Los submarinos japoneses de la clase Sōryū y la nueva clase Taigei, equipados con baterías de iones de litio, se encuentran entre los más silenciosos del mundo, igualando o incluso superando a los submarinos de propulsión nuclear en cuanto a firma acústica.
Con la llegada de las baterías de estado sólido, submarinos como los japoneses podrán permanecer sumergidos durante largos periodos y solo necesitarán unas horas para cargarlas por completo, además de ser significativamente más seguros.
Hablamos de submarinos capaces de permanecer sumergidos entre 25 y 40 días en modo ultrasilencioso.
Se trata de una nueva generación que compite directamente con los submarinos nucleares, aunque estimo que su coste será similar al de algunos modelos de propulsión nuclear.
Por qué digo que los submarinos japoneses son tan peligrosos y más silenciosos que muchos submarinos nucleares
Los submarinos diésel-eléctricos convencionales suelen ser más silenciosos que los nucleares solo a velocidades muy bajas, normalmente hasta entre 2 y 7 nudos. Por encima de esa velocidad, se vuelven ruidosos rápidamente, mientras que los submarinos nucleares modernos pueden mantener un excelente sigilo hasta unos 20 nudos.
Se dice que los submarinos clase Astute británico, clase Virginia y probablemente el clase Suffren francés siguen estando entre los más silenciosos del mundo, incluso a velocidades cercanas a los 22-25 nudos, sólo detrás del súper silencioso SeaWolf.
¿Y qué tiene esto que ver con los submarinos japoneses?
Los últimos submarinos japoneses representan un salto tan grande en tecnología que pueden permanecer extremadamente silenciosos hasta 15 nudos o más, una cifra que se acerca notablemente a la de los submarinos nucleares modernos y es claramente superior a las clases nucleares más antiguas.
Además, estos submarinos japoneses están equipados con AIP y baterías avanzadas de iones de litio de la clase Taigei, lo que les permite permanecer sumergidos entre 15 y 20 días a baja velocidad. Cuando las baterías de estado sólido entren en servicio en la próxima generación, esa autonomía prácticamente se duplicará, lo que está previsto para antes de 2030.
Imagínese cuántas patrullas diarias necesitaría un adversario para rastrear algo que puede desaparecer durante semanas y necesita sólo unas pocas horas para recargarse en la superficie.
En escenarios regionales (Indo-Pacífico, Mar de China Oriental, Estrecho de Taiwán), la estrategia japonesa es perfectamente adecuada y los costos de mantenimiento son mucho menores que los de los submarinos nucleares.
No es casualidad que Israel se haya interesado y haya pedido estudiar estos buques. Los submarinos son tecnología de punta para los japoneses.
Ekranoplano del Regent Viceroy para el Cuerpo de Marines de EE. UU.
Modelo demostrador experimental 2022
El Cuerpo de Marines de los Estados Unidos busca nuevos vehículos que puedan mejorar su logística. En particular, le interesa el ekranoplano de carga y pasajeros Viceroy, creado por Regent Craft Inc. El prototipo de este modelo se encuentra actualmente en pruebas y confirma las características calculadas.
Para aumentar la velocidad
Regent Craft Inc., con sede en Rhode Island, se fundó en 2020. Sus
fundadores planearon desarrollar y construir aeronaves para diversos
fines basándose en un concepto inusual. Su diseño buscaba combinar las
mejores características y ventajas de los ekranoplanos y los
hidroplanos. Esta versión de la aeronave se denominó Seaglider.
La compañía dedicó aproximadamente dos años a desarrollar el
concepto y diseñar en detalle la primera versión del Seaglider. A
mediados de 2022, construyó un prototipo de demostración tecnológica no
tripulado. Tenía una cuarta parte del tamaño del ekranoplano propuesto,
se controlaba a distancia y contaba con un sistema de propulsión
eléctrica.
A principios de septiembre, dicho prototipo realizó sus primeros
vuelos a alta velocidad sobre el agua y despegó. Posteriormente, las
pruebas continuaron y demostraron la funcionalidad del concepto
original. La capacidad de despegar y despegar utilizando hidroplanos con
posterior vuelo en pantalla quedó claramente demostrada.
Prototipo de tamaño real en construcción, otoño de 2024.
Tras recibir los resultados iniciales, Regent presentó una
propuesta al Cuerpo de Marines de los Estados Unidos. La organización se
interesó en el nuevo concepto y apoyó su desarrollo. En octubre de
2023, el Laboratorio de Combate del Cuerpo de Marines (MCWL) y Regent
firmaron un contrato para el desarrollo, la construcción y las pruebas
de un ekranoplano a escala real. El costo de la obra se estimó en 4,75
millones de dólares.
Prototipo de tamaño completo
En tan solo unos meses, Regent Craft completó el desarrollo de una
aeronave de tamaño real capaz de transportar personas o carga. A
mediados de 2024, comenzó la fabricación de unidades individuales de
dicha máquina. A principios de octubre, anunció el inicio del ensamblaje
final.
