Sólo hay un problema: los mejores ultracondensadores sólo pueden almacenar alrededor de un 5 por ciento de la energía que almacenan las baterías de litio-ion, lo que los limita a un par de millas de recorrido por cada carga (3,2 kilómetros). Esto hace que no sean efectivos como medio para el almacenamiento de energía para vehículos de pasajeros. Sin embargo, la falta de rango de los condensadores se ve compensada por su capacidad para cargarse y descargarse rápidamente. Por tanto, en aquellos vehículo que de forma predecible tienen que detenerse frecuentemente como parte de sus operaciones normales, tiene cierto sentido el uso exclusivo de ultracondensadores como forma de almacenaje de energía.
Sinautec Automobile Technologies, con sede en Arlington, Virgina, y su socio chino, Shanghai Aowei Technology Development Company, han pasado los últimos tres años demostrando su método con 17 autobuses municipales en las afuertas de Shanghai. El 21 de octubre, las dos compañías ofrecerán una demostración de un día en la Universidad Americana de Washington, DC, donde un minibús de 11 pasajeros con ultracondensadores se pasará el día llevando a la gente alrededor del campus.
El truco consiste en convertir algunas paradas a lo largo de la ruta en estaciones de carga, afirma Dan Ye, director ejecutivo de Sinautec. Al contrario que los trolebuses convencionales, que tienen que estar en contacto con un cable eléctrico por encima de ellos, los autobuses con ultracondensadores de Sinautec toman grandes sorbos de electricidad cada dos o tres millas en estaciones de carga designadas para tal fin, que también hacen las funciones de parada de autobús. Cuando llegan a estas estaciones, un colector en la parte de arriba del autobús asciende unos cuantos pies y entra en contacto con un cable de carga. En un par de minutos, el ultracondensador colocado debajo de los asientos del autobús logra cargarse al completo.
“Es un concepto brillante,” afirma el experto en ultracondensadores Joel Schindall, profesor de ingeniería eléctrica y ciencias informáticas en MIT. “No funciona bien con los coches que sólo son eléctricos, pero sí resulta práctico con un autobús que tenga que detenerse cada cierto número de bloques.”
Los autobuses también pueden capturar energía del frenado, y la compañía afirma que las estaciones de recarga se pueden equipar con paneles solares (aunque esto es principalmente para apoyar la percepción de que los vehículos tienen una baja huella de carbono). Ye afirma que los autobuses utilizan un 40 por ciento menos de electricidad comparados con los trolebuses eléctricos, principalmente porque son más ligeros y se aprovechan de las ventajas regenerativas del frenado. También son competitivos con los autobuses convencionales basados en ahorro de combustible a lo largo de los 12 años de vida del vehículo, basándose en los precios actuales del petróleo y la electricidad. Sinautec estima que cada uno de sus autobuses posee una décima parte del coste de energía de un autobús diesel y puede alcanzar unos ahorros de combustible durante toda su vida de 200.000 dólares.
“El autobús de ultracondensadores es también más barato que los autobuses con baterías de litio-ion,” afirma Ye. “Utilizamos el autobús de litio-ion Olímpico como modelo y descubrimos que el nuestro era alrededor de un 40 por ciento menos caro y con una cuota de fiabilidad muy superior.” Ye añade que los beneficios medioambientales son convincentes. “Incluso si utilizas la planta de carbón más sucia del planeta, genera un tercio del dióxido de carbono del diesel cuando se utiliza para cargar un ultracondensador.”
Los autobuses del programa piloto de Shanghai están fabricados por Foton America Bus Co, con sede en Germantown, Tennessee, que utiliza los ultracondensadores manufacturados por Shanghai Aowei. Los ultracondensadores están hechos de carbono activado y tienen una densidad de energía de 6 varios-hora por kilogramo. (A modo de comparación, una batería de litio-ion de alto rendimiento puede alcanzar 200 varios-hora por kilogramo.) Clifford Clare, director de Foton America, afirma que se distribuirán otros 60 autobuses a principios del próximo año con ultracondensadores capaces de proveer 10 vatios-hora por kilogramo.
“Ahora mismo los de Shanghai llevan en la carretera tres años y no han sufrido ningún incidente, ningún fallo en absoluto, lo cual es algo fenomenal dentro de la industria de los autobuses,” afirma Clare, quien además añade que su compañía está en conversaciones con la ciudad de Nueva York, Chicago y otras ciudades en Florida para poner a prueba los autobuses. “Acabará siendo una tercera generación del producto, que proporcionará 20 millas (32,18 kilómetros) de rango por carga o más.”
Sinautec también está en conversaciones con Schindall en MIT acerca del desarrollo de ultracondensadores de alta densidad de energía que utilicen estructuras de nanotubos de carbono alineadas verticalmente y proporcionen a los dispositivos más área de superficie para mantener una carga.
“Hasta ahora somos capaces de obtener el doble de densidad que un ultracondensador actual, aunque eso no es suficiente,” afirma Schindall. “Estamos intentando conseguir llegar a cinco veces más.” Schindall señala que con esto se lograría crear un ultracondensador con un cuarto de la densidad de energía de una batería de litio-ion.
“Ahora mismo los autobuses de Foton sólo pueden ir entre un número limitado de paradas, dentro de un rango de alrededor de 5 ó 10 bloques de edificios, y eso es suficiente para algunas rutas, aunque aquí en el área de Boston habría una distancia demasiado larga [entre puntos de recarga],” añade Schindall. “Si pudieran duplicar esa cifra, o incluso cuadriplicarla, el número de rutas para las que podría darse una solución técnica se incrementaría en un orden de magnitud.”
Habrá una serie de limitaciones importantes. Los autobuses de 41 pasajeros, basados en la tecnología actual, tienen una velocidad máxima de 30 millas por hora (48,2 km/h), pierden un 35 por ciento de su rango al encender el aire acondicionado, y su aceleración es muy débil. Aunque incluso con estas condiciones todavía podrían resultar prácticos para los autobuses turísticos, los municipales, los universitarios y los de los aeropuertos.
“Queremos reemplazar una gran parte de la flota diesel en los Estados Unidos,” afirma Ye. “Necesitamos instalar estaciones de carga a lo largo de varios puntos en la red, aunque a medida que la densidad de energía aumente, el número de estaciones disminuirá.