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          Litio, ¿el nuevo oro?





          El futuro es eléctrico. No importa cuánto se empeñen algunos en negarlo, ni cuánto le cueste a otros aceptarlo. El mundo está sumido en un grave problema energético y medioambiental. El petróleo ha servido a la humanidad durante décadas, y aparentemente lo seguirá haciendo durante algunas más, pero hemos abusado de él y las reservas que quedan tiene los años contados.
          Parece que la era del motor de combustión interna está tocando a su fin. Primero fue el downsizing. Luego la hibridación. Ahora, los fabricantes de automóviles han vuelto a mover ficha. Y esta vez no ha sido el peón. Por el volumen de inversiones y lo que hemos podido ver en los últimos salones internacionales de automóviles, parece que estén arriesgando la dama.

          Las baterías se han convertido en un componente imprescindible para los últimos avances en automoción gracias a una importante evolución tecnológica que gira entorno al litio
          Y sin embargo y a pesar de todos los esfuerzos los coches eléctricos siguen sin despegar. Tampoco interesa. La electrificación del parque móvil no es, de momento, un negocio rentable para las marcas. De hecho la mayor parte de ellas pierde dinero como cada unidad vendida.
          Pero la fabricación de vehículos eléctricos no es agujero negro en las cuentas de todas las empresas, y si hay alguien que de verdad se está lucrando con este negocio son los fabricantes de baterías. Este componente, imprescindible en todos los coches, camiones y motos que circulan por el mundo en la actualidad, ha cobrado en los últimos años más importancia que nunca, y toda esta revolución comercial ha ido acompañada de una importante evolución tecnológica. El ácido y el plomo se han convertido en cosa del pasado, y ahora los protagonistas son los iones de litio.
          Pero, ¿podrá este metal soportar la que se le viene encima?


          De la energía química a la eléctrica, y viceversa


          Antes de continuar por los caminos de la oferta y la demanda, parece una buena idea explicar cómo funciona una batería y qué hace al litio un componente tan importante para su desarrollo.
          Una batería no es más que un acumulador de electricidad que utiliza reacciones electroquímicas eléctricamente reversibles, de forma que cuando transcurre en un sentido, la reacción química utiliza los componentes de la pila para generar corriente eléctrica, mientras que si se aplica una corriente en sentido inverso, los materiales consumidos se regeneran.

          El funcionamiento de los grandes packs de baterías que incorporan los VE es similar al de las pilas convencionales, y se basa en una reacción química denominada redox
          En realidad, los grandes packs de baterías que incorporan los coches híbridos y eléctricos no son muy diferentes de las pilas que utilizamos en casa diariamente. Como la batería del portátil con el que puedes estar leyendo esto ahora mismo, utilizan un principio químico básico conocido como oxidación-reducción (redox), en el que se produce un intercambio de electrones que posteriormente es aprovechado para hacer funcionar los diferentes componentes eléctricos.
          A grandes rasgos, tal y como puede verse en la imagen anterior, una batería está formada por el electrolito (disolución que contiene los iones); dos electrodosdenominados ánodo y cátodo, en los que se producen los procesos de oxidación y reducción respectivamente; y un medio de contacto entre las disoluciones cuya función es la de mantener la electroneutralidad mediante el movimiento interno de iones (en la imagen, un tabique poroso, aunque puede ser también un puente salino).
          En el caso de las baterías de iones de litio, el componente común de todas ellas es el electrolito, formado por sales de litio. El ánodo suele ser de carbono, mientras que el cátodo puede ser de diversos metales, como manganeso, fosfato, hierro o cobalto, siendo los más comunes el primero y una mezcla de níquel, manganeso y cobalto denominada NMC, como la que emplea el Rolls Royce Phantom 102 EX eléctrico que ilustra este artículo.


          ¿Por qué litio en lugar de otros metales?