El ekranoplano de tamaño real se denominó Viceroy, en referencia
al nombre de la compañía. Se completó a principios de 2025 y pronto se
lanzó para las pruebas preliminares en tierra.
A principios de marzo, comenzaron las pruebas a escala real del
prototipo en agua y aire. El ekranoplano se bajó al agua con una grúa,
tras lo cual demostró su capacidad de moverse en la superficie,
maniobrar, etc. Después, se realizó una prueba con hidroplanos y un
vuelo posterior utilizando las superficies principales.
Prototipo del Viceroy en pruebas, marzo de 2025.
La primera etapa de pruebas duró aproximadamente tres semanas.
Durante este tiempo, Viceroy realizó varios vuelos en diferentes modos. A
finales de marzo, el desarrollador informó que el ekranoplano tenía 12
tareas principales como parte de las pruebas. Debía demostrar la
funcionalidad del concepto básico, el efecto del uso de diversas
soluciones, la consecución de las características especificadas, etc.
Planes para el futuro
El prototipo ha completado todas las tareas y el proyecto avanza
hacia una nueva etapa. A finales de marzo, MCWL y Regent Craft firmaron
un nuevo acuerdo, esta vez por 10 millones de dólares. Según sus
términos, ambas organizaciones continuarán las pruebas, pero ahora se
evaluará la capacidad operativa del ekranoplano. En particular, el
dispositivo experimental participará en ejercicios navales.
Se espera que en los próximos uno o dos años el "Viceroy"
experimental demuestre todas sus capacidades. Si los resultados de estas
pruebas satisfacen al cliente, en el futuro el nuevo ekranoplano podría
incluirse en los planes de desarrollo de la flota KMP.
Los creadores de los "planeadores marinos" creen que este equipo
ayudará al Cuerpo de Marines a organizar el transporte de personal y
carga. El Cuerpo debería estar interesado en la alta velocidad de
movimiento, la facilidad de uso y la ausencia de infraestructura
especial. El Cuerpo de Marines podrá trasladar unidades enteras a
distancias considerables de forma rápida y sencilla.
Regent Craft planea continuar desarrollando el concepto original y
nuevas aeronaves en el futuro próximo. Quieren comercializar equipos
con ciertas características en busca de contratos rentables. Sin
embargo, aún no está claro cuándo el desarrollador podrá empezar a
aceptar solicitudes ni qué consecuencias tendrá esto.
Características técnicas
La serie de aeronaves Seaglider son esencialmente ekranoplanos y
se asemejan a muchos otros ejemplos de esta clase. Sin embargo, los
proyectos de Regent Craft incorporan ideas interesantes para mejorar sus
características básicas.
El prototipo Viceroy, al igual que el demostrador tecnológico
anterior, es un hidroavión de ala alta. Posee un fuselaje con contornos
submarinos característicos que le proporcionan movimiento en el agua.
También cuenta con un ala alta recta con puntas desarrolladas, sobre las
que se ubican flotadores laterales. La cola está construida según el
esquema de un biplano, con tres planos verticales entre los
estabilizadores.
En la parte inferior del fuselaje, cerca del morro y en la cola,
se ubican dos hidroplanos retráctiles. La envergadura de estos planos
supera la anchura del fuselaje. Debido a la forma de la parte inferior,
las alas tuvieron que colocarse sobre puntales de diferentes alturas.
El Viceroy mide aproximadamente 16,7 m de largo y tiene una
envergadura de 19,8 m. Gracias al uso de un motor eléctrico, el peso
máximo de despegue y aterrizaje es el mismo: 6,8 toneladas.
El ekranoplano cuenta con un conjunto de baterías de alta
capacidad, pero su tipo y parámetros aún no se han revelado. El vuelo se
realiza mediante 12 motores eléctricos ubicados en el borde de ataque
del ala. Esta disposición del motor mejora el flujo de aire sobre el
avión y aumenta la eficiencia de las superficies de control. Además, los
motores eléctricos son significativamente más silenciosos que otros
motores.
En su configuración actual, el Regent Viceroy puede volar a
velocidades de hasta 156 nudos (aprox. 290 km/h). La carga de la batería
es suficiente para una hora de vuelo, durante la cual el ekranoplano
debería cubrir los mismos 290 km. Es posible que en el futuro se mejore
el motor del avión, lo que mejorará sus características básicas de
vuelo.
El fuselaje cuenta con una cabina de carga y pasajeros de 7,9 m de
largo, 1,7 m de ancho y 1,8 m de alto. La carga y descarga se realiza a
través de una puerta de 1,65 x 1,45 m. En la configuración de
pasajeros, la cabina tiene un volumen aproximado de 21 metros cúbicos y
capacidad para 12 asientos. En este caso, quedan 2,5 metros cúbicos para
equipaje. En la versión de pasajeros, la capacidad de carga del
ekranoplano es de 1,36 toneladas, y en la versión de carga, de 1,6
toneladas.
