Las celdas de combustible integradas alimentan a los teléfonos inteligentes durante una semana … y podrían hacer funcionar el mundo

La gente ama sus teléfonos inteligentes pero odia la poca duración de la batería. Nos encanta tener acceso a la información del mundo al alcance de la mano, pero nos cansamos de la necesidad de conectarnos constantemente a la red eléctrica mundial. El modelo de recarga de baterías nos falla: el mercado está listo para un nuevo enfoque de energía portátil.

Es posible que estemos entrando en los primeros días de repostar productos para obtener un rendimiento más prolongado y estar libres de cables y enchufes eléctricos. Más allá de alimentar nuestros dispositivos 10 veces más que las baterías, este modelo de reabastecimiento de combustible de los sistemas de energía personales también podría sentar las bases para un escenario energético de “salto” que lleve a miles de millones de personas a la era de la electricidad mediante la entrega de combustibles limpios a los estantes minoristas.

Repostar frente a recargar

En enero de este año, las redes sociales se difundieron historias virales sobre una demostración de CES de un iPhone que podría mantener su poder durante una semana, y compartió imagenes de un dron alimentado con hidrógeno que podría volar seis veces más que una versión a batería. Ambas historias insinuaron que podría haber una revolución basada en el combustible en el futuro en la energía portátil para nuestros teléfonos inteligentes y computadoras portátiles.

En el centro de la emoción hay una tecnología de energía mágica: la micro celda de combustible. En términos básicos, una pila de combustible convierte la energía química en electricidad. Cuando los dispositivos necesitan más potencia, simplemente agregamos más combustible. Sin tiempo de espera para recargar. Sin cordones. Simplemente agregue combustible limpio que puede encontrar en cualquier estante minorista en todo el mundo.

La empresa que está detrás de ambas historias innovadoras tiene su sede en el Reino Unido. Energía inteligente. Si bien la compañía británica está lejos de ser un nombre familiar, los conocedores de la industria reconocen que Intelligent Energy está a una distancia sorprendente de un posible cambio de juego en la forma en que alimentamos nuestros dispositivos portátiles. Lleve a cabo su visión lo suficientemente lejos y las micro celdas de combustible también podrían transformar la forma en que resolvemos los problemas de acceso de energía global a combustibles limpios y electricidad.

Si bien las historias del iPhone y los drones de CES fueron noticia, un anuncio anterior (y más importante) fue ampliamente ignorado. A finales de 2015, Intelligent Energy entró en un acuerdo OEM para desarrollar celdas de combustible integradas para un desarrollador emergente de teléfonos inteligentes. ¿Qué significa esta señal? En realidad, es posible cortar el cable de las tomas de corriente o de las plataformas de carga con la tecnología actual.

Intelligent Energy no está solo en su búsqueda por traer microcélulas de combustible al mundo. Los productos de micro celdas de combustible de primera generación, vendidos como cargadores de baterías a campistas, viajeros de negocios y militares, están llegando al mercado desde Brunton, MyFC JAQ, Kraftwerk y ardica. El desafío para estas empresas es evitar que se las califique como un “sistema de recarga de baterías” y presentar la tecnología como una nueva forma de pensar sobre la energía personal portátil y el papel de los combustibles limpios ricos en hidrógeno.

Para impulsar la transición, todos los ojos estarán puestos en las decisiones tomadas por fabricantes como Foxconn, Apple, Samsung y Sony, que ofrecerán la propuesta de la pila de combustible a los consumidores. Estos fabricantes quieren ofrecer productos de consumo que tengan una potencia, un rendimiento y una comodidad sin precedentes. La integración de plantas de energía dentro de los dispositivos sería un pequeño salto para los fabricantes y un gran salto para los consumidores que buscan escapar del ciclo de recarga diaria.

El futuro del repostaje de dispositivos portátiles es un modelo de negocio ideal: más cómodo para los consumidores y también más caro. Los escépticos pueden cuestionar la voluntad de los consumidores de cambiar de electricidad muy barata (costos de recarga anual por debajo de $ 10) a comprar combustibles premium (probablemente $ 30-100 / año). Los oportunistas señalarán el agua embotellada como un ejemplo de dónde ha tenido éxito una versión portátil y premium de un producto más económico.

