Porsche trabaja en cargas rápidas de sus eléctricos: 100 kilómetros en tres minutos

“Para Porsche, el alto rendimiento de carga juega un papel clave”, señala Stefanie Edelberg, ingeniero de Porsche Engineering. “La conducción deportiva agota la batería más rápido y el cliente no quiere estar una hora delante del enchufe para tener su coche preparado para seguir haciendo kilómetros". Pero expertos de Tecnología de Sistemas de Almacenamiento también señalan que varias propiedades extremas no se pueden combinar. ¿Carga ultrarrápida combinada con una alta densidad de energía? Eso es complicado porque la vida útil se vería afectada por esta combinación.

Los sistemas de almacenamiento de energía para coches eléctricos mejoran constantemente, pero las celdas de iones de litio seguirán siendo la tecnología elegida en el futuro previsible. Esto se debe a que la alta reactividad del litio y la elevada densidad energética de las celdas permiten almacenar una gran cantidad de energía en un espacio pequeño. Estas baterías son, además, muy robustas, lo que les permite soportar alrededor de 2.000 ciclos de carga en un vehículo totalmente eléctrico a una gran profundidad de descarga antes de perder su utilidad. A pesar de ello, los desarrolladores creen que podrían durar varias veces más. Otra ventaja de una batería de ion-litio es que no tiene el efecto memoria de las baterías de níquel-cadmio: en el caso de descargas parciales frecuentes, “recuerdan” el requerimiento energético típico y ajustan su capacidad a él.

Al contrario de lo que algunos puedan pensar, la tecnología de iones de litio todavía no ha tocado techo. Según los científicos del Instituto Fraunhofer de Investigación de Sistemas e Innovación (ISI), la densidad de energía casi se ha duplicado durante la última década en las celdas de batería de iones de litio de gran formato para automóviles eléctricos, hasta alcanzar una energía específica media de 250 Wh/kg (o 500 Wh/l de densidad energética).

Carga rápida, el desafío

Pero el gran desafío es la carga rápida porque los átomos de litio migran a los cristales de carbono del electrodo durante la carga. Al descargar, se recuperan de allí. Sin embargo, “cuanto más rápido se carga la batería, mayor es el riesgo de que los portadores de carga se peguen a la superficie de los cristales, formando una capa metálica y dañando así la celda”, explica un técnico del Instituto Fraunhofer, de modo que la capacidad y la potencia disminuyen con cada carga rápida.

No es el único obstáculo con el que se encuentran los desarrolladores. Otros puntos importantes a tener en cuenta son los enchufes de carga, los cables y la infraestructura del vehículo, que también deben diseñarse para las corrientes altas. Esto implica que haya cables gruesos y, por lo tanto, que aumente el peso. La buena noticia es que eso se puede compensar mediante un sistema de batería de mayor voltaje. Por ello, Porsche ha equipado el Taycan con un sistema de batería de alto voltaje de 800 voltios en lugar de los 400 habituales en los coches eléctricos.

Para comparar los tiempos de carga de vehículos eléctricos con diferentes capacidades de batería, la variable o tasa “C” (C significa "capacidad") es de gran utilidad. Indica la relación entre la corriente de carga o descarga de una celda electroquímica en amperios (A) y la capacidad de la celda en amperios-hora (Ah). Un valor de 1 significa que la carga completa tarda una hora. Los valores 2 y 3 representan, respectivamente, media hora y 20 minutos de carga.

Los desarrolladores aspiran a alcanzar un “C” de 10, lo que significaría unos seis minutos de tiempo de carga, algo similar al repostaje de un vehículo con motor de combustión. Todavía estamos muy lejos de eso hoy. Pero en el proyecto de investigación “FastCharge”, fabricantes como Siemens, Phoenix Contact E-Mobility y Porsche, entre otros, trabajan precisamente por mejorar el sistema de suministro de energía para vehículos eléctricos.

El consorcio industrial ya ha avanzado mucho en este sentido. Durante unos tests realizados, un vehículo de pruebas de Porsche con una batería de 90 kWh ha logrado ya una capacidad de carga de 400 kW, lo que permitió obtener los primeros 100 kilómetros de autonomía en menos de tres minutos. Un proceso de carga completo del 10 al 80 por ciento en estación de carga ultrarrápida requirió 15 minutos. Por lo tanto, Porsche puede decir que hoy es factible lograr una tasa “C” de 4 a 5. “El factor decisivo es un innovador sistema de refrigeración para la batería, el vehículo y el sistema de carga”, explica Edelberg.