Juego de poder: Los submarinos chinos se pasan al litio

El cambio de las baterías de plomo-ácido a las de iones de litio podría dar un impulso a las capacidades bélicas de los submarinos chinos

China planea actualizar sus submarinos convencionales con baterías de iones de litio, una medida energética que podría aumentar significativamente las capacidades de combate y supervivencia de su flota.

Este mes, el South China Morning Post informó de que la flota de submarinos convencionales de China podría ser pronto alimentada por baterías de iones de litio, aprovechando los avances tecnológicos de la industria de vehículos eléctricos del país, actualmente la mayor del mundo. 

El informe señala que China fabrica las tres cuartas partes de las baterías para vehículos eléctricos del mundo, lo que le otorga una ventaja en la tecnología de las baterías.

Las baterías de iones de litio pueden duplicar con creces la resistencia subacuática de un submarino y mejorar en gran medida su aceleración para operaciones de alta velocidad, según investigadores de la Academia Naval de Submarinos de Qingdao citados en la revista china Marine Electric and Electronic Engineering.

El South China Morning Post señala que el Ejército Popular de Liberación y la Marina llevan más de una década intentando sustituir las baterías tradicionales de plomo-ácido por las de iones de litio, pero tenían dudas por su peligrosidad. Se cree que China tiene la mayor flota de submarinos convencionales del mundo, con un número estimado de 60 a 70 submarinos.

Las baterías de plomo-ácido se han utilizado en los submarinos desde la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, adolecen de poca capacidad de almacenamiento de energía, lentitud de carga, escasa potencia, corta vida útil y generación de gases tóxicos. En cambio, las baterías de iones de litio tienen una densidad de energía superior, una carga más rápida, una mayor velocidad de descarga y una mayor vida útil.

Sin embargo, las baterías de iones de litio presentan un riesgo de desbordamiento térmico y de incendio, que es especialmente grave en los submarinos, señala el estudio temático de GlobalData. Una célula sobrecalentada puede provocar una reacción en cadena de fallos térmicos en todo el banco de baterías, lo que puede provocar incendios catastróficos, señala.

El investigador principal, Wang Fang, afirmó que se han descubierto soluciones de seguridad en la tecnología de iones de litio derivadas del amplio desarrollo de la industria china de vehículos eléctricos, lo que ha mitigado algunos de los riesgos anteriores, según el South China Morning Post.

"Tras resolver estos problemas, la sustitución de las baterías de plomo-ácido por las de litio en los submarinos convencionales está a la vuelta de la esquina", señala Feng.

El equipo de investigación afirma que el uso de hierro y fosfato, de bajo coste y fácil acceso, puede sustituir a la habitual pero peligrosa combinación de níquel y cobalto en las baterías de iones de litio, mejorando la seguridad sin comprometer el rendimiento.

Según datos del sector citados por el South China Morning Post, el número de vehículos eléctricos del mercado chino que utilizan la tecnología de baterías de hierro-fosfato supera a los que emplean baterías de níquel-cobalto.

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Otras innovaciones del equipo de investigación para la seguridad de las baterías de iones de litio para submarinos son el recubrimiento de carbono duro y cerámica para el embalaje de las baterías, que podría mejorar su seguridad a bordo de los submarinos.

Este desarrollo también puede verse favorecido por la estrategia de fusión militar-civil de China, que ha eliminado las barreras del pasado entre la investigación civil, las entidades comerciales y los sectores industriales militar y de defensa. La estrategia pretende explotar la naturaleza de doble uso de las tecnologías con aplicaciones civiles y militares, como las baterías de iones de litio.

El South China Morning Post señala que Japón y Corea del Sur utilizan baterías de iones de litio en sus submarinos, y que el primero lo hará en 2018 y el segundo en 2021. Sin embargo, el artículo menciona que Japón utiliza metal de manganeso en sus baterías de iones de litio para aumentar la seguridad, pero a costa del rendimiento. En cambio, Corea del Sur utiliza níquel y cobalto, pero tiene más prestaciones de seguridad.

