La batería en un carro eléctrico.

En la era de la movilidad sostenible y la búsqueda de alternativas amigables con el medio ambiente que se está desarrollando en el mundo, y en la que Colombia, en el contexto latinoamericano, está jugando un papel importante medido por la venta de impulsados por energías diferentes a los combustibles fósiles o que combinan estos con otro tipo de «combustible»; los carros eléctricos han surgido como una de las soluciones más difundidas.

Aunque muchos aspectos contribuyen a la eficiencia de un vehículo eléctrico, su batería es el componente esencial para generar la energía que permite su rodamiento.

Desde Autotest queremos entregarles en este artículo algunos elementos básicos de este componente fundamental, con el objetivo de contribuir al conocimiento de estas nuevas formas de movilidad que poco a poco, pero de manera constante se consolidan en nuestro país y son una opción interesante, si bien aún un poco costosas, pero que con el paso del tiempo seguramente cada vez más asequibles y alimentarán las vitrinas no solo de carros 0 kilómetros, también entrarán en el mercado del usado.

Baterías, más de un tipo

Existen varios tipos de baterías utilizadas en carros eléctricos, cada una con sus propias ventajas y desventajas. Los dos tipos principales son las baterías de iones de litio y las baterías de estado sólido.

Baterías de iones de litio: estas son las baterías más comunes en la actualidad y se utilizan en la mayoría de los vehículos eléctricos. Ofrecen una alta densidad de energía, lo que significa que pueden almacenar mucha energía en un espacio relativamente pequeño. Además, son recargables y tienen una buena vida útil. No obstante, pueden ser costosas y tienden a degradarse con el tiempo.

Baterías de estado sólido: aunque aún se encuentran en etapas de desarrollo, las baterías de estado sólido prometen una mayor densidad de energía y una mayor durabilidad en comparación con las baterías de iones de litio. Estas baterías utilizan materiales sólidos en lugar de líquidos o polímeros, lo que las hace más seguras y menos propensas a la degradación. Sin embargo, todavía no son ampliamente utilizadas en la industria automotriz.

Así funcionan

Las baterías de los carros eléctricos funcionan de manera similar a las baterías convencionales, pero con algunas diferencias fundamentales. En esencia, una batería almacena energía química y la convierte en energía eléctrica para alimentar el motor eléctrico del vehículo. Esto es lo que sucede cuando usted se mueve en un carro eléctrico:

Almacenamiento de energía: las baterías almacenan energía en forma de iones, que se mueven entre dos electrodos. En las baterías de iones de litio, los electrodos suelen estar hechos de litio y otros materiales.

Carga y descarga: cuando el carro eléctrico se conecta a una fuente de alimentación, la batería se carga. Durante la carga, los iones se mueven desde el electrodo negativo (ánodo) hacia el electrodo positivo (cátodo). Cuando se requiere energía para impulsar el vehículo, los iones se desplazan desde el cátodo al ánodo, liberando energía eléctrica en el proceso.

Suministro de energía al motor eléctrico: la energía eléctrica producida por la batería se envía al motor eléctrico, que convierte la energía eléctrica en movimiento, permitiendo que el carro se mueva.

¿Cómo está conformada la batería?

Las baterías de carros eléctricos constan de varios componentes esenciales:

Celdas individuales: las baterías están formadas por muchas celdas individuales que contienen los electrodos y el electrolito, donde ocurre el proceso químico que almacena y libera energía.

Gestión térmica: las baterías deben mantenerse a una temperatura óptima para funcionar eficientemente. Los sistemas de gestión térmica garantizan que la temperatura se mantenga dentro de rangos seguros.

Sistema de gestión de la batería (BMS): el BMS supervisa y controla la carga, la descarga y la temperatura de las celdas individuales, prolongando la vida útil de la batería y garantizando un rendimiento óptimo.

Caja de protección: una carcasa protege las celdas de la batería de daños físicos y proporciona seguridad adicional.

