Basta con salir a la Alameda para ver el gran volumen de buses que circulan. La mayor parte de ellos están pintados de rojo, color que cubre la carrocería de estos vehículos cuya fuente de energía es principalmente la eléctrica. En menor medida, también corren por nuestras avenidas vehículos particulares con esta misma característica.
Ante una expansiva industria de la electromovilidad, un grupo de investigadores y de estudiantes de pre y postgrado de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, específicamente del Centro de Aceleración Sostenible de Electromovilidad (CASE), están buscando soluciones para un problema que está a la vuelta de la esquina: la degradación de las baterías de litio que utilizan algunos medios de transporte.
Con ello esperan adelantarse a un “problema gigante para los países que usen vehículos eléctricos o baterías de litio. ¿Qué vamos a hacer con estas baterías después?”, plantean, contextualizando que, en la industria automotriz, cuando una batería pierde un 30 por ciento de capacidad, se debe cambiar. Para dimensionar el pronto problema a nivel nacional, en Santiago el 75% de las micros son eléctricas.
“A lo largo del tiempo, las baterías han sido parte fundamental de los dispositivos electrónicos personales que usamos a diario. Sin embargo, su implementación a gran escala -como ocurre en el caso de la electromovilidad- plantea una serie de desafíos e incertidumbres que requieren de esfuerzos sistemáticos y propuestas metodológicas orientadas a garantizar un uso seguro y confiable de estos sistemas de almacenamiento energético”, señala el investigador Francisco Jaramillo, uno de los integrantes del Proyecto tecnológico 08 del CASE (PT08), que lleva por nombre “Sistema de evaluación de desempeño no invasivo de baterías para operación en vehículos eléctricos y aplicaciones en mercados de segunda vida” y que específicamente está trabajando este problema.
Estimar la depreciación de las baterías
Este equipo del CASE está buscando cómo darles una segunda vida a estas baterías. Para ello el equipo liderado por el profesor Jorge Silva está evaluando su degradación considerando múltiples variables como la temperatura, el tiempo de uso, las condiciones ambientales y territoriales, así como las velocidades alcanzadas por los medios de transportes, entre otras. A estas dimensiones se suman bases de datos internacionales que permiten construir lo que denomina “perfiles de uso”. Cuantas más variables se consideren por tipo de batería, detallan, mayores son las posibilidades de caracterizar con precisión cómo se degradan de acuerdo a su uso.
Con este proceso -que incluye también un trabajo en laboratorio donde se monitorean las condiciones ambientales a las unidades más pequeñas de estas baterías, que lucen como pilas grandes- aclara Jaramillo, buscan “estimar” porque actualmente no se puede medir directamente esta capacidad con instrumentos físicos.
En este sentido buscan saber cuánto va a durar una batería bajo ciertas condiciones, para, con esa información ver las posibilidades de una segunda vida. “Como tendremos formas de proyectar su uso, sabremos cuánto podrá durar y cuánto se puede depreciar”, señala.
Uno de los estudiantes que está investigando este tema en el laboratorio es Bruno Masserano, quien realiza pruebas sobre las celdas, consideradas la “unidad básica” de distintos tipos de baterías utilizadas en vehículos como autos, scooters, bicicletas y drones. “La novedad de nuestras mediciones está en el diseño de los experimentos y en la forma en que coordinamos los distintos equipos. Existen metodologías de carga y descarga de baterías desde hace años —como la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), entre otras—, pero no hemos encontrado evidencia de que se usen de manera integrada y coordinada como lo hacemos nosotros. Nuestro diseño permite asegurar que los datos que obtenemos sean confiables, lo que nos da una base sólida para sacar conclusiones sobre el comportamiento de las baterías”, explica sobre la metodología que están aplicando en esta investigación.
A lo largo de este proceso de un año y medio de trabajo, han podido eliminar “varias fuentes de incertidumbre relacionadas a los procesos convencionales de medición, efecto de los cables, interferencia entre los equipos y la dinámica de la batería, que al ser un sistema electroquímico, se ve afectado por todos estos factores que usualmente no se toman en cuenta”.
Un equipo interdisciplinario para aportar a la industria
Este trabajo posee un valor especial a nivel formativo. Estudiantes de pre y postgrado se encuentran trabajando en esta investigación. Además, el equipo ha contado con pasantías de estudiantes internacionales, provenientes de Escocia, Vietnam e Italia, entre otros.
El laboratorio —o más precisamente, el grupo de investigación— junto con los proyectos que se han desarrollado a lo largo del tiempo, ha funcionado como un espacio colaborativo. Como señala Francisco Jaramillo, “este tipo de desarrollos requiere tanto enfoques experimentales como teóricos, y el laboratorio ha contribuido significativamente al fortalecimiento de competencias en diversas áreas”.
Otro de los aspectos destacados del proyecto es la vinculación con la industria. Así lo destaca el ingeniero Diego Troncoso. “Uno de los objetivos centrales de este proyecto es desarrollar soluciones tecnológicas y productos que no solo tengan un alto valor científico y técnico, sino que también sean comercializables y útiles para los usuarios de vehículos eléctricos (EV), ya sean consumidores finales o empresas que integran EVs en sus operaciones. En ese sentido, buscamos que los desarrollos no se queden únicamente dentro del CASE, sino que tengan un impacto real en el mercado”, señala.
Para avanzar en esta dirección, el equipo ha sostenido conversaciones con empresas de asesoría tecnológica que cuentan con experiencia en cómo llevar este tipo de innovaciones al mercado. “Ellas nos ayudan a establecer vínculos con potenciales clientes y entender cómo adaptar nuestras soluciones a necesidades específicas del sector”, agrega Troncoso, para quien el objetivo final es que “nuestra tecnología —que permite estimar el estado de carga, predecir la degradación y facilitar el uso de baterías en su segunda vida— llegue a los usuarios de EVs. Esto permitirá una toma de decisiones más informada, eficiente y sustentable, tanto a nivel operativo como estratégico”.
Posibles usos
Al finalizar esta investigación, desarrollada en el marco del Proyecto Tecnológico 08 del CASE (PT08), se espera contar con información técnico-económica que facilite la migración de baterías desde su uso original hacia aplicaciones alternativas. Un ejemplo de ello es su reconversión en bancos de respaldo para alimentar infraestructura crítica, como antenas de telecomunicaciones. Estos dispositivos también podrían ser utilizados para almacenar energía generada por turbinas eléctricas o paneles solares.
Para avanzar en estos y otros posibles segundos usos, los investigadores enfatizan que es fundamental que los fabricantes se involucren y sean parte activa de la solución.
