Los avances en baterías recargables, motores superconductores y semiconductores están dando lugar a soluciones de movilidad eléctrica más sostenibles.
La búsqueda de un transporte sostenible está impulsando notables innovaciones en la movilidad eléctrica. Ya se trate de trenes, aviones, automóviles y otros medios de transporte, las tecnologías eléctricas mejoran la eficiencia y reducen las emisiones de carbono, allanando el camino hacia un futuro más limpio y ecológico para todos nosotros.
De hecho, según un estudio de mercado, el tamaño del mercado mundial de la movilidad eléctrica fue de 597.270 millones de dólares en 2024 y se prevé que alcance unos 4.719.790 millones de dólares en 2034, creciendo a una tasa anual del 22,96 % durante ese periodo.
Gran parte del avance tecnológico en la movilidad eléctrica está siendo impulsado por los avances en los componentes básicos, como los semiconductores y las baterías. Aquí, los ingenieros y los científicos de materiales están aplicando su creatividad y experiencia para ampliar los horizontes de lo que se puede lograr: perfeccionar las tecnologías eléctricas y extender su uso a una gama cada vez mayor de aplicaciones.
Desarrollo de baterías más seguras y duraderas
Pero, ¿qué significa esto en términos prácticos? ¿Qué innovaciones tangibles están avanzando en la sostenibilidad de la movilidad eléctrica y hacia dónde podrían dirigirse en un futuro próximo? Quizás una de las áreas de avance más significativas sea el desarrollo de baterías recargables de iones de litio, que actúan como fuente de alimentación para muchos sistemas de transporte electrificados. Las baterías de iones de litio son pequeñas y ligeras, y su densidad energética ofrece alto voltaje y gran capacidad. Inicialmente, su extraordinaria capacidad para soportar ciclos de carga y descarga contribuyó al desarrollo y uso generalizado en dispositivos de consumo como los teléfonos inteligentes. Sin embargo, escalarlas para su uso en la movilidad eléctrica ha sido un desafío, ya que los ingenieros buscan lograr una capacidad, densidad energética y durabilidad aún mayores, al tiempo que garantizan la seguridad.
Toshiba ha superado este reto desarrollando una batería de iones de litio que utiliza óxido de litio y titanio (LTO) en su ánodo. Al utilizar LTO en el ánodo, SCiB™ ofrece excelentes características, como seguridad, larga vida útil de más de 20.000 ciclos de carga/descarga, rendimiento a baja temperatura, carga rápida, alta potencia de entrada/salida y amplio rango de estado de carga utilizable. Fundamentalmente, con SCiB™ existe un riesgo muy bajo de incendio o explosión por cortocircuitos internos. Estas características técnicas hacen que las baterías de óxido de litio y titanio sean ideales para un uso sostenible en entornos de movilidad eléctrica, como autobuses, vehículos pesados y camiones para minería, vagones de ferrocarril y transbordadores de pasajeros.
Baterías de óxido de litio y titanio en acción
Veamos algunas de esas aplicaciones con más detalle. El ferrocarril tiene un gran potencial para la electrificación, ya que las empresas operadoras de todo el mundo buscan alternativas más sostenibles a los trenes diésel. Las locomotoras diésel se han utilizado para viajar en tramos no electrificados. SCiB™ hace posible que los trenes viajen solo con energía eléctrica porque los trenes con estas baterías pueden cargarse rápidamente durante tramos electrificados limitados y pueden recolectar y utilizar eficazmente energía regenerativa durante tramos no electrificados. SCiB™ también es adecuado como fuente de alimentación de reserva que impulsa un tren en caso de emergencia debido a su seguridad y durabilidad.
Estas ventajas hacen que cada vez más trenes eléctricos empiecen a entrar en servicio. Por ejemplo, Siemens utiliza SCiB™ como fuente de energía de tracción para su sistema ferroviario Mireo plus B para lograr cero emisiones netas de tráfico regional, al tiempo que consigue una alta seguridad y una larga vida útil como fuente de energía de tracción.
Han surgido otras aplicaciones. A los ritmos de crecimiento actuales, el transporte marítimo podría representar alrededor del 10 % de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero para 2050. Por lo tanto, los operadores de transporte marítimo están decididos a adoptar nuevas tecnologías que apoyen el cambio hacia operaciones más electrificadas. Una vez más, SCiB™ está ayudando a empujar a las organizaciones hacia un futuro más limpio, ofreciendo seguridad, larga vida útil, rendimiento a baja temperatura y carga rápida, junto con un excelente valor desde la perspectiva del coste de propiedad durante toda la vida útil.
Echandia, con sede en Estocolmo, está liderando el camino con la electrificación de embarcaciones marítimas, tras haber desarrollado un sistema de baterías ligero y de alto rendimiento que utiliza celdas SCiB™. Desde su primer proyecto en 2016, Echandia ha trabajado en 45 instalaciones de baterías marítimas en todo el mundo. Su objetivo es convertirse en el líder del mercado de soluciones de baterías puras, y su trabajo lo ha situado firmemente en ese camino.
