Los supercondensadores son sistemas con mayor capacidad que los condensadores

Los supercondensadores y su rol en la automatización industrial

14 jun 2024

Los supercondensadores son una forma innovadora y revolucionaria de almacenar energía que extiende las capacidades de los condensadores clásicos. Cada vez tienen más aplicaciones en la industria y en el sector logístico.

¿Qué es un supercondensador?

Los supercondensadores, también conocidos como condensadores electroquímicos o condensadores de doble capa, son sistemas formados por pares de placas conductoras separadas por un material dieléctrico. Poseen una capacidad incluso miles de veces mayor a la de los condensadores electrolíticos y su velocidad de carga y descarga es directamente proporcional a su capacidad.

Los primeros supercondensadores, de apenas un faradio, se desarrollaron en los años 70 y 80, y la multinacional japonesa NEC comenzó a comercializarlos en 1978 para respaldar la memoria de las computadoras. No obstante, estos dispositivos ya alcanzan los 5.000 F de capacidad y aventajan a las baterías debido a su alta potencia y mayor estabilidad tras largos ciclos de utilización.

Ventajas de los supercondensadores

  • Menores tiempos de carga. Tal y como sucede con los condensadores tradicionales, los supercondensadores también necesitan de unos tiempos para su carga y descarga. Sin embargo, estos pueden ser cuestión de minutos en vez de horas.
  • Más energía en menos tiempo. Un supercondensador almacena menos energía que una batería, pero entrega una mayor cantidad al consumidor en el mismo plazo.
  • Seguridad. A diferencia de las baterías electroquímicas, que son inherentemente inestables frente a variables externas como la temperatura, estos dispositivos no pueden explosionar.
Los supercondensadores constan de dos electrodos, un electrolito y un aislante
Los supercondensadores constan de dos electrodos, un electrolito y un aislante

¿Cómo funcionan los supercondensadores?

Los supercondensadores almacenan energía de forma electrostática, pero la conservan y la liberan de manera distinta a las baterías. Constan de tres componentes clave:

  • Electrodos. Son dos láminas enfrentadas que generan una atracción para cargas eléctricas: una atrae cargas positivas y la otra negativas. La cantidad de carga eléctrica producida por un supercondensador —capacitancia— es proporcional al tamaño de las placas e inversamente proporcional a la distancia entre ellas.
  • Electrolito. Las placas se sumergen en un líquido para ayudar a las cargas eléctricas a moverse en el supercondensador. Además, el electrolito aporta conductividad y aislamiento.
  • Aislante. Los dos electrodos están separados físicamente por una capa que evita que ambas superficies y las cargas entren en contacto antes de tiempo. El aislante crea un campo magnético que facilita almacenar grandes cantidades de energía electrostática

Supercondensadores vs. baterías

Los supercondensadores poseen un rendimiento energético superior al de las baterías. Se utilizan para generar picos de potencia y se fabrican con materiales que no son tóxicos ni corrosivos, por lo que dan lugar a menos residuos.

  Supercondensadores Baterías
Ciclo de vida >100,000 <1000
Energía específica Moderada (<10 Whkg-1) Elevada (30-150 Whkg-1)
Potencia específica Muy elevada (2 kWkg-1) con una eficiencia del 95%. Baja impedancia Moderada (0,5 kWkg-1)
Tiempo de carga Menos de cinco minutos o incluso segundos Entre 10 y 60 minutos
Reacciones electroquímicas Escasa polarización por activación Polarización por activación significativa
Mecanismo de almacenamiento Físico Químico
Limitación de potencia Área de superficie del electrodo Masa del electrodo

¿Para qué se sirve un supercondensador?

Debido a sus características, los supercondensadores son útiles en múltiples sectores y sus  aplicaciones son variadas:

  • Apoyo energético. Atienden picos de demanda sin provocar sobrecargas en la red eléctrica, por lo que suavizan la energía y cubren interrupciones de suministro de corta duración.
  • Paneles solares y otras energías renovables. Los supercondensadores actúan como un estabilizador de tensión.
  • Vehículos. Además de ser una fuente de energía para el arranque de grandes motores, pueden formar parte de frenos regenerativos en camiones diésel o locomotoras y también son compatibles con coches híbridos y sistemas de hidrógeno.

¿Dónde se utilizan los supercondensadores en un almacén?

Asimismo, esta tecnología tiene cabida en ámbitos estrechamente ligados a la logística y la fabricación. Uno de los mayores ejemplos es el campo de la automatización industrial.

Sistemas de almacenamiento por compactación cada vez más presentes en almacenes, como los Pallet Shuttle automáticos, se valen de supercondensadores como su principal fuente de energía —al menos, cuando pertenecen a los mejores fabricantes—. De esta manera, los carros que desplazan palets siempre están disponibles y pueden funcionar ininterrumpidamente las 24 horas. Empresas como United Caps y Panificadora de Alcalá ya los han integrado en sus instalaciones.

Los supercondensadores protegen la maquinaria y los equipos de las interrupciones abruptas de suministro, optimizan la eficiencia operativa y contribuyen a la creación de entornos de fabricación eficientes, lo que los convierte en una opción muy apropiada en el terreno logístico y productivo.

Los supercondensadores dotan de energía a los Pallet Shuttle automáticos en los almacenes
Los supercondensadores dotan de energía a los Pallet Shuttle automáticos en los almacenes

Los supercondensadores, en evolución

Tras su invención en los años setenta, los supercondensadores continúan incorporando mejoras y nuevos materiales. De este modo, investigadores de la Universidad Técnica de Munich han desarrollado un supercondensador de grafeno altamente eficiente. Por su parte, los ingenieros del Massachusetts Institute of Technology han creado un supercondensador que funciona a partir de tres materiales primitivos muy empleados desde el Imperio romano: el agua, el cemento y el negro de carbón

Este invento podría tener importantes aplicaciones en el suministro de energía y el mantenimiento de las redes de distribución eléctrica si, por ejemplo, se introduce en los cimientos de las viviendas. Igualmente, ya se está trabajando en su aplicación en satélites de comunicación, control de vuelo y propulsión eléctrica de naves espaciales.

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