          El litio es el elemento número 3 de la tabla periódica y el sólido más ligero, en contraposición con el plomo de las baterías de arranque tradicionales, un conocido metal pesado. Y como todo el mundo sabe, en automoción la ligereza es un factor muy importante. Más vale un kilo perdido que un caballo ganado. Sin embargo, no es sólo el peso el responsable de que las baterías de nueva generación estén compuestas de litio, sino la densidad de energía que va asociada a él.
          La densidad energética se refiere a la cantidad de energía que puede acumularse por unidad de masa o de volumen. Cuanto mayor sea la densidad energética, mayor será la cantidad de energía disponible para almacenar por kilogramo o litro de batería.

          Con una densidad energética másica de 125 Wh/kg y una eficiencia energética del 90%, las baterías de litio resultan las más adecuadas para el desarrollo de los vehículos eléctricos
          Por ejemplo, las baterías de plomo-ácido tan sólo son capaces de almacenar 40 Wh por cada kilogramo, frente a las de Li-Ion tradicionales, que presentan una densidad energética de 125 Wh/kg. Las de polímero de litio en particular son capaces de almacenar aún más energía, quintuplicando el dato de las primeras: hasta 200 Wh/kg. Además, la eficiencia energética de las baterías de litio ronda el 90%, frente al 82,5% de las de plomo-ácido.
          Pero establecer comparaciones sólo con las baterías de plomo-ácido no sería justo. En el caso del Toyota Prius, los módulos que incorpora están fabricados de Níquel e hidruro metálico (NiMH), su densidad energética es de unos 60 Wh/kg, y la eficiencia ronda el 70%.
          En términos de voltaje, el valor medio para las baterías de Li-Ion es de 3,7 V de media, equivalente al que producirían tres baterías de NiMH conectadas en serie. De nuevo, el litio es el claro vencedor, excepto en lo que a ciclos de carga y descarga soportados se refiere: unos 1.350 para el NiMH frente a los aproximadamente 1.000 del Li-Ion.
          Salar de Atacama


          ¿El nuevo oro?


          Como el resto de elementos presentes en la naturaleza, el litio es un recurso finito, aunque afortunadamente su abundancia es moderada. Este metal está presente en la corteza terrestre en 65 partes por millón, o lo que es lo mismo: el 0,065% de la materia que hay en la corteza terrestre es litio. Por su parte, el oro presenta una abundancia de 0,003 ppm. En porcentaje, la cantidad de oro presente en la corteza terrestre corresponde al 0,0000003% de la materia,ligeramente inferior a la del litio.
          Pero estos datos por sí solos no dicen nada a la hora de valorar si el litio es o no un recurso sostenible y si será o no capaz de afrontar la gran demanda que le sobreviene al convertirse en el punto clave del desarrollo de la industria automotriz y de la electrónica de consumo.
          Para intentar situarnos tomaremos como referencia el Nissan Leaf, que incorpora en su pack de baterías unos 4 kg de litio. La compañía japonesa prevé un volumen de ventas de aproximadamente medio millón de coches eléctricos para 2015, lo que significa que el consumo de litio su suministrador de baterías será de unas 2250 toneladas anuales.
          Si los 27 millones de vehículos eléctricos que se prevé circularán por España en el año 2020 incorporasen el mismo pack de baterías que el Leaf, por nuestra red de carreteras circularían más de 100.000 toneladas de litio en tan sólo ocho años.
          En 2050 se calcula que habrá 3.000 millones de vehículos operativos en el mundo. En el remoto caso de que la electrifación del parque móvil fuese del 100% para esa fecha, y asumiendo que todos los vehículos incorporasen las baterías del Leaf, serían necesarias 12 millones de toneladas del metal que nos ocupa para cubrir toda la demanda.
          Afortunadamente, se calcula que sólo las reservas de más fácil acceso, como las del salar de Atacama (Chile), el salar del Hombre Muerto (Argentina) y el salar de Uyuni (Bolivia), albergan unas 39 millones de toneladas, suficiente para fabricar 10 millones de coches anuales durante los próximos 970 años.
          [Conviene apuntar que estos cálculos de servilleta han sido realizados sin tener en cuenta el volumen de demanda generado por la industria de la electrónica de consumo, ni la posibilidad de reciclar las baterías de Li-Ion una vez finalizada su vida útil para recuperar los materiales que las componen (un negocio que en la actualidad no resulta rentable, pero que sería perfectamente viable en caso de necesidad), aunque resultan igualmente válidos para un propósito meramente ilustrativo].
          Con éstos datos encima de la mesa parece que la demanda de litio va a tener que aumentar mucho para convertirse en el nuevo oro. Por fortuna, su suministro está garantizado durante al menos el próximo siglo, lo que permitirá desarrollar aún más el sector de las baterías, en el que los últimos experimentos han tenido resultados muy positivos, como es el caso de las células de litio y aire, presentadas por IBM y que auguran autonomías de hasta 800 kilómetros.
          Un tanto más para los electrones y otra piedra, esta vez metálica, en el tejado de las petrolíferas.
          Fuente: Technology Review | Wikipedia III | Ecolaboratorio How Stuff Works | BYD | Car&Driver, ed. Americana (Octubre 2010)
          Imágenes: Pixculture (salar de Atacama)
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          HA ENTRADO EN el BLOG/ARCHIVO de VRedondoF. Soy un EMPRESARIO JUBILADO que me limito al ARCHIVO de lo que me voy encontrando "EN LA NUBE" y me parece interesante. Lo intento hacer de una forma ordenada/organizada mediante los blogs gratuitos de Blogger. Utilizo el sistema COPIAR/PEGAR, luego lo archivo. ( Solo lo  INTERESANTE según mi criterio). Tengo una serie de familiares/ amigos/ conocidos (yo le llamo "LA PEÑA") que me animan a que se los archive para leerlo ellos después. Los artículos que COPIO Y PEGO EN MI ARCHIVO o RECOPILACIÓN (cada uno que le llame como quiera) , contienen opiniones con las que yo puedo o no, estar de acuerdo. 
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          Motores de aire comprimido, la energía alternativa