Los cartuchos premium de combustibles ricos en hidrógeno estarían disponibles en los estantes de las tiendas y en todas partes del panorama público (piense en los centros comerciales y aeropuertos que actualmente ofrecen estaciones de carga). Debido a que los dispositivos de combustible funcionan de 6 a 10 veces más que las baterías, la necesidad de repostar será poco frecuente. A medida que la tecnología de pilas de combustible madura en los años venideros, podemos imaginar recargar nuestros teléfonos una o dos veces al mes. El tremendo beneficio radica en el tiempo de actividad constante y, por extensión, la falta de estrés de que nuestras baterías se agoten mientras estamos en movimiento.

Retos y oportunidades

¿Nuestro combustible predeterminado será hidrógeno o un combustible líquido como el butano que se usa actualmente para los encendedores? Los estándares para repostar microcélulas de combustible siguen sin resolverse. El sector está listo para una batalla entre Beta y VHS (o, más recientemente, el enchufe del cargador de Apple contra el enchufe del cargador de Apple más nuevo). Los candidatos más probables son los paquetes de combustible portátiles de gas rico en hidrógeno, combustibles líquidos o hidrógeno en estado sólido.

Los combustibles portátiles y las microcélulas de combustible ofrecen algo que el mundo de las tecnologías limpias aún no ha visto: un crecimiento impulsado por el mercado y sin incentivos. Si bien el almacenamiento de baterías de energía solar, eólica y detrás del medidor se ha basado en gran medida en los incentivos del gobierno para impulsar y sostener el crecimiento, las micro celdas de combustible no requieren un subsidio del gobierno para crecer. La venta de combustibles en los estantes de las tiendas minoristas abre un camino que está totalmente impulsado por la demanda de los consumidores, ya que la gente pagará más por el combustible rico en hidrógeno porque alimenta sus dispositivos durante mucho más tiempo que las baterías que dependen de la electricidad.

El papel del hidrógeno como portador de energía universal es una ventaja para este escenario de energía personal portátil. Los proveedores de combustibles ricos en hidrógeno pueden surgir en cualquier región del mundo utilizando materias primas de gas natural tradicional o de nuevas marcas de tecnologías limpias que venden hidrógeno solar o hidrógeno de origen biológico a un precio superior. Las preocupaciones sobre las pérdidas de energía derivadas de la producción y el almacenamiento de hidrógeno se han atenuado en estos días a medida que los investigadores mejoran los nanomateriales que impulsan las reacciones químicas.

Revolución incremental de repostaje versus recarga

La próxima década será fundamental para las innovaciones en micro celdas de combustible. Piense en la tecnología como en algún lugar entre un teléfono celular Motorola de finales de los 80 y el teléfono plegable de finales de los 90. La visión de los sistemas de energía basados ​​en combustible es convincente y la madurez de la tecnología apunta a un punto de inflexión en la curva en S en el futuro. Sin embargo, esta plataforma energética seguirá necesitando tiempo y experiencia a la antigua.

Creer en este escenario se basa en dos supuestos que deben seguir siendo ciertos. La primera es que repostar es mejor que recargar. La conversión electroquímica de combustibles en electricidad siempre superará el enfoque de almacenamiento de las baterías. En segundo lugar, las ganancias de la venta de combustibles mantendrán este camino de mayor costo de las celdas de combustible integradas al tiempo que reducen los costos para la escala global.

Ritmo lento de cambio rápido

Aún no se ha hecho pública una hoja de ruta para repensar la energía portátil, pero al analizar en profundidad el posicionamiento de los actores de la industria y la frustración de los consumidores con las baterías, podríamos esperar celdas de combustible de primera generación integradas en teléfonos inteligentes y computadoras portátiles dentro de los próximos cinco años. A partir de ahí, la curva de costos madura y comienza la fase de escalado. Los titulares de un futuro no muy lejano pueden parecerse a la siguiente línea de tiempo:

Agosto de 2018: La revolución energética en… Burning Man. Las noticias surgen de las comunidades de Burning Man que adoptan pequeñas celdas de combustible estacionarias y micro para alimentar campamentos y obras de arte. Muchos en la comunidad aplauden el tamaño reducido y la eficiencia de estos dispositivos de estado sólido y afirman que el combustible de hidrógeno se produce a partir de fuentes ecológicas. Skeptical Burners se quejan de que los paquetes de combustible de hidrógeno vacíos ensucian la playa y expresan su preocupación por los subproductos de desecho.

