La carga rápida de la NASA para coches eléctricos: 5 minutos y listo

La NASA y la Universidad Purdue se han aliado para alcanzar una carga rápida de 5 minutos en coches eléctricos gracias a una tecnología de refrigeración extrema.

Los coches eléctricos son menos ruidosos, no contaminan -si utilizan energía renovable- y pueden ser una de las grandes bazas de la movilidad sostenible a la hora de dejar atrás los combustibles fósiles. Pero, claro, no están exentos de sus propios retos: desde las materias primas necesarias para las baterías hasta la velocidad de carga, aún quedan incógnitas por despejar en su camino a la adopción masiva. Por suerte, los avances tecnológicos van ofreciendo soluciones, ya sea con alternativas en cuanto a sus baterías como sistemas de carga rápida, el coche eléctrico va mejorando su eficiencia. Te contamos más sobre lo segundo en este artículo. ¿Ha dado la NASA con la tecla de la carga rápida para el coche eléctrico?  

¿Qué voy a leer en este artículo?

• ¿Cuánto tarda en cargarse un coche eléctrico?
• Cómo acelerar la carga rápida de un coche eléctrico
• ¿Cómo funciona la ebullición de flujo subenfriado?

¿Cuánto tarda en cargarse un coche eléctrico?

El motor de explosión ha reinado durante más de un siglo gracias a cuestiones como su elevada autonomía y velocidad de repostaje: a no ser que te encuentres una cola en la gasolinera, un depósito de gasolina se llena en dos o tres minutos. En los coches eléctricos existen más matices. Por regla general, un vehículo puede tardar en cargarse entre veinte minutos y doce horas.  Pero ¿cuáles son los factores que condiciona esos tiempos?    

• El tipo de punto de carga. Existen varios tipos de puntos de carga definidos por su nivel potencia, que oscila entre el 1 y el 3. Los domésticos suelen ser de tipo 1, mientras que los de tipo 2 y 3 más potentes se reservan para lugares públicos.
• El tipo y la capacidad de la batería. La capacidad de las baterías oscila entre los 6 kWh de coches urbanos y los 100 kWh de modelos de elevada autonomía, aunque la media suele estar entre los 40 y 50 kWh.
• El nivel de carga. Lo que más tarda en cargarse es el 20 % inicial y el 20 % final de la batería.
• La temperatura ambiente. En caso de temperaturas muy bajas, la velocidad de carga se reduce.

Sin embargo, en el caso de los cables de alimentación, las bajas temperaturas sí que pueden ser un aliado para la carga. Es lo que la Universidad Purdue ha aprovechado para desarrollar su prototipo basado en tecnología de la NASA.

Cómo acelerar la carga rápida de un coche eléctrico

Existe un obstáculo físico a la hora de aumentar la potencia de carga. Es el mismo que está detrás del funcionamiento de una estufa o un secador: la electricidad a su paso por una resistencia emite radiación térmica. Si alguna vez has advertido lo gruesas que son las “mangueras” de los puntos de carga rápida ahí tienes la respuesta: requieren numerosos cables trenzados para evitar la sobrecarga y, además, suelen incorporar líquido refrigerante. Esos puntos de carga ofrecen, habitualmente, una potencia de 350 amperios.

El nuevo sistema planteado por la NASA puede multiplicar por 4,6 veces la corriente eléctrica transportada por los cables de alimentación de una electrolinera, operando sin problemas a 1400 amperios. Y, técnicamente, podrían alcanzarse los 2500 amperios. Para lograrlo han recurrido a un sistema de control de la temperatura diseñado para operar en condiciones de microgravedad, en el espacio exterior. El principio físico se conoce como ebullición de flujo subenfriado. Y, gracias a él, han disipado hasta 24,22 kilovatios de calor.

El prototipo ha corrido a cargo de la Universidad Purdue, que ha tomado las investigaciones sobre ebullición de flujo subenfriado y las ha aplicado al campo de la carga rápida de coches eléctricos. De hecho, el laboratorio de esta universidad ya anunció en 2022 otra tecnología de carga rápida por debajo de cinco minutos.

¿Cómo funciona la ebullición de flujo subenfriado?  

Quizá ahora te preguntes de qué va exactamente la ebullición del flujo subenfriado. Pues bien, este fenómeno ocurre cuando un líquido se calienta rápidamente y empieza a hervir antes de alcanzar su temperatura de ebullición normal. Si ponemos una olla con agua fría en una vitrocerámica o cocina de gas, el agua comenzará a calentarse lentamente. A medida que el agua se calienta, llega un momento en el que la temperatura en la superficie se vuelve lo suficientemente alta como para que se formen burbujas de vapor, incluso antes de que todo el líquido alcance su temperatura de ebullición.

Estas burbujas de vapor que se forman en el agua más fría de lo normal se llaman “núcleos de ebullición”. A medida que el calor se transfiere al agua circundante, estas burbujas de vapor crecen y se desprenden de la superficie, disipando con ellas el calor.

El flujo subenfriado es cuando el líquido en movimiento, como el agua que fluye a través de una tubería, se enfría por debajo de su temperatura de ebullición normal antes de comenzar a hervir. Esto puede ocurrir cuando hay una transferencia rápida de calor al líquido o cuando el líquido se encuentra en condiciones de alta presión.

Conviene tener en cuenta que esta tecnología estará destinada inicialmente a misiones espaciales y la colonización de Marte. Además, todos los elementos –desde la batería hasta la estación de carga y el cable de alimentación– deberán estar preparados para ese nivel de potencia. No obstante, quién sabe cuánto tardaremos en verla aplicada a la carga rápida de coches eléctricos aquí en nuestro planeta, contribuyendo a una economía más sostenible.

Fuente: NASA.