Sus cuidados y mantenimiento

Una de las ventajas de las baterías en los carros eléctricos es que la labor de mantenimiento y cuidados preventivos es menor a la batería en un motor de combustión tradicional, pero sí hay que tener algunos cuidados y observar algunas recomendaciones para garantizar su funcionamiento y su vida útil.

Carga adecuada: evitar cargar la batería al 100% o dejarla descargarse por completo prolongará su vida útil. La mayoría de los fabricantes recomiendan mantener un nivel de carga entre el 20% y el 80%.

Mantenimiento del BMS: El sistema de gestión de la batería debe mantenerse en buen estado para garantizar un rendimiento óptimo. Es importante seguir las recomendaciones del fabricante para actualizaciones y revisiones periódicas.

Condiciones de temperatura: Evitar exposiciones extremas de temperatura es esencial. Las baterías funcionan mejor a temperaturas moderadas, y el exceso de calor o frío puede acortar su vida útil.

La vida útil de una batería de carro eléctrico varía según varios factores, como el tipo de batería, las condiciones de uso y el mantenimiento adecuado. En general, las baterías de iones de litio suelen durar entre 8 y 15 años o más. Los avances tecnológicos continúan mejorando la durabilidad de estas baterías, lo que aumentará seguramente su atractivo en términos de inversión a largo plazo en el momento de analizar la compra de un carro.

Así funciona y así se cuida la batería de su carro.

Las baterías son un componente esencial de cualquier vehículo proporcionando la energía necesaria para poner en marcha el motor y alimentar los sistemas eléctricos cuando el motor está apagado. Desde un punto de vista técnico las baterías automotrices son dispositivos recargables que almacenan energía química y la transforman en energía eléctrica. Están compuestas principalmente de placas de plomo sumergidas en una solución de ácido sulfúrico, formando una celda electroquímica.

Cuando se activa el motor, el alternador genera en parte la energía eléctrica que recarga la batería, restaurando la energía química almacenada, y la adicional en sustituir el consumo que iria a la bateria. Esta energía se utiliza para encender el motor en cada arranque y para suministrar energía a los accesorios eléctricos mientras el vehículo está en marcha, cuando el consumo total no alcanza a ser atendido por el alternador.

La batería cumple dos funciones importantes en la gestión de la energía para el funcionamiento del carro:

1.            Arranque del motor: La batería proporciona una gran cantidad de energía eléctrica en un corto período para poner en marcha el motor.

2.            Almacenamiento de energía: Cuando el motor está apagado, la batería suministra energía a los accesorios eléctricos, como luces, radio y sistemas electrónicos, permitiendo su funcionamiento sin necesidad de tener el motor encendido.

Cuando se habla de baterías en los vehículos, se encuentran dos tipos:

En primer lugar las baterías de plomo-ácido (SLI). Son las más comunes y económicas. Se dividen en dos categorías: baterías de arranque, iluminación e ignición (SLI) y baterías de ciclo profundo. Las primeras están diseñadas para proporcionar mucha energía en cortos intervalos de tiempo (arranque), mientras que las de ciclo profundo son ideales para aplicaciones que requieren un drenaje lento y constante de energía, como sistemas de audio o , por ejemplo en los carritos que se usan en los campos de golf, y que son eléctricos.

El segundo tipo son las baterías de iones de litio (Li-ion). Estas muy mencionadas en la industria automotriz actual, son las utilizadas en los vehículos híbridos y eléctricos debido a su alta eficiencia y densidad de energía. Son más ligeras y compactas que las de plomo-ácido, lo que contribuye a mejorar la eficiencia y autonomía del vehículo.

La duración de una batería depende de varios factores, como el tipo de batería, el uso del vehículo, el clima y el mantenimiento. Por lo general, las baterías de plomo-ácido tienen una vida útil de 3 a 5 años, mientras que las baterías de iones de litio pueden durar hasta 10 años en condiciones óptimas.

