Acumulador eléctrico
Un acumulador eléctrico se basa en una técnica de conversión de energía reversible, destinada a almacenar la energía eléctrica en una energía diferente para su posterior reutilización. Todos los procesos de conversión de energía son complejos. La relación entre la energía inicial y la energía restaurada proporciona la eficiencia de conversión-acumulación; estos rendimientos a veces son bajos, por lo que a menudo se necesita mucha energía inicial para recuperar menos energía final. Los mejores acumuladores tienen un rendimiento que apenas alcanza la marca del 80%; los pocos que alcanzan este valor no son transportables, mientras que esta es el área principal donde el uso de la acumulación es más relevante.
Distinguimos:
– Acumuladores basados en la conversión en energía mecánica, convirtiendo la energía eléctrica en energía potencial y posteriormente restaurándola (energía hidráulica de gravedad potencial, energía de compresión de gas, energía cinética);
– Acumuladores eléctricos basados en los principios de electrostática: botella de Leiden, condensadores o supercondensador.
– Acumuladores electroquímicos que funcionan mediante reacciones electroquímicas a través de sus electrodos que convierten la energía eléctrica en un proceso químico reversible;
– Acumuladores eléctricos que utilizan los principios de la electrodinámica: circuito de la bobina.
Por lo tanto, la energía eléctrica se puede almacenar de diferentes maneras:
– En forma de energía electrostática, al acumular cargas eléctricas en uno o más condensadores. El aspecto, alrededor de 1995, de condensadores cuya capacidad puede alcanzar unos pocos cientos de faradios hace que sea posible sustituir los acumuladores convencionales. Las ventajas son una reducción de peso y una posible operación en clima muy frío (vehículos polares). Con una gran desventaja: el precio por kWh almacenado es significativamente mayor.
– En forma de energía electromagnética, mediante el establecimiento de una corriente eléctrica en un circuito enrollado alrededor de un circuito magnético, de modo que la energía requerida para mover las cargas eléctricas pueda restaurarse por inducción. El tiempo de almacenamiento de energía permanece bajo incluso con los mejores metales conductores como la plata y el cobre debido a las pérdidas de Joule en el circuito; el almacenamiento a largo plazo requiere el uso de materiales superconductores. Los dispositivos así producidos se conocen como SMES: Superconducting Magnet Energy Storage.
– En forma electroquímica, que tiene la característica interesante de proporcionar una tensión (diferencia de potencial) en sus terminales que no es muy dependiente de su carga (cantidad de energía almacenada) o del flujo de corriente. Usamos la propiedad de que ciertas parejas químicas tienen que acumular cierta cantidad de electricidad modificando su estructura molecular y esto de forma reversible.
Se utilizan diferentes tipos de parejas químicas para la realización de acumuladores eléctricos.
Dadas las limitaciones de las técnicas de almacenamiento directo de electricidad, la palabra «acumulador» se refiere principalmente al dispositivo electroquímico, pero durante mucho tiempo las otras tres formas de acumulación se han utilizado para duraciones muy cortas de menos de un segundo (bobina, condensador, utilizado principalmente en la conversión y rectificación de la corriente alterna). Recientemente, hemos visto nuevas innovaciones técnicas impensables, así como el anuncio de nuevos usos de estas tecnologías. Por ejemplo, no hubo simulacros reales con batería hasta la década de 1980. Ahora estos nuevos dispositivos portátiles independientes tienen una densidad de energía cada vez mayor. En el campo de los supercondensadores, las aplicaciones se desarrollan y ahora compiten con las tecnologías convencionales en la carrera por la densidad de energía, para ciertas áreas de aplicación, y con tiempos de carga y descarga muy cortos.