemas como un mayor rendimiento y ciclos de carga más cortos, que pueden abordarse mejor con otras tecnologías, aunque todavía hay cierto potencial de desarrollo en las celdas de iones de litio. Finalmente, la disponibilidad de las materias primas, principalmente cobalto y litio, se volverá problemática a mediano plazo.

Por tanto, la búsqueda de alternativas está muy avanzada. Una opción es la batería de electrolito de estado sólido, que no contiene fluidos, solo un electrolito de estado sólido como conductor eléctrico. Se espera que llegue a un alcance de al menos 500 km para vehículos eléctricos y se cargue en solo minutos. La investigación actual se centra en materiales y técnicas de fabricación. Otra opción es la batería de magnesio, que se espera que sea más potente, más barata y más segura que las baterías de iones de litio actuales. Sin mencionar que el magnesio es mil veces más común que el litio como materia prima. Y es más fácil de reciclar.

¿Necesitamos baterías en todas partes?
Opciones de sostenibilidad y reciclaje.

Desde una perspectiva de sostenibilidad, existen pros y contras de la tecnología de iones de litio. Por un lado, se utiliza para fines como los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía para la energía de los sistemas fotovoltaicos, pasos clave hacia un futuro más respetuoso con el medio ambiente. Por otro lado, las baterías se están utilizando actualmente con muy pocas restricciones, ¡incluso los entrenadores y los saltadores tienen luces ahora y las pajitas están decoradas con LED! Esto va en contra de nuestro progreso hacia un uso responsable de los recursos. El reciclaje es otro problema, ya que los métodos actuales son insuficientes para hacer frente a la gran cantidad de baterías de vehículos que existen.

Se prevé que el cobalto y otros materiales escasearán pronto, por lo que las soluciones están en proceso. La fusión térmica, por ejemplo, se puede utilizar para recuperar cobalto, níquel y cobre. Otro método consiste en triturar las baterías altamente inflamables en una atmósfera de nitrógeno. Lo que queda es material triturado, del que podemos reciclar grafito, manganeso, níquel y cobalto. Luego, la batería se puede reproducir con una huella de carbono un 40% menor que fabricar una batería nueva desde cero. Hay muchas otras variaciones sobre el tema, pero el objetivo es el mismo: conservar energía y reutilizar la mayor proporción posible de materias primas.

El esquema de Second Life tiene un enfoque diferente, utilizando baterías viejas para el almacenamiento de energía estacionaria. Las baterías de los vehículos eléctricos ya no funcionan lo suficientemente bien para cumplir con los requisitos de autonomía después de ocho o nueve años, por lo que deben reemplazarse, pero aún funcionan. Por lo tanto, varios fabricantes de automóviles tienen la intención de utilizar estas baterías con capacidad de carga reducida en un gran almacén de energía estacionario.

Están sucediendo muchas cosas ligadas a la tecnología de baterías, y el viaje hacia el futuro será en una palabra: emocionante.

KÄRCHER Y LA TECNOLOGÍA DE BATERÍA:

Cuatro preguntas para el Sr. Jan Becker, gerente de nuestro Centro de módulos de sistemas de almacenamiento de energía.

¿Cuándo lanzó Kärcher por primera vez al mercado sus equipos a batería?

Hemos tenido máquinas a batería en nuestra gama de productos desde hace más de 30 años, y ofrecen todas las ventajas habituales. Siempre nos hemos preguntado dónde tiene más sentido su aplicación para nuestros clientes y cómo abordar los desafíos técnicos.

Con la plataforma de baterías Kärcher Battery Universe, se lanzan dos nuevas plataformas de baterías. ¿Cuál fue el enfoque en el desarrollo de éstos?

Había varios factores importantes a tener en cuenta, incluido un mayor rendimiento y tiempo de ejecución, y una pantalla precisa que muestra el tiempo de carga y el tiempo de ejecución restante hasta el minuto. Disponemos de baterías de 18 V y 36 V con distintas capacidades. Todas las baterías de una clase de voltaje se adaptan a todos los equipos.

¿Qué productos estarán disponibles?

En la gama Home & Garden, los nuevos productos de batería están en el mercado desde el año 2019. La gama incluye limpiadoras de alta presión manuales, aspiradoras en seco y húmedo y diversas herramientas de jardinería. Nuestra gama profesional se han lanzado en el año 2020 e incluye aspiradoras en seco y húmedo, así como herramientas profesionales. Y somos la primera empresa del mundo en lanzar una hidrolimpiadora a batería para uso profesional.

Las baterías de iones de litio seguirán existiendo por un tiempo, pero las próximas tecnologías ya están en los bloques de partida. ¿Cuál es la respuesta de Kärcher?

Nuestras plataformas están diseñadas para que podamos adaptar fácilmente nuevas tecnologías celulares a nuestra interfaz. Ésta es una forma importante en la que podemos ofrecer a nuestros clientes soluciones preparadas para el futuro.

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