Opción para la disposición de la cabina de pasajeros de un ekranoplano de pasajeros/turismo
El concepto de "planeador marino" implica el uso simultáneo de un
fuselaje con forma de barco, hidroalas y una superficie de apoyo
completa. Gracias al diseño característico del fuselaje, el ekranoplano
puede desplazarse sobre la superficie del agua y maniobrar. El "barco"
también se utiliza en la parte inicial de la carrera de despegue.
Tras alcanzar cierta velocidad, el hidroala se eleva por encima de
la superficie. Al mismo tiempo, la resistencia al agua disminuye
drásticamente y se simplifica la aceleración. Posteriormente, el ala
genera fuerza de sustentación, lo que permite al aparato alcanzar la
altura necesaria y volar sobre la pantalla. El aterrizaje se realiza en
orden inverso: con una carrera sobre el hidroala y otra sobre el fondo.
Si es necesario, el aparato puede moverse sin salir del agua y continuar
utilizando los hidroalas. Sin embargo, este modo limita la velocidad
máxima.
Perspectivas poco claras
Así, una joven empresa estadounidense propone retomar la idea del
ekranoplano. Es más, incluso desarrolló su propia versión para mejorar
dicho equipo y confirmó las características calculadas en la práctica.
Actualmente, el prototipo se encuentra en pruebas bajo la supervisión de
un cliente potencial, que podría encargar la producción de dicho equipo
en el futuro.
Sin embargo, las perspectivas para el proyecto Viceroy y toda la
serie Seaglider siguen siendo inciertas. Regent Craft Inc. logró mejorar
algunos parámetros de su avión, pero no eliminó las deficiencias
fundamentales del ekranoplano. Aún se desconoce cómo afectará esta
circunstancia al futuro de los nuevos proyectos.
Como parte del desarrollo de la fuerza submarina de la Armada italiana para el período 2025-2050, se están desarrollando el U212 NFS y el U212 NFS Evo, para su introducción en 2036. Para entonces, la Armada italiana estará equipada con cuatro submarinos de la clase Todaro (el U212A), cuatro U212 NFS y dos U212 NFS Evo.
La Armada italiana ya está preparando el desarrollo del sucesor del U212A, el NGS (Submarino de Nueva Generación) que sustituirá al U212A y que empezará a construirse a partir de 2040. La Armada italiana también está desarrollando un LDAUV (Vehículo Submarino Autónomo de Gran Desplazamiento) para apoyar a la fuerza submarina.
Descripción general de la clase
Nombre
Sub-212 NFS
U212 NFS Evo
Constructores
Fincantieri SpA
Operadores
Futuro operador:
Marina italiana
Precedido por
Submarino de la clase Sauro
Sucedido por
Submarino de próxima generación
Costo
NFS1 y NFS2 (incluido centro de formación y desarrollo) : 1.350 millones de euros
NFS3: 500 millones de euros (+ 160 millones de euros de presupuesto para desarrollos adicionales)
NFS4: 500 millones de euros
Construido
Desde 2022
Planificado
6
Edificio
4
Terminado
0
Características generales
Tipo
submarino de ataque
Desplazamiento
U212 NFS: 1.600 toneladas (1.600 toneladas largas) en superficie
Suite de sonar : Suite de sonar integrada Kaleidoscope 2.0 basada en esfera de ELAC SONAR
FAS (sónar de matriz de flanco)
CAS (sónar de matriz cilíndrica)
MAS (sonar de prevención de minas)
CIA (matriz de intercepción cilíndrica)
ONA HYD (hidrófonos de análisis de ruido propios)
SBE 1 (baliza de sonar/emisor de socorro)
SB 3050 2G (ecosonda multihaz)
VE 5900 (ecosonda naval)
UT3000 2G (sistema de comunicación subacuático)
Mástiles suministrados por L3Harris y Calzoni:
Comunicación
sistema electroóptico
RESM/CESM
Sistemas:
Nuevo sistema de combate italiano de Leonardo
Sistema de piloto automático de Avio Aero
Guerra electrónica
y señuelos
RESM/CESM en el mástil de Elettronica
Armamento
Torpedos:
6 tubos lanzatorpedos de 533 mm (21,0 pulgadas)
Torpedo pesado avanzado Leonardo Black Shark
Misiles:
Misiles de crucero de ataque terrestre
UUV (buque submarino no tripulado):
Sub-212 NFS
Historial del proyecto En 2018 y 2019, el Parlamento italiano publicó información sobre la financiación del sucesor de los 4 submarinos de la clase Sauro para mantener una fuerza de 8 submarinos.
En noviembre de 2020, el Ministerio de Defensa italiano publicó su documento de planificación plurianual (Documento Programmatico Pluriennale) para 2020-2022. Menciona el plan para adquirir cuatro nuevos submarinos en dos fases por un costo total del programa estimado en 2.680 millones de euros.
El Gobierno italiano encargó a la OCCAR la gestión del programa U212 NFS en su nombre.
Fase 1
La fase 1 comprende:
Desarrollo de la clase de submarinos U212 NFS
Adquisición de 2 submarinos
Construcción de un centro de formación
10 años de soporte técnico-logístico en servicio
En febrero de 2021, OCCAR y Fincantieri SpA (contratista principal) firmaron el contrato de la fase 1 por 1.350 millones de euros.
