Los vehículos eléctricos no producen emisiones al circular y representan una forma limpia de movilidad. Sin embargo, siguen ofreciendo autonomías limitadas, de unos 150 kilómetros de media por carga. Los vehículos de combustión, en cambio, generan emisiones pero permiten recorrer, en promedio, unos 800 kilómetros por depósito (diésel). La clave de la drástica diferencia está en la capacidad energética de sus respectivas fuentes de alimentación.

Según datos de Battery University, la gasolina ofrece un potencial energético por unidad de masa de 12.200 Wh/kg (vatios hora por kilo), y el gasóleo, todavía más capaz, alcanza los 12.700. En cambio, una batería de litio manganeso se queda en 120 Wh/kg, ¡100 veces menos! Y una de litio cobalto, en 150 Wh/kg. Estas son las principales composiciones utilizadas en las baterías de los eléctricos actuales. En los laboratorios se trabaja actualmente en la búsqueda de nuevas composiciones que permitan incrementar la autonomía, pero es una tarea compleja, que quizá nunca llegue a buen puerto. Las baterías siempre necesitan utilizar metales, que sean de un tipo o de otro, tienen siempre una gran masa y un peso considerables. Los vehículos con baterías siempre pesarán más de la cuenta. Si intentáramos crear un camión tráiler eléctrico de 20 toneladas, el peso de las baterías sería de 6,6 toneladas y el camión solo podría realizar 150 km con cada carga.

El potencial energético por unidad de volumen es otro valor fundamental para determinar el rendimiento final del carburante. Y bajo este prisma, la gasolina y el gasóleo no solo vuelven a ser notablemente mejores que las baterías, sino que se convierten en las fuentes energéticas más capaces para un vehículo. La gasolina ofrece un potencial por unidad de volumen de 9.700 Wh/l (vatios hora por litro). Y el gasóleo llega a 10.700 Wh/l, explicando que los modelos diésel proporcionen autonomías superiores a los de gasolina. En cambio, una batería de litio manganeso aporta 280 Wh/l, y una de litio cobalto, 330 Wh/l.

Hay otras fuentes de alimentación que, aunque no son desde luego la alternativa más adecuada para vehículos a motor, ofrecen valores muy llamativos de energía. La grasa corporal, por ejemplo, alcanza el mismo potencial energético por unidad de volumen que la gasolina: 9.700 Wh/l. Y el carbón de caldera llega a 9.400. 

En un vehículo, el espacio disponible para albergar la fuente de alimentación es limitado, por lo que el combustible ideal será el que aporte la mejor combinación entre los dos valores: energía por masa y energía por volumen, es decir, la mayor densidad energética. Y, de nuevo, ventaja clara de la gasolina y el gasóleo sobre cualquier otra alternativa.

Los gases, como el propano y el butano, apenas tienen peso, por lo que al reunir cantidad suficiente como para sumar un kilo, el potencial energético registra valores muy elevados y superiores a los de la gasolina y el gasóleo: 13.900 Wh/kg para el propano y 13.600 para el butano. Aunque luego, a igualdad de tamaño del depósito, cunden menos, por su menor densidad energética. Con las baterías sucede lo contrario, porque como su energía por kilo es baja, se necesitan bastantes kilos para proporcionar la cantidad de energía necesaria para mover un coche durante una cantidad razonable de kilómetros.

El inconveniente principal con los gases aparece al tratar de almacenarlos en un depósito, porque ahí entra en juego la energía por unidad de volumen, que es más reducida: 6.600 Wh/l para el propano y 7.800 para el butano. Y es que con valores de compresión comerciales, en un litro de volumen no entra el suficiente gas como para poder rivalizar con la gasolina y el gasóleo. Se podrían comprimir los gases a presiones enormes, pero entonces el coste y complejidad de los depósitos se dispara exponencialmente.

El gas natural (comprimido a 250 bares de presión) proporciona rendimientos por masa similares al propano y el butano y otorga 12.100 Wh/kg, pero baja mucho por unidad de volumen: 3.100 Wh/l. A cambio, es mucho más limpio, porque tiene menos cadenas de carbón y al quemarlo produce cantidades sensiblemente inferiores de CO2.

El combustible del futuro: El Hidrógeno

Pero el combustible de un automóvil hay que almacenarlo, y el tamaño de los 'recipientes' (depósito o baterías) determina la cantidad de energía que puede albergar un coche. El depósito de un modelo térmico actual es pequeño en relación al tamaño del vehículo, pero los módulos de baterías de los coches eléctricos son mucho más grandes y suelen ocupar cerca de la mitad de la superficie libre entre los ejes de ruedas delantero y trasero.

Viendo estas cifras se podría optar prematuramente por dar por muerto a los vehículos eléctricos, pero estaríamos desaprovechando su gran ventaja.  Comparando modelos eléctricos y térmicos, y suponiendo pesos y aerodinámicas equivalentes, los eléctricos barren en eficiencia mecánica: aprovechan el 90% de cada unidad de energía disponible (si tenemos en cuenta solo el motor eléctrico alcanzan eficiencias del 97%), por apenas un 18% de los térmicos convencionales de gasolina y un casi 30% de los mejores híbridos-diesel. Podemos concluir que a problemática radica en que el espacio disponible en los vehículos es muy limitado, por lo que hay que encontrar un método de llevar suficiente energía eléctrica a bordo.

El hidrógeno, se posiciona como el combustible limpio del futuro. Parece muy prometedor y sobresale por su enorme potencial energético por unidad de masa, porque es el elemento químico más ligero: en estado gaseoso, comprimido a 350 bares de presión, ofrece nada menos que 39.300 Wh/kg, y en estado líquido, 39.000. El pero: que al almacenarlo en depósitos el panorama cambia radicalmente, por su mínima energía por unidad de volumen: solo 750 Wh/l en estado gaseoso, aunque en estado líquido gana densidad energética y sube a 2.600. La solución pasa ahora por encontrar un modo eficiente de almacenar el hidrógeno. Hasta el momento las principales marcas han optado por almacenarlo en depósitos de alta presión (700 atmósferas). Pero son depósitos voluminosos, pesados y caros. El hidrógeno atraviesa las paredes de acero como si no existieran, por lo que los depósitos están conformados por aluminio y fibra de carbono vulcanizada (como los chasis de la F1). Eso los convierte en auténticos artículos de lujo. Otra opción pasaría por almacenera hidrógeno en compuestos químicos como los hidruros metálicos, pero con ello no evitamos el problema del sobrepeso a bordo. La solución más prometedora, que se investiga en los laboratorios de medio mundo, pasa por el"borano de amoniaco". Un compuesto químico rico en hidrógeno que es a la vez estable, seguro y fácil de transportar. Se puede obtener en estado sólido o en una papilla semilíquida, lo que facilita su transporte en camiones o por tuberías.

Aún falta por dar los últimos retoques a los nuevos vehículos eléctricos, pero la próxima década augura un panorama completamente diferente al actual. ¿Conseguiremos finalmente desengancharnos de la gasolina?