Es importante tener en cuenta que los extremos de temperatura, tanto el calor excesivo como el frío extremo, pueden acortar la vida útil de cualquier tipo de batería.

¿Cómo cuidarla?

Para lograr que la batería pueda llegar a su mayor vida útil posible desde Autotest le damos las siguientes recomendaciones:

1.            Mantener los bornes limpios: limpie de manera regular los bornes de la batería con una solución de agua y bicarbonato de sodio para evitar la acumulación de sulfato y corrosión.

2.            Nivel de electrolito: en las baterías de plomo-ácido, es necesario comprobar de manera periódica el nivel de electrolito y, si es necesario, añadir agua destilada.

3.            Inspecciones visuales de su estado: realice inspecciones visuales periódicas para detectar signos de daños o fugas en la batería. Si encuentras algún problema, es recomendable que acudas a un profesional.

4.            Carga adecuada: evite descargar completamente la batería, ya que esto puede acortar su vida útil. Tambien verifique el estado del alternador. Muchas baterias mueren por sobrecarga. El alternador debe entregar la corriente necesaria para cargarla en condiciones seguras. Cuando esta con dificultades o no carga o lo hace mas alla de lo requerido y el exceso de carga se transforma en calor interno muy nocivo para ella.

5.            Realice revisiones periódicas: incluya la inspección de la batería en el mantenimiento que debe hacer de manera periódica a su carro, que igualmente comprenda la revision de todo el sistema de carga y en sitios y con personal especializado.

6. No instale elementos electricos o electronicos sin tener claridad y autorizacion de parte del taller del consecionario. Las baterias y su complemento, los alternadores estan diseñados para atender la carga normal que supone la operacion del vehiculo. Cargas adicionales acortan la vida util de todos los elementos y en algunos casos, podueden ocasionar daños erreversibles y muy costosos. Ello incluye radios, plantas de sonido, luces adicionales, neveras y tantas cosas que se ofrecen hoy dia en el mercado de la postventa.

LA VERDAD DE LOS VEHICULOS ELECTRICOS….

En el reciente Salon del Automovil, realizado en Bogota en el pasado mes de noviembre, tuvimos la oportunidad los colombianos de ver  vehículos eléctricos en estanes de fabricantes e importadores.  Siendo la segunda vez que en el país se siente una oleada que habla del tema.

En el 2010, las autoridades nacionales, con bombos y platillos, anunciaron que se permitiría ese año la importación de 100 vehiculos eléctricos sin arancel, para incentivar la introducción de tecnologías limpias con el ambiente y permitir que los colombianos estuviesen a tono con lo que a partir de la crisis mundial de la industria del 2008, seria su tabla salvadora.  La verdad es que entraron cerca de 10 vehiculos, pobres en tecnología y el resto de los cupos quedaron sin utilizar.  No hubo entonces tal invasión de vehículos de operacion limpia y no ocurrió que los carros que ya operaban con combustibles fosiles   pasaran rápidamente al trasto de la basura, siendo reemplazados de forma inmediata por esta nueva opción de movilidad;  que como resumen, eran pequeños y simples  aparatos muy lejanos a lo que el mundo tenia ya como un estándar del vehiculo integrante de su sociedad.

Hoy  vemos entonces una nueva oferta, con caracteristicas muy distintas.  En primer lugar, con carrocerías y diseños vanguardistas.  En segundo lugar, pensando en la seguridad de ocupantes y peatones como la vienen exigiendo las normas internacionales y en tercer lugar, con autonomías al menos teoricas muy cercanas a las que se tienen en los vehículos movidos por combustibles derivados del petróleo.

Con lo anterior, cabe entonces la pregunta de si es el momento en que este tipo de tecnologias van a entrar en forma definitiva?.  La respuesta es no. Y las razones son multiples.