Fase 2
La fase 2 del programa incluye dos submarinos que se adquirirían opcionalmente. Incluye:
Desarrollo complementario de la clase
Adquisición de 2 submarinos
10 años de soporte técnico-logístico en servicio para los 2 submarinos adicionales
En diciembre de 2022, la OCCAR se comprometió a construir un tercer submarino U212 NFS. En julio de 2023, se firmó el contrato por un valor de 500 millones de euros, y también se incluyó en el contrato un presupuesto complementario de 160 millones de euros para desarrollos adicionales.
El cuarto U212 NFS se encargó en junio de 2024 por un valor de 500 millones de euros.
U212 NFS Evo
En junio de 2024, la Armada italiana dio a conocer su plan de desarrollo de la flota para el período 2025-2050. Incluye el desarrollo de una subclase del U212 NFS que será más grande (> 2.000 toneladas) y que integrará tecnologías en desarrollo para el sucesor de la clase Todaro , el NGS ( Next Generation Submarine ).
Desarrollo del sistema de baterías de litio en los submarinos U212 NFS
El programa U212 NFS (Near Future Submarine) representa una evolución sustancial del modelo original U212A, gracias a la integración de un sistema de baterías de litio de última generación (LBS, por sus siglas en inglés), cuya implementación ha sido confirmada desde la primera unidad de esta nueva clase de submarinos de la Armada italiana. Esta incorporación no es meramente una mejora incremental, sino un cambio radical en la arquitectura energética y operativa de estas plataformas no nucleares.
El sistema LBS sustituye la tradicional tecnología de baterías de plomo-ácido, introduciendo capacidades superiores en múltiples dimensiones: densidad energética, eficiencia operativa, seguridad, modularidad y sostenibilidad a largo plazo. El contrato que posibilita esta transformación fue modificado formalmente por la OCCAR en junio de 2024, en el marco de su colaboración con Fincantieri y otras entidades industriales y tecnológicas italianas, marcando un punto de inflexión tecnológico para la Armada. La entrega del primer submarino U212 NFS está prevista para principios de 2029, mientras que su botadura ocurrirá en 2027.
Desde el punto de vista técnico, el sistema de baterías de litio incorpora una arquitectura modular y escalable, lo que permite su aplicación no solo en submarinos tripulados como el U212 NFS, sino también en vehículos submarinos no tripulados. Esta flexibilidad estructural se traduce en un potencial de crecimiento a nivel tecnológico sin precedentes, con una hoja de ruta ya delineada hacia baterías semisólidas o de estado sólido entre 2026 y 2030. Las baterías de iones de litio (en particular, de tipo litio-hierro-fosfato, LiFePO₄), desarrolladas por FIB-FAAM, ofrecen ventajas claras frente a las soluciones tradicionales: casi el doble de densidad energética por volumen, carga rápida, baja autodescarga, estabilidad térmica, ausencia de efecto memoria, alta vida útil y mantenimiento reducido.
Cada batería está compuesta por celdas cilíndricas robustas, diseñadas para garantizar disipación térmica y seguridad estructural. Estas celdas están encapsuladas en cajas de acero inoxidable amagnético resistentes a golpes, lo cual aporta protección mecánica y compatibilidad con las características físicas de los antiguos acumuladores de plomo-ácido, mitigando las diferencias de masa y volumen. El diseño prevé que cada cadena de celdas se constituya como una unidad funcional independiente, capaz de generar la tensión nominal de la batería a través de un convertidor de corriente continua. A su vez, este enfoque permite futuras actualizaciones de capacidad mediante el reemplazo directo de las celdas por versiones más avanzadas, sin necesidad de rediseñar todo el sistema.
El Sistema de Gestión de Baterías (BMS) desempeña un papel crucial en la operación segura del conjunto. Diseñado específicamente para el entorno hostil de los submarinos, monitorea en tiempo real las variables críticas del sistema como temperatura, voltaje, aislamiento y corriente. En caso de detección de condiciones anómalas, el BMS activa mecanismos de protección que evitan la propagación de fallos entre celdas adyacentes. Este sistema se complementa con una nueva arquitectura de protección contra incendios instalada en la sala de baterías, equipada con extintores y sistemas de evacuación de gases.
El desarrollo del LBS también implicó la creación de un entorno de evaluación normativa riguroso, que incluyó análisis de riesgo y seguridad (HAZID), evaluación de amenazas térmicas y mecánicas, y certificaciones bajo los estándares internacionales IEC 61508 (para sistemas electrónicos relacionados con la seguridad) e IEC 62619 (para aplicaciones industriales con baterías de litio). En concreto, se trabajó para alcanzar un nivel de integridad de seguridad SIL 3, uno de los más exigentes de la escala normativa, asegurando así una fiabilidad operativa crítica en escenarios extremos.
