Evitar las celdas débiles podría alargar la vida útil de las baterías de vehículos eléctricos
Las baterías capaces de evitar las celdas más débiles podrían prolongar la vida útil de los vehículos eléctricos y reducir el coste total a lo largo de su vida útil, según un estudio dirigido por la Universidad Tecnológica de Chalmers. En condiciones óptimas, la vida útil de la batería podría aumentar más de un 20 %.
La batería de un vehículo eléctrico está formada por numerosas celdas interconectadas que no envejecen al mismo ritmo. En las baterías actuales, la celda más débil determina el límite de funcionamiento de todo el conjunto, incluso cuando las demás todavía disponen de capacidad suficiente. Según un comunicado de la Universidad Tecnológica de Chalmers, los investigadores han analizado las ventajas de las baterías reconfigurables, en las que interruptores y sistemas de control modifican las conexiones entre las celdas para permitir que las más débiles queden fuera del circuito.
Albert Škegro, doctorando del Departamento de Ingeniería Eléctrica de Chalmers y primer autor del estudio, compara las baterías actuales con un grupo de celdas atadas entre sí por una cuerda que intentan avanzar juntas.
«Como están unidas entre sí, todas tienen que avanzar al ritmo de la celda más lenta y detenerse cuando esta se detiene. Con la solución que presentamos en nuestro estudio, la batería puede evitar la celda que está causando problemas y seguir funcionando», explica.
Según los modelos desarrollados por los investigadores, la solución más avanzada, en la que cada celda puede controlarse individualmente, podría prolongar la vida útil de la batería más de un 20 % en determinados vehículos de alta tensión, como los camiones eléctricos y los automóviles eléctricos de gran autonomía. Sin embargo, en la práctica es más probable que se controlen grupos de celdas de forma conjunta, por lo que esta cifra representa un límite máximo teórico.
«La reconfiguración no es una cuestión de 'encendido o apagado'. Existe toda una gama de posibilidades, y la opción que elija cada fabricante determinará qué parte del beneficio potencial podrá aprovecharse», señala Changfu Zou, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica de Chalmers y coautor del estudio.
Para mostrar las implicaciones prácticas de esta tecnología, los investigadores simularon el funcionamiento de una batería convencional de 80 kWh en un automóvil que recorre 12.000 kilómetros al año. Se asumió que la batería convencional debía sustituirse después de 10 años, de acuerdo con las prácticas actuales del sector. La batería reconfigurable alcanzó el mismo punto después de aproximadamente 11 años, unos 14 meses más tarde. Además, conservaba un mayor valor residual debido a su menor deterioro.
La incorporación de componentes electrónicos adicionales aumenta el coste inicial de esta tecnología. Sin embargo, según los investigadores, una vida útil más larga y un mayor valor residual pueden compensar ese sobrecoste en numerosas condiciones realistas. El mayor potencial se encuentra en los vehículos de alta tensión y gran autonomía, cuyas baterías contienen numerosas celdas conectadas en serie.
Este enfoque también podría influir en la fabricación de baterías. Actualmente, se destinan importantes recursos a comprobar y seleccionar celdas con características similares. Dado que una batería reconfigurable puede tolerar mayores diferencias entre las celdas, podría reducirse la necesidad de realizar una selección tan precisa. Además, un mayor número de baterías podría tener una segunda vida, por ejemplo, en sistemas estacionarios de almacenamiento de energía.