Septiembre de 2020: el CEO de Apple, Ashton Kutcher, anuncia la celda de combustible incorporada para el iPhone 10. La audiencia elogia el elegante diseño de los dispensadores iFuel y los cartuchos H2 de Apple, ignorando el hecho de que Apple ahora ganará un estimado de $ 85 al año por consumidor para recargar sus dispositivos. Los fanáticos de Apple se regocijan y dicen que la prima vale la pena por la conveniencia de recargar los dispositivos solo dos veces al mes.

Diciembre de 2022: plan quinquenal de pilas de combustible de China. El Partido Comunista anuncia la revisión de su último Plan Quinquenal y se centrará en la integración de productos de mayor valor y los desafíos de escalado de las celdas de combustible integradas dentro de los dispositivos de consumo y equipos industriales.

Abril de 2024: Intel adquiere Intelligent Energy. En su impulso por los sistemas de energía integrados, Intel adquiere el talento y los activos del diseñador de celdas de combustible de rápido crecimiento del Reino Unido. La adquisición de US $ 6 mil millones representa una nueva dirección para Intel en el espacio de la energía limpia.

Noviembre de 2028: Navidad sin cables. Si pensamos que desconectarse del teléfono fijo era importante, los minoristas ahora están promocionando productos inalámbricos basados ​​en pilas de combustible. IKEA ha anunciado planes para eliminar los cables para 2035. GE vende una bombilla LED con todo el combustible que necesitará durante su vida útil.

Mayo de 2029: permisos de construcción sin cobre de Texas. Texas se ha convertido en el primer estado en otorgar permisos para la construcción de viviendas residenciales y comerciales sin cables eléctricos internos ni enchufes de pared. Se espera que las celdas de combustible micro y estacionarias eliminen los altos costos de cableado de edificios, posiblemente convirtiendo a los electricistas en los fabricantes de látigos de nuestra era.

Octubre de 2030: Amazon + Walmart compiten para convertirse en el distribuidor de combustible número uno. Los grandes minoristas ven oportunidades en la entrega de una variedad de soluciones de combustible, desde combustibles ricos en hidrógeno líquido hasta paquetes de hidrógeno en estado sólido. Los directores ejecutivos de Amazon y Walmart han anunciado su visión de convertirse en los distribuidores de combustible más grandes del mundo. Las existencias de servicios públicos continúan cayendo.

Iluminando el camino por delante

Mirando más allá de 2030, es posible imaginar a los fabricantes integrando celdas de combustible dentro de nuestras cafeteras, lámparas, planchas, aspiradoras, lavadoras-secadoras o cualquier otro objeto que se beneficie de una larga vida útil y la conveniencia inalámbrica. Los diseñadores de productos estarán encantados de decir adiós a los cables y la dependencia de los enchufes eléctricos. Simplemente agregue un cartucho de combustible nuevo o reposte a través de un dispensador y estará listo y funcionando.

Más allá de las predicciones de los primeros usuarios que pagan una prima por los combustibles de los dispositivos, hay un objetivo mucho más impactante: un modelo de distribución para expandir radicalmente el acceso global a la electricidad. Los combustibles limpios podrían comercializarse en cualquier parte del mundo a distintos precios. Los mercados locales podrían generar sus propios combustibles ricos en hidrógeno a partir de los recursos disponibles en la región. Tampoco es difícil imaginar una cadena de suministro de bajo costo que permita la fabricación de celdas de combustible de estado sólido en regiones de todo el mundo.

La expansión es amplia entre la incorporación de celdas de combustible en un teléfono inteligente y un mercado energético global escalable basado en el comercio minorista. Para llenar los vacíos, empresas como Intelligent Energy necesitarán resolver desafíos técnicos profundos y seguir modelos comerciales sostenibles que se centren en los mercados de adopción temprana. Por ahora, las microcélulas de combustible nos brindan una visión convincente para ir más allá de las baterías y posiblemente transformar cómo miles de millones de personas podrían dar el salto a la era de la electricidad.