Desde el punto de vista operativo, los beneficios de este nuevo sistema de propulsión son considerables. El mayor contenido energético y la posibilidad de carga rápida aumentan significativamente la autonomía bajo el agua, permitiendo al submarino mantener velocidades altas por más tiempo sin salir a superficie o utilizar el snorkel. Esto implica un menor índice de indiscreción y una mayor capacidad de evasión y supervivencia, alineándose con los requisitos contemporáneos de guerra naval asimétrica y operaciones encubiertas prolongadas.
Además de los aspectos técnicos, la implantación del LBS ha implicado una reestructuración parcial del diseño físico del submarino. El casco del U212 NFS se alargará en 1,2 metros respecto al modelo U212A, permitiendo la instalación de una vela de mayor tamaño y una sala de combate más amplia, con nuevos sistemas de gestión de misiones. A pesar de este cambio, la arquitectura del LBS se ha diseñado respetando el volumen de la sala de baterías del modelo original, lo que facilita su futura implementación en el marco de la actualización de media vida de los actuales U212A. Esto extiende la ventaja tecnológica más allá del nuevo modelo y permite una modernización coherente de la flota existente.
El programa LBS ha superado hasta ahora pruebas críticas como propagación térmica, penetración, cortocircuito, pruebas de carga/descarga a temperatura extrema, y evaluación de gases emitidos, todo bajo supervisión de TÜV Rheinland. De especial importancia fue la prueba de propagación térmica en la que no se produjo ignición ni explosión, únicamente la liberación controlada de gases, lo cual valida los mecanismos de contención del diseño.
El desarrollo industrial ha implicado una cadena colaborativa coordinada por Fincantieri. FIB-FAAM se ha encargado de la célula, su contenedor y el sistema de refrigeración. Power4Future (P4F) ha desarrollado el diseño de seguridad funcional, el hardware y firmware del BMS y los convertidores eléctricos. CETENA, el centro de investigación naval, ha realizado el análisis de riesgos del sistema completo, mientras que TÜV Rheinland ha validado los aspectos de certificación conforme a la normativa internacional.
La producción de los primeros componentes físicos, como el prototipo SSC (Single String Converter), las barras colectoras y los auxiliares, ya está en marcha. Al mismo tiempo, se están ensamblando y cualificando prototipos funcionales del sistema, con miras a su certificación final antes de que termine el año. El paso a la Fase 2 del programa incluye no solo la puesta en marcha de la producción industrial en serie, sino también la creación de un laboratorio de pruebas a escala real que actuará como Centro de Excelencia para la propulsión submarina basada en baterías, donde se realizarán tareas de formación, validación y futuros desarrollos tecnológicos.
En términos de costes, si bien la inversión inicial en tecnología de litio es más alta, el ciclo de vida del sistema es más rentable debido al menor mantenimiento requerido, la larga duración de las celdas y la posibilidad de reciclaje de componentes. Así, se garantiza sostenibilidad financiera y operativa sin comprometer el rendimiento.
En conclusión, el sistema LBS representa un cambio de paradigma en la propulsión no nuclear para submarinos, aportando mejoras sustanciales de autonomía, seguridad, flexibilidad tecnológica y sostenibilidad. Su integración en el U212 NFS desde la primera unidad consolida a la Armada italiana como una de las pioneras europeas en adoptar plenamente esta tecnología, anticipando una nueva era en la guerra submarina del siglo XXI.
El tema de las baterías de litio en submarinos ha dado que hablar estos días, así que he recurrido a un experto para que nos solucione las dudas. ¿Quieres saber cómo quedaría un S80 con baterías de litio? (tengo los números)
En 2023, el TN Bernal @jose_bernals publicaba en la RGM un artículo titulado «Litio o plomo». Recientemente, lo ha ampliado con datos de última hora que me ha autorizado a compartir con vosotros. https://publicaciones.defensa.gob.es/media/download
El motivo de mayor exposición en los submarinos convencionales es la recarga de las baterías. A menos necesidad de recarga, y más rápida esta, menos exposición. Esta es una de las razones del nacimiento del AIP.
Las limitaciones del AIP incluyen la velocidad (unos 4 kts) y el almacenamiento de combustibles a veces peligrosos.
El caso de estudio son los submarinos japoneses Soryu. Los primeros 10 de la serie tienen baterías de plomo y 4 motores AIP Stirling, y los 2 últimos, solo baterías de litio.
Esto demuestra, primero, que es viable. Los Soryu no han necesitado ninguna modificación del casco resistente, el sistema de combate, ni a las armas. Los cambios solo afectan a la acumulación y generación eléctrica.
Las baterías de litio tienen una densidad energética un 50 % mayor y tiempos de carga más cortos. También requieren menos mantenimientos y pesan menos, aunque son ocho veces más caras.
Dejémonos de voltios y veamos datos operativos. Suponiendo 5 kts para una demanda de 275 kW. Soryu serie 1: - 48h (sin AIP) descarga hasta 40 % batería (remanente de seguridad). - Con AIP 384h (16 días) descarga hasta 40 % batería. Soryu serie 2: la misma descarga (13200 A, el 60 % de los 22 kAh) solo descarga el 24 % de la batería. Podríamos hacer 2,5 veces esa descarga hasta quedarnos al 40 %, por tanto, 5 días.