La fuente menciona que Alemania y Francia también han desarrollado prototipos de baterías de iones de litio para submarinos con planes para un futuro servicio militar.

Las baterías de iones de litio tienen muchas ventajas sobre los sistemas de propulsión independientes del aire (AIP), como el motor Stirling y las turbinas de vapor de ciclo cerrado. Las armadas pueden combinarlas con pilas de combustible de hidrógeno para compensar las limitaciones de las primeras.

Tyler Rogoway, en un artículo de 2020 para The Warzone, señala que los submarinos con AIP Stirling, como los de la clase sueca Gotland, tienen que llevar oxígeno líquido a bordo, lo que presenta peligros inherentes, ocupa un espacio interno considerable e incluye muchas piezas móviles que requieren una insonorización adicional. Los motores Stirling también se ven limitados por su baja potencia, lo que potencialmente los limita a operaciones de combate litoral de corto alcance.

Asimismo, Rogoway señala que las turbinas de vapor de ciclo cerrado, como el Módulo Energético Submarino Autónomo (MESMA) francés, tienen las mismas limitaciones que el motor Stirling, ya que necesita un suministro de etanol y oxígeno líquido a bordo.

Además, Rogoway afirma que, aunque el sistema MESMA puede generar mucha energía para operaciones de alta velocidad, tiene muchas piezas móviles que también requieren una costosa insonorización.

Aunque las pilas de combustible son una solución de alta tecnología para la AIP, sus principales inconvenientes se derivan de los diversos medios de almacenamiento del combustible de hidrógeno. Estos inconvenientes van desde la escasa densidad gravimétrica, la alta demanda de oxígeno, las emisiones de CO2 y otras, hasta la tecnología no probada.

No obstante, Rogoway menciona que, aunque las pilas de combustible son una solución AIP de alta tecnología, no es capaz de aumentar los niveles de potencia tan rápidamente como un sistema MESMA.

Rogoway señala que la combinación de iones de litio con pilas de combustible en los submarinos puede proporcionar una resistencia extrema, un funcionamiento increíblemente silencioso, una aceleración rápida y altas velocidades de desplazamiento, pero el coste y la complejidad siguen siendo problemas importantes.

Los submarinos de iones de litio también tienen la ventaja de ser más silenciosos que los de propulsión nuclear. Aunque los submarinos nucleares tienen una autonomía y una resistencia teóricamente ilimitadas, sus reactores nucleares generan un calor detectable y, por tanto, deben mantener sus bombas de refrigeración siempre en funcionamiento, lo que puede generar un ruido detectable.

Además, los submarinos nucleares emiten diminutas trazas de radiación en su estela, que pueden ser detectadas con sensores especializados de estela, como el sistema soviético/ruso SOKS.

Las ventajas técnicas de las baterías de iones de litio pueden traducirse en ventajas operativas. Anand Datla y Paul Giarra señalan en un artículo de Proceedings de octubre de 2021 que sus tiempos de descarga más rápidos equivalen a tiempos de inmersión más rápidos y a una mayor velocidad de inmersión.

Mientras tanto, su rápida recarga tiene considerables implicaciones operativas, incluidas las operaciones en medio de la superficie y bajo el agua de la estratégica Primera Cadena de Islas que va desde Japón, Taiwán y Filipinas.

La actualización de las baterías de iones de litio de los submarinos convencionales chinos mejorará significativamente su capacidad para imponer un bloqueo a Taiwán. Asia Times ha informado anteriormente de que los submarinos convencionales avanzados, como el Tipo 39 C/D, serían los caballos de batalla si China se decidiera a bloquear Taiwán en un escenario de conflicto.

Esta actualización mejoraría la capacidad de los submarinos chinos para patrullar sigilosamente frente a la costa de Taiwán, interviniendo en los movimientos de la marina taiwanesa y, posiblemente, de la estadounidense, destinados a romper el bloqueo de la isla autónoma.

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• Fuente
• Honrada, G. (2022, October 30). Power play: China's submarines going lithium. Asia Times. Retrieved October 30, 2022, from https://asiatimes.com/2022/10/power-play-chinas-submarines-going-lithium/