Es verdad que operar un vehiculo con electricidad, es cerca de cinco veces menos costoso que con gasolina.  Ya se han hecho algunas pruebas en Colombia y se ha comprobado tal realidad.  Mientras un galon de ocho mil y tantos pesos, da en condiciones reales cerca de 38 kilometros, es decir unos $215 pesos por kilometro, en un vehiculo eléctrico esta cifra es cerca de $43.   Si a eso se le suma el incremento constante en los precios internacionales del petróleo, diríamos que la solución la tenemos en la puerta de la casa y que no seria mas que hacer de nuestra próxima compra un vehiculo eléctrico.  Y Santo Remedio, como decimos en estas tierras.

Pero la verdad, todavía estamos muy lejos de tal realidad.   A pesar de la imperiosa necesidad de disminuir los niveles de contaminantes en este ya sufrido planeta, todavía es muy costoso dar el cambio para los nuevos compradores.

Si hicieramos una simple cuenta de los kilómetros recorridos, que en general no pasan de 12 mil al año para el promedio  de los vehículos particulares que circulan en nuestras ciudades, tendríamos que el ahorro real de dinero en cinco años es de unos $13 millones de pesos.  Esta es una cifra que  importante y se diría suficiente  para hacer decidir a cualquiera.  Pero la verdad es que el costo inicial de adquisición de estos vehículos es todavía unas dos veces y media lo que vale un vehiculo tradicional.   A modo de ejemplo, un vehiculo de gasolina de unos $35 millones, tiene su reemplazo con un eléctrico de  $90 millones.  Es decir, estaríamos pagando $55 millones de pesos mas, por una ahorro de $13 millones en combustible en ese plazo.  Situacion que muy pocos pueden asumir como propia, con la sola intención de ver limpio el aire de las ciudades.

Viene otra cuenta aun mas compleja.  Se puso un plazo de 5 años, porque después de el, muchos propietarios cambian hoy en dia sus vehículos.  Es decir, ambos, el de gasolina y el eléctrico deberán ser vendidos para ser reemplados por sus dueños por nuevos.  El precio de venta del tradicional es según cuentas de hoy el 40% de valor inicial pagado por el.   Es decir el usado de gasolina se vendería en unos $14 millones.  Si aplicamos el mismo comportamiento para el eléctrico su precio de venta seria de $36 millones.  Hasta ahí nada malo, sin embargo existe un pero.  Mientras el de gasolina, tiene recorridos unos 60 mil kilómetros, lo que es una tercera parte de su vida útil estimada, y posiblemente otros años sin problemas complejos de mantenimiento al nuevo propietario,  el eléctrico tiene sus baterías con una vida útil disponible del 17%.  Es decir, su nuevo propietario deberá antes de un año reemplazar sus baterías.  Hoy en dia, se estima que el costo de las baterías representa cerca del 40% del vehiculo nuevo,  los mismos $36 millones. Es decir, según estas cuentas, un vehiculo eléctrico al cabo del 6 año  no tiene valor en el mercado del usado.

Con lo anterior demostramos que nadie, inclusive los verdaderamente ecologistas, estarían dispuestos a pagar por sus ideales tanto dinero, mucho menos entonces el ciudadano común y corriente, que lo único que mira es como el precio de los combustibles golpea dia a dia su canasta familiar.  No queda entonces sino esperar dos cosas.  Ambas se vienen dando, la primera una reducción en el precio de venta y la segunda, un subsidio de los gobiernos.

Con el paso de los años, las nuevas tecnologias disminuyen dramáticamente sus precios. Llegara el dia en que producir los eléctricos será igual que producir vehículos a gasolina.  Mientras tanto, serán los gobiernos los llamados a otorgar beneficios que incentiven el reemplazo.  Y no es solamente como se ha hecho hasta ahora, reduciendo aranceles y quitando las restricciones a la circulación.  Es poniendo dinero adicional, para que la carga no quede en los ciudadanos de buenas intenciones ecológicas como hasta ahora.

 

RICARDO VASQUEZ O. Ing. Mecanico