          Cuando pensamos en energías alternativas solemos asociarlo a automóviles eléctricos principalmente, pero existen mas opciones. Una de ellas, de las cuales personalmente desconocía hasta hace poco tiempo, trata de los motores neumáticos o vehiculos impulsados por aire comprimido, una tecnología que hemos oído hablar pero que parece que por alguna razón no termina de convencernos.


          Este tipo de tecnología es simple, no emite emisión contaminante alguna y su combustible es aire a presión. Viendo estas características podríamos pensar que hablamos de algo realmente revolucionario y que podría ser la base de los futuros vehiculos no contaminantes, económicos y sencillos, pero ¿porqué esta tecnología no termina de despegar?

          Aire comprimido, funcionamiento básico


          Los motores de aire comprimido basan su funcionamiento en la compresión del aire principalmente y constan de tres ciclos, compresión, inyección y expansión.

          Ciclo de compresión

          En este ciclo y de la misma manera que los motores convencionales, el contenido del cilindro es comprimido, a unos 20 bares aumentando su temperatura a aproximadamente 400 grados centígrados.



          Ciclo de inyección

          En el ciclo de inyección se inyecta aire comprimido a temperatura ambiente, mediante la acción de bombas de presión con una presión de unos 300 bares, mientras que el pistón está en la posición que ejerce máxima presión con el aire al mínimo volumen.



          Ciclo de expansión

          El aire comprimido inyectado durante la fase anterior provoca un aumento de la presión en el cilindro, hanciendo que se provoque una expansión que ejerce la fuerza del empuje sobre el pistón, es así este ciclo también denominado ciclo de trabajo ya que es en el cual se produce la fuerza que mueve el motor.

          Este tipo de motor basa su funcionamiento en el siguiente fenómeno, el aire es comprimido aumentando su temperatura y posteriormente al introducirse aire a temperatura ambiente provoca un enfriamiento que a su vez hace que exista un aumento de presión moviendo el pistón.

          Existen algunas buenas características de estos motores, como un gasto de mantenimiento muy bajo, ninguna emisión contaminante tras el proceso y el posible reprovechamiento del aire frio en el sistema de aire acondicionado, ya que recordemos que tras los ciclos de trabajo la temperatura del aire baja considerablemente hasta una temperatura de entre –15 ºC a 0 ºC.