Estos son solo un par de ejemplos de aplicaciones en el sector ferroviario y marítimo. Pero SCiB™ está causando sensación en muchos otros sectores del transporte, como los autobuses y los camiones para minería. En cada caso, SCiB™ ha demostrado ofrecer una fuente de alimentación flexible, duradera, rentable y segura en múltiples aplicaciones.
Los motores superconductores surcan los cielos
Curiosamente, los avances tecnológicos en movilidad eléctrica no se limitan a las baterías. Otra área de innovación son los motores superconductores, que tienen un potencial apasionante en sectores como la aviación. En octubre de 2022, la Civil Aviation Organization (Organización de Aviación Civil Internacional), el organismo especializado de las Naciones Unidas (UN) que coordina y desarrolla la navegación y los viajes aéreos internacionales, estableció nuevos objetivos para reducir las emisiones de CO₂ de los vuelos internacionales: un recorte del 15 % a partir de 2024 con respecto a 2019 y el logro de cero emisiones netas para 2050. Para lograr tales reducciones, se espera que los motores eléctricos reemplacen a los motores a reacción que funcionan con combustibles fósiles. Ahí es donde entran en juego los motores superconductores, que permiten lograr simultáneamente la ligereza necesaria para montarlos en aviones y la alta potencia de salida necesaria para reemplazar los motores a reacción.
Los avances en esta aplicación están ganando terreno. Airbus UpNext, una filial propiedad al cien por cien de Airbus, y Toshiba están trabajando juntos para desarrollar conjuntamente un motor superconductor de 2 megavatios para futuros aviones propulsados por hidrógeno. Las tecnologías superconductoras ofrecen una ventaja única para estos aviones, ya que utilizan hidrógeno líquido a -253 °C como combustible, pero también para enfriar de manera eficiente los sistemas de propulsión eléctrica. La tecnología criogénica podría permitir una transmisión de energía casi sin impedimentos dentro de los sistemas eléctricos de la aeronave, mejorando significativamente su eficiencia energética y rendimiento.
La asociación es un excelente ejemplo de electrificación en la aviación en acción. Toshiba aportará su experiencia en tecnología superconductora para el flujo de alta corriente, tecnología de accionamiento de motor para el control preciso de la corriente y tecnología avanzada de maquinaria rotativa para un funcionamiento estable y de alta velocidad, ayudando a superar las limitaciones de los motores eléctricos superconductores parciales y convencionales actuales y apoyando a Airbus para ofrecer un futuro impulsado por hidrógeno.
Los semiconductores contribuyen a un mejor rendimiento
Por último, los avances en semiconductores y tecnologías asociadas, como los sustratos cerámicos de nitruro de silicio, también están favoreciendo el cambio a soluciones de movilidad eléctrica más sostenibles. Por ejemplo, Toshiba ha introducido MOSFET de carburo de silicio (SiC) de tercera generación, que reducen significativamente las pérdidas de energía en los sistemas de alimentación para mejorar la eficiencia general de las tecnologías eléctricas. Los MOSFET de SiC con diodos de barrera Schottky (SBD) embebidos, por su parte, ofrecen una menor resistencia y, en consecuencia, un menor consumo de energía, lo que permite una mejor gestión de la energía y mayores autonomías de conducción para los sistemas electrificados.
Luego está el SmartMCD, CI controlador de motor de Toshiba, que integra un microcontrolador y un controlador de compuerta, y optimiza el diseño de los sistemas de vehículos eléctricos, como bombas y ventiladores, al proporcionar un control preciso y eficiente del motor, ahorrando espacio y reduciendo costes. Estas innovaciones tecnológicas apoyan colectivamente el desarrollo de una movilidad más sostenible al mejorar la eficiencia energética, la fiabilidad y el rendimiento de los sistemas eléctricos y la infraestructura que los alimenta.
Comprometidos con las personas. Comprometidos con el futuro
Los avances mencionados demuestran que la movilidad eléctrica sostenible está avanzando rápidamente. En todo el sector del transporte, la adopción de tecnologías eléctricas está dando lugar a una reducción de las emisiones de carbono, lo que conlleva beneficios medioambientales para todos.
Toshiba seguirá desempeñando un papel central en esta transformación, aprovechando las capacidades tecnológicas y los conocimientos cultivados en casi 150 años de actividad empresarial para hacer realidad una sociedad más sostenible para todos. Para lograrlo, Toshiba seguirá invirtiendo en investigación y desarrollo en áreas como baterías, motores superconductores y semiconductores, y seguirá colaborando con empresas y gobiernos para impulsar la innovación.
En última instancia, Toshiba está plenamente comprometida a ayudar al sector del transporte a alcanzar sus ambiciones de neutralidad de carbono, subrayando la filosofía duradera de la empresa de estar «Comprometida con las personas, comprometida con el futuro».