Fijémonos en que, quitando los ¡4! motores Stirling y sustituyéndolos por baterías no se consigue ni triplicar la capacidad de almacenamiento. Es decir, hay un aumento muy significativo, pero solo sustituir Pb por Li no es la panacea… Parece que los japoneses pierden autonomía.
Ahora bien, ¿y si dejamos el AIP y cambiamos las baterías Pb por Li… por ejemplo en el S80? ¿Cuánta autonomía nos daría a nosotros?
Pues el autor nos dicen que el tiempo de descarga sin AIP se vería aumentado en más de un 50 % (coincide, aprox., con el aumento de densidad energética). El tiempo de recarga se reduciría en un 30 %.
Si metemos el AIP en la ecuación, esos números bajan mucho. Si el S80 tiene la misma relación con/sin AIP (2 días vs. 16 días) en plomo, con AIP + litio pasaría a 3 días vs. 17 días. En el caso de autonomía con AIP el aumento es solo del 6 % (16 vs. 17 días).
¿Es poco? Bueno, cualquier mejora es buena, pero sobre todo, la ventaja está en la velocidad de carga, que disminuye el tiempo de exposición.
Finalmente, sobre la pregunta de si es técnicamente viable, el autor nos cuenta que Navantia se ha reunido con Hanwha Aerospace, la empresa coreana que está fabricando los KSS-III. (🖼️ @CovertShores)
El cambio es viable. Supone una adaptación de la instalación eléctrica (que ya está planteada para el P-75 propuesto para India) y unos ajustes de pesos añadiendo bloques de plomo en el espacio entre cuadernas.
Espero que os haya gustado y el mérito es todo del gran
Una mirada más cercana a la tecnología submarina del LIB y AIP
Submarino clase Scorpene (imagen: GWMJ)
La tecnología de propulsión independiente del aire (AIP) con celdas de combustible y las baterías de iones de litio (LIB) representan un avance significativo en la propulsión de submarinos, ofreciendo beneficios operativos sustanciales, aunque también plantean desafíos únicos que requieren una gestión cuidadosa. Actualmente, un número creciente de armadas a nivel mundial implementa estas tecnologías debido a su rendimiento y eficiencia superiores frente a las baterías tradicionales de plomo-ácido. Ambas innovaciones superan las capacidades de los sistemas de propulsión diésel-eléctricos convencionales, y un enfoque híbrido que combina baterías de iones de litio con celdas de combustible optimiza el rendimiento en numerosas situaciones operativas.
Batería submarina de iones de litio (foto: GWMJ)
A. VENTAJAS DE LAS BATERÍAS DE IONES DE LITIO EN SUBMARINOS
1. Mayor densidad energética y eficiencia
Las baterías de iones de litio proporcionan una densidad de energía significativamente superior, lo que permite una mayor autonomía bajo el agua y tiempos de carga más rápidos. Estas características las hacen especialmente adecuadas para misiones prolongadas y para un redespliegue ágil y eficiente.
2. Mantenimiento reducido y vida útil más larga
En
comparación con las baterías de plomo-ácido, las baterías de iones de
litio requieren menos mantenimiento y tienen una vida útil más larga, lo
que las hace más rentables con el tiempo.
3. Seguridad y confiabilidad mejoradas
Los avances recientes en la tecnología de iones de litio, como el empleo de fosfato de litio y hierro (LiFePO4), han mejorado significativamente la seguridad de estas baterías. Estas innovaciones mitigan la susceptibilidad al calor y reducen los riesgos de incendio, una consideración crucial para submarinos que operan en entornos confinados y de alta presión.
B. DESAFÍOS EN LA APLICACIÓN DE BATERÍAS DE IONES DE LITIO (LIB)
Aunque las baterías de iones de litio presentan numerosos beneficios, también plantean desafíos importantes, especialmente en términos de seguridad y en la gestión de operaciones y mantenimiento. Avances en ciencia de materiales, como el uso de cerámicas y revestimientos de carbono duro, contribuyen a mitigar estos riesgos. Además, la integración de baterías de iones de litio con tecnologías de propulsión complementarias, como las celdas de combustible, puede potenciar aún más el rendimiento de los submarinos. En conjunto, la transición a baterías de iones de litio representa un avance tecnológico considerable en el diseño de submarinos y promete una mayor capacidad operativa y eficiencia para las armadas modernas.
Aplicación de la tecnología de baterías de iones de litio para submarinos de clase Scorpene Evolved (imagen: Total Energies)
C. COMPARACIÓN DE BATERÍAS DE IONES DE LITIO (LIB) Y BATERÍAS DE PILA DE COMBUSTIBLE AIP PARA SUBMARINOS
1. BATERÍA DE IONES DE LITIO
a. Densidad y eficiencia energética
1). Alta densidad de energía
Las baterías de iones de litio destacan por su alta densidad de energía, generalmente en el rango de 150-200 Wh/kg, superando ampliamente a las baterías tradicionales de plomo-ácido, que ofrecen alrededor de 30-50 Wh/kg. Esta mayor densidad de energía permite a los submarinos almacenar una cantidad considerable de energía en un volumen compacto, lo cual facilita una mayor autonomía bajo el agua y la capacidad de recorrer distancias más largas. La eficiencia energética superior de las baterías de iones de litio proviene de su reacción química, en la cual los iones de litio se desplazan entre el ánodo y el cátodo, almacenando y liberando energía de forma más efectiva que las baterías de plomo-ácido, que dependen de reacciones químicas con plomo y ácido sulfúrico.