          Aún así cabe destacar de manera importante que los motores de aire comprimido no son iguales en su totalidad en la manera de funcionar y existen distintos tipos distintos, como por ejemplo, el famoso motor construido por la fábrica gala MDI que funciona de una manera algo distinta.

          MDI y un sueño



          MDI declaraba que de los motores de aire comprimido tenían un mantenimiento muy económico con cambios de aceite a los 50.000km y una autonomía de unos 300km

          MDI (Moteur Developpment International) es una empresa creada en 1991 por el ingeniero francés Guy Nègre, quien antes había trabajado en la fabricación de motores en la industria aeronáutica y Fórmula 1. El proyecto de realizar un motor de aire comprimido viable surge en 1992, pero hasta 1998 no se realiza el primer prototipo.


          La diferencia con un motor exclusivamente de aire es que en esta mecánica se intenta combinar de una manera efectiva el uso de aire comprimido con el de motor de combustión, pudiendo disponer de sólo energía proveniente del aire comprimido y la opción de trabajar simultáneamente ambas tecnologías, disponiendo de un sistema automático encargado en la gestión del carburante. Esto significa que por debajo de los 50 km/h los motores funcionan exclusivamente con aire comprimido y superando esa velocidad los motores pasan a gastar aire comprimido más carburante.

          La intención de MDI era revolucionar el mundo con este tipo de tecnología, y por supuesto, el proyecto contaba con la ambiciosa idea de la creación de estaciones de servicio donde poder recargar las bombonas de aire de estos vehiculos de una manera rápida y sencilla en unos pocos minutos. La otra opción era la recarga de las bombonas enchufando el vehiculo a una toma de corriente, caso en el que el motor pasaba a modo compresor y el tiempo de carga se alargaba hasta un aproximado de unas 4 horas.


          Aparte del revolucionario motor, el cual tenía un mantenimiento muy económico (cambio de aceite a los 50.000km) y una autonomía de unos 300km según declaró la marca, MDI diseñó un vehiculo con una carrocería de fibra para aligerar su peso hasta el máximo posible, eliminó cualquier material supérfluo y dejo el automovil en su mínima expresión posible. No existen lujos ni quería tenerlos.

          No todo son cosas buenas


          Está claro que no todo en este tipo de tecnología son cosas buenas y existen importantes inconvenientes, como son la de uso de bombonas pesadas para el almacenaje del aire comprimido que aumentan el peso total del vehiculo mermando la autonomía, la pérdida de potencia e influencia del clíma o humedad de manera muy negativa o que la energía necesaria para comprimir el aire es más elevada que la de los motores eléctricos, entre otras. Estas son algunas mermas que en princípio, limitan mucho las posibilidades reales de funcionamiento óptimo.


          Futuro


          Aún así MDI sigue apostando por esta tecnología y apoya la idea de poder introducir esta alternativa como algo viable y real a tener en cuenta. Lo cierto es que desde la aparición de este tipo de proyecto en 1998, MDI sigue sin despegar y no parece que encuentre el respaldo necesario, aunque continuan en su afán de presentar modelos, cuanto menos, distintos a lo que viene siendo habitual.



          Tata aún así ha apostado por la marca gala para desarrollar y llevar a cabo el Tata Mini-Cat, un modelo de la marca de bajo coste que contará con el polémico motor de aire comprimido de MDI y que se lanzará en la Indía a lo largo del 2012. Las prestaciones serán bastante modestas y será un automovil que muchas personas verán con ojos de escepticismo, pero quizás estemos ante un proyecto que podría ser un verdadero éxito o un rotundo fracaso, pero ¿podrían ser los motores de aire comprimido una realidad que funcionase?


          Fuentes: MDI | Terra | Fieras de la ingeniería
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          Los coches eléctricos y su aceptación en el mercado: usabilidad y practicidad reales





          En un momento en el que muchos pronostican una electrificación del parque móvil como un hecho casi indiscutible, las barreras a las que se enfrentan los coches movidos por baterías siguen siendo realmente grandes. Una vez analizado el problema del coste para el usuario, entraremos hoy en el problema de la usabilidad real de este tipo de vehículos.

