Comparación de la batería con otras fuentes de energía

Uno oye hablar de maravillosas mejoras en las tecnologías de baterías, cada una de las cuales ofrece ventajas distintas, pero ninguna proporciona una solución plenamente satisfactoria a todas las necesidades energéticas actuales. Aunque la batería tiene muchas ventajas sobre otras fuentes de energía, también tiene importantes limitaciones que es necesario abordar.

Almacenamiento de energía
Las pilas almacenan energía razonablemente bien y durante mucho tiempo. Las pilas primarias (no recargables) almacenan más energía que las secundarias (recargables) y la autodescarga es menor. Las baterías de plomo, níquel y litio necesitan recargas periódicas para compensar la energía perdida.

Energía específica (capacidad)
En comparación con el combustible fósil, la capacidad de almacenamiento de energía de la batería es menos impresionante. La energía por masa de la gasolina es de más de 12.000 Wh/kg. En cambio, una batería moderna de iones de litio sólo tiene unos 200 Wh/kg; sin embargo, la batería tiene la ventaja de suministrar energía de forma más eficaz que un motor térmico.

Capacidad de respuesta
Las baterías tienen una gran ventaja sobre otras fuentes de energía, ya que están listas para funcionar en poco tiempo: ¡piensa en la rápida acción del flash de la cámara! No hay calentamiento, como ocurre con el motor de combustión interna; la energía de la batería fluye en una fracción de segundo. En comparación, un motor a reacción tarda varios segundos en acelerar, una pila de combustible necesita unos minutos para ganar potencia y el motor de vapor frío de una locomotora necesita horas para generar vapor.

Ancho de banda de potencia
La mayoría de las baterías recargables tienen un amplio ancho de banda de potencia, lo que significa que pueden manejar eficazmente cargas pequeñas y grandes, una cualidad que comparten con el motor diésel. En comparación, el ancho de banda de la pila de combustible es estrecho y funciona mejor con una carga específica. Lo mismo ocurre con el motor a reacción, que funciona con mayor eficacia a un régimen definido de revoluciones por minuto (RPM).

Medio ambiente
La batería funciona de forma limpia y se mantiene razonablemente fría. La mayoría de las pilas selladas no tienen respiraderos, funcionan silenciosamente y no vibran. Esto contrasta claramente con los motores de combustión interna y las grandes pilas de combustible, que necesitan compresores y ventiladores de refrigeración. Los motores de combustión interna también necesitan tomas de aire y evacuación de gases tóxicos.

Eficacia
La batería es muy eficiente. La de iones de litio tiene una eficiencia de carga del 99%, y la pérdida por descarga es pequeña. En comparación, la eficiencia energética de la pila de combustible es del 20-60%, y la del motor de combustión interna, del 25-30%. A una velocidad y temperatura de entrada de aire óptimas, el GE90-115 del avión Boeing 777 alcanza una eficiencia del 37%. La eficiencia de carga de una batería está relacionada con la capacidad de aceptar carga.

Instalación
La batería sellada funciona en cualquier posición y ofrece una buena tolerancia a golpes y vibraciones. La mayoría de los ICE deben colocarse en posición vertical y montarse sobre amortiguadores para reducir las vibraciones. Los motores térmicos también necesitan un colector de admisión de aire y un silenciador de escape.

Costes de explotación
Las baterías de litio y níquel son las más adecuadas para los dispositivos portátiles, mientras que las de plomo-ácido son más económicas para la movilidad sobre ruedas y las aplicaciones fijas. El precio y el peso hacen que las baterías sean poco prácticas para la cadena cinemática eléctrica de los vehículos más grandes. El coste de extraer energía de una batería es unas tres veces superior al de obtenerla de la red de corriente alterna. El cálculo incluye el coste de la batería, cargarla de la red y presupuestar una eventual sustitución.

Mantenimiento
Con la excepción del riego de las baterías de plomo inundadas y el ejercicio de las NiCd para evitar la "memoria", las baterías recargables requieren poco mantenimiento. El servicio incluye la limpieza de la corrosión acumulada en los terminales exteriores y la aplicación de comprobaciones periódicas del rendimiento.

Vida útil
La batería recargable tiene una vida útil relativamente corta y envejece aunque no se utilice. La vida útil de 3 a 5 años es satisfactoria para los productos de consumo, pero no es aceptable para las baterías de mayor tamaño. Las baterías de vehículos híbridos y eléctricos tienen una garantía de 8 a 10 años; la pila de combustible ofrece entre 2.000 y 5.000 horas de servicio y, dependiendo de la temperatura, las grandes baterías estacionarias tienen una vida útil de 5 a 20 años.

Temperaturas extremas
Al igual que la melaza, las bajas temperaturas ralentizan la reacción electroquímica y las baterías no funcionan bien por debajo del punto de congelación. La pila de combustible comparte el mismo problema, pero el motor de combustión interna funciona bien una vez calentado. La carga rápida debe realizarse siempre por encima del punto de congelación. El funcionamiento a altas temperaturas aumenta el rendimiento, pero provoca un rápido envejecimiento debido al estrés añadido.

Tiempo de carga
Aquí, la batería tiene una desventaja indiscutible. Los sistemas basados en litio y níquel tardan entre 1 y 3 horas en cargarse; los de plomo-ácido suelen tardar 14 horas. En comparación, repostar un vehículo sólo lleva unos minutos. Aunque algunos vehículos eléctricos pueden cargarse al 80% en menos de una hora en un enchufe de alta potencia, las baterías de iones de litio se estresan con cargas ultrarrápidas.

Eliminación
Las baterías de níquel-cadmio y plomo-ácido contienen materiales peligrosos y no pueden depositarse en vertederos. Los sistemas de níquel-hidruro metálico y litio son respetuosos con el medio ambiente y, en pequeñas cantidades, pueden incluirse con los artículos domésticos habituales, pero las autoridades recomiendan reciclar todas las pilas.