2). Carga rápida
Las baterías de iones de litio ofrecen tiempos de carga más rápidos en comparación con las de plomo-ácido, gracias a sus propiedades electroquímicas. La capa densa de electrolito en el ánodo facilita una transferencia rápida de iones de litio, lo que permite una absorción de energía más eficiente. Esta capacidad de carga rápida es esencial para facilitar un redespliegue ágil y mantener altos niveles de preparación operativa.
b. Mantenimiento y ciclo de vida
1). Menor mantenimiento
Las baterías de iones de litio requieren menos mantenimiento, ya que no experimentan sulfatación, un problema común en las baterías de plomo-ácido que causa la formación de cristales de sulfato en las placas, disminuyendo su capacidad y eficiencia. Esto se debe a las reacciones químicas equilibradas de las baterías de iones de litio y a la ausencia de electrolito líquido susceptible a la degradación. Además, las LIB incorporan un sistema de gestión de batería (BMS) que supervisa y gestiona su estado, reduciendo aún más las necesidades de mantenimiento y mejorando su fiabilidad operativa.
2). Vida útil más larga
Las baterías de iones de litio suelen tener una vida útil más prolongada, generalmente entre 10 y 15 años, en comparación con los 5 a 8 años de las baterías de plomo-ácido. Esta longevidad se debe a su capacidad para soportar entre 500 y más de 2000 ciclos de carga y descarga, dependiendo de la química específica utilizada. La durabilidad superior es el resultado de reacciones electroquímicas estables dentro de la batería, junto con la gestión efectiva proporcionada por el sistema de administración de batería (BMS), que optimiza su rendimiento y prolonga su vida operativa.
La
resistencia de inmersión sin salir a la superficie por parte de submarinos
en la ASEAN, el submarino Scorpene Evolved de la Armada de Indonesia
puede sobrevivir durante 50 a 78 días (imagen: Lancercell)
b. Consideraciones de seguridad
Una de las principales preocupaciones de seguridad en las baterías de iones de litio es la fuga térmica, un fenómeno en el cual las celdas se sobrecalientan, desencadenando una reacción en cadena que puede provocar incendios o explosiones. Esta fuga térmica puede ocurrir debido a un cortocircuito interno, sobrecarga o daño físico. Cuando la temperatura dentro de una celda supera un umbral crítico, el electrolito puede inflamarse, causando un rápido incremento de temperatura y presión.
Avances como la química de fosfato de hierro y litio (LiFePO4), conocida por su mayor estabilidad y menor susceptibilidad al sobrecalentamiento, han mejorado significativamente la seguridad. Además, el uso de un sistema de gestión de batería (BMS) avanzado y un sistema de control térmico permite monitorear y regular la temperatura, disminuyendo el riesgo de fuga térmica y mejorando la confiabilidad operativa.
d. Beneficios operativos
Las baterías de iones de litio permiten un funcionamiento significativamente más silencioso del submarino en comparación con los motores diésel convencionales, que generan más ruido debido a sus piezas mecánicas en movimiento. Estas baterías suministran energía eléctrica directa a los sistemas de propulsión y a otros sistemas a bordo, eliminando la necesidad de un motor de combustión interna. Al prescindir de componentes mecánicos ruidosos, como pistones, engranajes y sistemas de escape, se reduce la firma acústica del submarino, mejorando su capacidad de sigilo y aumentando su eficacia en misiones que requieren discreción.
2. TECNOLOGÍA AIP (PROPULCIÓN INDEPENDIENTE DEL AIRE) DE PILA DE COMBUSTIBLE
a. Densidad y eficiencia energética
Las pilas de combustible de hidrógeno generan electricidad mediante una reacción química entre hidrógeno y oxígeno, produciendo únicamente agua y calor como subproductos. En las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM), el proceso comienza en el ánodo, donde las moléculas de hidrógeno se dividen en protones y electrones. Los electrones recorren un circuito externo, generando energía, mientras que los protones atraviesan una membrana para combinarse con el oxígeno en el cátodo y formar agua. Este proceso permite un suministro continuo de energía siempre que haya combustible disponible, eliminando la necesidad de recargar como ocurre con las baterías convencionales.
En un sistema de propulsión independiente del aire (AIP), las pilas de combustible utilizan oxígeno líquido almacenado u otro oxidante para generar electricidad bajo el agua, evitando la necesidad de salir a la superficie o utilizar un snorkel para obtener oxígeno atmosférico. Esto mejora significativamente la capacidad de permanencia sumergida y reduce la firma de detección del submarino, haciendo que sea más difícil de localizar y rastrear en operaciones furtivas.
