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12/11/2019

La limitante de los drones: sus baterías

Luis Salazar Brehm / Jueves, 29 Agosto 2019 - 20:27

El piloto de una aeronave debe ser plenamente consciente de las consecuencias que un exceso de peso puede acarrear sobre el aparato. Cada aeronave tiene unos límites que, si se sobrepasan, resultan en un rendimiento sensiblemente inferior al que tendría en condiciones normales, pudiendo incluso dar lugar a un desplome. 

Este concepto aplica tanto en aeronaves tripuladas como en no tripuladas (drones).

Hace un par de meses se me acercaron jóvenes emprendedores con la idea de desarrollar una empresa de reparto de mercancías con drones. El objetivo en mente era lograr reparto de paquetería por toda una ciudad con duración de vuelo de tres horas bajo una lógica muy simple: “si una baterías da para 30 minutos de vuelo, seis baterías darán las tres horas de vuelo que quiero”…… Sin embargo, no se tomó en cuenta que cada batería tiene un peso considerable y tal número de baterías a bordo, superaba el peso máximo de despegue de la aeronave, es decir que jamás podría despegarse del suelo.

Todos sabemos lo poco que duran las baterías, ya sea en dispositivos que ya estamos usando  como los teléfonos móviles, tablets, coches eléctricos o drones. Actualmente las dimensiones, peso y capacidad de las baterías eléctricas son una importante limitación que frenan el desarrollo y puesta en marcha de estas nuevas tecnologías y sus aplicaciones.

Las baterías más utilizadas actualmente son las de iones de litio, que se han popularizado por su ligereza, alta capacidad energética y elevado número de ciclos de carga. Sus características las han convertido en las más utilizadas en los productos de consumo. A pesar de su éxito y su extendido uso, estas baterías siguen teniendo una durabilidad limitada y unos estrictos requisitos de seguridad y mantenimiento que han frenado su uso para otras aplicaciones.

En el sector de los drones queda claro que el mayor obstáculo para seguir desarrollando aplicaciones y servicios son las baterías. Todo aquel que tenga un dron sabrá que las dimensiones, peso y capacidad de las baterías, siguen siendo la principal preocupación a la hora de volar por la corta duración de los vuelos. La única solución que hasta ahora han encontrado los fabricantes de baterías, ha sido la de ir incrementando la capacidad de almacemaniento de energía. Este crecimiento parece estar cerca de llegar a su límite, además de no ser siempre la mejor opción, debido a la relación directa entre capacidad, dimensión y peso de las baterías. Esto hace que las nuevas baterías sean demasiado grandes para muchos de los drones o incluso no compense su utilización (tiempo de vuelo) por su elevado peso.

La creciente demanda de baterías en todos los sectores ha motivado la investigación de nuevas alternativas para encontrar una solución. Los caminos para romper la barrera en la autonomía de las baterías no tiene un solo candidato, pero lo que queda claro es que hay que hacer un salto tecnológico y buscar nuevos materiales o formas de obtener mayor capacidad de energía eléctrica almacenada. Es aquí donde podemos poner atención en el grafeno y sus magníficas cualidades. Empresas como Samsung podría lanzar al mercado el próximo año un teléfono móvil con batería de grafeno capaces de almacenar un 45% más de carga en el mismo espacio que una batería de litio, también cargaría hasta cinco veces más rápido, pudiendo cargar un móvil por completo en menos de 30 minutos, mientras que actualmente se tarda en torno a dos horas para cargas completas del 0 al 100%.

El grafeno es un material descubierto en 2004 por investigadores de la Universidad de Manchester, que surge de la construcción atómica de una malla hexagonal de carbono. Comparativamente, una batería de grafeno tiene una densidad energética tres veces superior, reducción de peso a la mitad, tiene una vida útil de hasta el doble y todo esto a un costo 77% inferior a las baterías de litio. Además de evitar el peligro de explosión, las baterías de carbono (grafeno) tienen una velocidad de carga elevada, en la que se habla de pocos minutos y hasta segundos los más optimistas. Hasta hace poco, este material aún se estaba investigando y probando en laboratorios, pero parece ser que finalmente hay empresas dispuestas a empezar su fabricación a gran escala para el mercado de consumo.

A pesar de que el grafeno parece ser la solución revolucionaria, existe otra forma de obtener una fuente de electricidad de la que ya se hablaba antes que el grafeno; el hidrógeno. Igual que ya se intenta en los coches, también hay quien cree que el hidrógeno puede ser el combustible de los drones. La empresa británica Intelligent Energy ha desarrollado una batería lo bastante compacta como para ser montada en un dron. Para utilizar este sistema, el dron necesita de un depósito de hidrógeno para generar la energía eléctrica a través de una reacción electroquímica. En comparación con el grafeno, esta solución presenta algunos inconvenientes como un mayor peso y costo, aún así sus creadores aseguran que la autonomía de vuelo también sería superior. Además esta solución presenta un alto valor ecológico que su único residuos es el vapor de agua.

En conclusión, estamos muy cerca de expandir aún más las aplicaciones comerciales de los drones, las que deberán ir de la mano con una administración segura del espacio aéreo (UTM), tema que hemos comentado en este espacio.

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