          La pregunta a responder en este caso es si los coches eléctricos puros son prácticos para su utilización en la vida real a día de hoy



          La pregunta a responder en este caso es si los coches eléctricos puros son prácticos para su utilización en la vida real a día de hoy. Se trata de una pregunta sencilla y vamos a intentar responderla centrándonos en las particularidades que implica conducir con este tipo de mecánicas, prestando especial atención a las importantes barreras que quedan aún por superar.

          Conducir un coche eléctrico es esencialmente igual que conducir un gasolina en lo que a su operación se refiere. En todo caso, de existir alguna diferencia, sería más bien elsilencio total de funcionamiento y la perfecta suavidad de marcha (claras ventajas). Desde este punto de vista, son perfectos para ciudad y totalmente válidos (con la potencia suficiente) para cualquier otro uso… mientras dure la carga, claro.
          Y es aquí donde empiezan los problemas fundamentales de practicidad que plantea todo coche eléctrico: la autonomía real, la red de recarga y el tiempo de recarga.
          La autonomía real de un coche eléctrico cuyo precio se pueda considerar remotamente razonable, se sitúa en el entorno de los 150 km. El coste prohibitivo de las baterías, junto a su enorme peso por kWh (baja densidad energética) impiden que las cosas sean de otro modo.
          Los fabricantes mantienen la tesis de que esto es más que suficiente para un enorme porcentaje de la población en sus desplazamientos diarios, y no tengo ninguna duda de que esa afirmación es cierta. Si embargo, me temo que resulta un argumento débil para que un particular se decida a comprar con su dinero un coche eléctrico. La cuestión es que, aunque no lo hagamos normalmente, tampoco queremos renunciar a la posibilidad de viajar con nuestro coche, ni tan siquiera hasta el límite provincial.


          Se parece en cierto modo a ir en barco, si se me permite la analogía, y puede llegar a tener un punto de aventura


          Llegados a este punto conviene recordar que, prácticamente, no existe una red de recarga. No podemos repostar durante un trayecto cualquiera y, quien ha conducido un eléctrico, sabe que tiene que llegar a su destino necesariamente con la carga disponible. Se parece en cierto modo a ir en barco, si se me permite la analogía, y puede llegar a tener un punto de aventura… ¿llegaré o no llegaré?
          Normalmente, esa duda no es agradable para ningún conductor y pronto acaba adoptando forma de angustia; existe incluso una expresión en inglés acuñada a tal efecto para este caso range anxiety o “ansiedad de autonomía”. No es agradable porque la penalización por “perder” en este pequeño juego de supervivencia es llamar a una grúa y perder horas y euros (pocas cosas duelen más) en lugar de llegar al destino pretendido.

          La penalización por “perder” en este pequeño juego de supervivencia es llamar a una grúa y perder horas y euros


          Finalmente, incluso si las autonomías fuesen algo mayores (no lo serán en el corto plazo) y hubiese una red de recarga (no la habrá en el corto plazo), todavía tendríamos que estar horas conectados a un cable para reponer la carga completa de una batería, o muchos minutos mediante recargas rápidas, siempre mucho más de lo que lleva rellenar un depósito de combustible líquido.

          Las recargas rápidas penalizan la vida de nuestras valiosas baterías, y el cable de conexión es un auténtico incordio, al menos en algunas de sus primeras versiones, en las que incluye un horrible transformador que queda literalmente tirado en el suelo. Esto sí que es fácil de mejorar, con recargas inalámbricas (tipo cepillo de dientes eléctrico) o con cables mejor concebidos.
          En definitiva, vivir con un eléctrico implica (a día de hoy) utilizar un vehículo que está virtualmente atado a nuestro garaje con un cable de 70 km de largo si nos portamos bien con el acelerador. En invierno y con temperaturas muy bajas, podríamos estar hablando de hasta un 30% menos.
          Como segundo coche puede ser, pero, ¿quén se anima a comprar uno como coche único?
          Fuente: “Global autos: don’t believe the hype – analyzing the costs & potential of fuel-efficient technology” – Bernstein Research & Ricardo – Informe impreso
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