El
concepto de utilizar AIP en submarinos eléctricos puede reducir la tasa
de indiscreción/el barco debe salir a la superficie (imagen: GWMJ)
b. Mantenimiento y ciclo de vida
1). Mantenimiento complejo El mantenimiento de los sistemas de pilas de combustible demanda conocimientos e infraestructura especializados para la manipulación y almacenamiento del hidrógeno, lo cual representa un desafío logístico y financiero. La infraestructura necesaria incluye instalaciones para la producción, compresión, almacenamiento y distribución de hidrógeno. Además, los sistemas de pilas de combustible requieren mantenimiento regular para asegurar el funcionamiento óptimo de componentes clave, como membranas, electrodos y catalizadores. La presencia de fugas o contaminación puede comprometer considerablemente el rendimiento y la seguridad del sistema.
2). Requisitos de formación El personal de tripulación y mantenimiento necesita una formación extensa y rigurosa para operar de forma segura las pilas de combustible y los sistemas asociados, incluyendo el almacenamiento y la transferencia de hidrógeno. Dado que el hidrógeno es un gas altamente inflamable, el cumplimiento de estrictos protocolos de seguridad es fundamental para prevenir fugas y explosiones. Además, el manejo y mantenimiento de esta tecnología avanzada requiere conocimientos profundos en procesos electroquímicos y en la integración de sistemas para asegurar una operación segura y eficiente.
b. Consideraciones de seguridad
1). Riesgos del almacenamiento de hidrógeno El almacenamiento y manipulación del hidrógeno conlleva riesgos significativos debido a las características de sus moléculas, que son extremadamente pequeñas y pueden escapar a través de espacios mínimos o sellos, lo que incrementa el riesgo de fugas y explosiones. Esto exige soluciones de almacenamiento robustas, como tanques de alta presión o sistemas criogénicos, para asegurar un confinamiento seguro del hidrógeno. Además, se necesitan materiales y técnicas especializadas para prevenir fugas y asegurar un manejo seguro del gas.
2). Problemas de confiabilidad Las pilas de combustible pueden presentar problemas de confiabilidad, ya que su rendimiento tiende a degradarse con el tiempo y bajo ciertas condiciones operativas debido a la complejidad de la tecnología y la gestión del combustible. Factores como las impurezas en el combustible, la degradación de las membranas y el envenenamiento de los catalizadores afectan la eficiencia y longevidad de las pilas de combustible. Estos desafíos requieren monitoreo constante y mantenimiento preventivo para mantener un rendimiento estable y confiable.
Capacidad de crucero en inmersión/rango de crucero sumergido (gráfico: GWMJ)
d. Beneficios operativos
1). Aumento de la resistencia La tecnología Fuel Cell AIP mejora considerablemente la resistencia de los submarinos, permitiendo operaciones prolongadas y encubiertas. Esto es posible porque las pilas de combustible pueden generar electricidad continuamente mientras haya suministro de combustible. Los submarinos equipados con AIP pueden permanecer sumergidos durante semanas o incluso meses, en contraste con los submarinos diésel-eléctricos convencionales, cuya autonomía es de solo unos días. Esta mayor resistencia amplía la flexibilidad operativa y potencia las capacidades de sigilo del submarino.
2). Reducción de la firma acústica Al igual que las baterías de iones de litio, las pilas de combustible AIP facilitan un funcionamiento silencioso del submarino, reforzando su capacidad de sigilo. La generación de electricidad mediante reacciones químicas en el sistema AIP, que no requiere partes móviles, elimina el ruido asociado a los motores de combustión interna con componentes mecánicos. Esto reduce significativamente la firma acústica del submarino, haciéndolo más difícil de detectar mediante sistemas de sonar.
Submarinos diésel con tecnología AIP vs LIB (gráfico: Estudios de Defensa)
D. CONCLUSIÓN
1. Batería de iones de litio (LIB)
Las baterías de iones de litio ofrecen mayor densidad
de energía, tiempos de carga más rápidos y menor mantenimiento, lo que
las hace altamente eficientes y rentables para los submarinos modernos.
Sin embargo, esto plantea un riesgo de seguridad que debe gestionarse
con cuidado.
2. Pila de combustible AIP
AIP proporciona una mayor resistencia operativa e
independencia del aire de superficie, lo cual es importante para
misiones furtivas y de largo alcance. Dichos equipos requieren un
mantenimiento más complejo e infraestructura especializada, lo que puede
resultar complicado y costoso desde el punto de vista logístico.
E. CONSIDERACIONES
1. Necesidades operativas
La elección entre baterías de iones de litio y pilas
de combustible depende en gran medida de los requisitos operativos
específicos y del perfil de la misión de la flota de submarinos.
2. Costos e infraestructura
Las consideraciones de costo, infraestructura
disponible y protocolos de seguridad juegan un papel importante a la
hora de determinar la tecnología más adecuada. (Capitán de barco (T)
Iqbal)
