Baterías: ¿El punto débil de la movilidad eléctrica?

La batería de ion litio: la mejor opción

La batería, a día de hoy, es la base tecnológica sobre la que se apoya la transición hacia una movilidad eléctrica. No es la única solución técnica existente para el almacenamiento de energía eléctrica, pero si la más utilizada, a la espera de que el hidrógeno, conjuntamente con la pila de combustible, alcancen un grado de madurez suficiente. Sin embargo, es éste antiguo invento, el que, a pesar de sus innegables progresos en los últimos años, siguen siendo el talón de Aquiles que impide que la transición eléctrica se produzca de una manera más rápida. Por un lado, debido al alto coste de las baterías de ion litio, las más utilizadas por la industria del automóvil, que puede suponer entre 3 k€ y 10 k€ del precio total del vehículo en función de la autonomía del modelo. Por otro, están las elevadas emisiones de CO2 durante los procesos de fabricación asociados a este tipo de baterías que, según algunos cálculos, pueden rondar los 150/200 kg de C02 por kWh, en función del mix energético del país de fabricación. Para ponernos en perspectiva, un ejemplo: la batería de 100 kWh de un “Tesla Model S P100D”, genera durante su fabricación unas 17 toneladas de CO2. Y, por último, aunque de igual relevancia, están los aspectos relacionados con el reciclado de las baterías al final de su vida útil: frente a sus primas lejanas de plomo en dónde se han desarrollado procesos altamente eficientes y rentables, las baterías de ion litio están lejos de que la recuperación de sus metales sea sencilla y mucho menos interesante si tenemos en cuenta aspectos puramente económicos y no medioambientales. Teniendo en cuenta todos estos aspectos, ¿se puede afirmar que los vehículos eléctricos de batería no son una alternativa lógica a los actuales coches con motores de combustión interna?


La alternativa: la pila de combustible

La utilización de hidrógeno como fuente para generar electricidad en un vehículo eléctrico a través de la pila de combustible, presenta varias ventajas, como son una mayor autonomía y un menor tiempo de repostaje. Sin embargo, presenta todavía algunos escollos que la convierten a día de hoy en una tecnología no lo suficientemente madura para el gran público: su alto coste, su escasa red de abastecimiento, pero, sobre todo, los problemas derivados de la obtención de hidrógeno que son todavía procesos en los que se consume una gran cantidad de energía (electrólisis) o en los que se emite una gran cantidad de CO2 (proceso de reformación vapor-metano). Sin embargo, la posibilidad de utilizar el hidrógeno como almacenamiento cuando la generación de energía limpia sobrepasa la capacidad de consumo, cosa que ocurre a menudo, por ejemplo, con la energía eólica durante la noche, la hace una alternativa a tener en cuenta en los automóviles y camiones del futuro. De hecho, el debate no será si “vehículos eléctricos a batería” o “vehículo eléctrico a hidrógeno”, sino que más bien será en que porcentaje los vehículos eléctricos se repartirán entre estas dos alternativas.


Problema 1: El alto precio de las baterías

El coste de las baterías de ion litio ha disminuido de forma espectacular en los últimos años (ver gráfica adjunta) haciendo que el precio de los vehículos eléctricos se aproxime cada vez más a los coches con motor de combustión interna. Sin embargo, esta tendencia se empieza a ralentizar y parece claro que el punto de inflexión de esta tecnología se alcanzará relativamente pronto. Pero hablar de baterías no es hablar únicamente de ion litio. Existen multitud de proyectos en curso sobre baterías que proponen diferentes soluciones (litio-sulfuro, de flujo, aluminio-grafito, …) y que prometen multiplicar de forma importante la autonomía y disminuir los costes. Deberán pasar una fase de madurez industrial y de reducción de costes, pero todo apunta que en cuestión de no mucho tiempo habrá propuestas razonables a las actuales baterías de ion litio. A día de hoy se estima que el precio por kWh más barato del mercado lo tiene Tesla y se sitúa en torno a los 200 $/kWh con un potencial de llegar a los 100$/kWh en los próximos años.

Evolución comparativa de los precios de las baterías de ion litio y las células de combustible

Problema 2: Las emisiones de CO2 durante el proceso de fabricación de una batería

Cuando se hace un análisis completo de las emisiones de CO2 asociados a la vida útil de un coche hay múltiples factores a tener en cuenta. Por supuesto, uno de ellos, el más obvio, es la generación de estos gases durante su vida, y para esto no llega con tener en cuenta las emisiones del propio vehículo por el tubo de escape, sino que se debe considerar también la huella durante la obtención de la energía que utiliza para desplazarse. Así, por ejemplo, el refine del combustible o su transporte tienen una huella de C02 asociada, así como la generación de la energía eléctrica que almacenamos en la batería: no es lo mismo cargar una batería en Francia, un país con baja emisión de CO2 por KWh generado, que hacerlo en Alemania, dónde ocurre lo contrario. En la gráfica adjunta (Life-cycle emissions over 150000 km) elaborada por la ICCT (International Council on Clean Transportation) se puede ver un estudio comparativo elaborado con datos de 2015 del CO2 generado por los vehículos convencionales, por un lado, y por los vehículos eléctricos, por el otro, cuando se tienen en cuenta todos los aspectos tanto de fabricación de sus componentes como de uso en un periodo de 150000 km. Este estudio muestra de forma simple como, incluso con datos de hace ya algunos años, el cómputo global favorece a los vehículos eléctricos. Aunque es cierto que, en los casos más desfavorables, como es el caso alemán, debido a un mix energético desfavorable en términos de aportación de CO2 a la atmósfera, la comparación de los vehículos de combustión interna más eficientes respecto a los vehículos fabricados en Alemania, sale muy justa. Insisto en que estos datos corresponden al 2015 y que, incluso con datos de ese año, si comparamos valores medios, el vehículo eléctrico gana por goleada a los vehículos convencionales en los que se refiere a las emisiones de CO2. Esto, desde mi punto de vista, derrumba uno de los principales argumentos en contra de los vehículos eléctricos que a menudo es esgrimido cuando se trata minimizar los beneficios de esta tecnología.

Emisiones globales de CO2 durante la vida de un vehículo. Comparativa entre vehículos convencionales y vehículos eléctricos.

El análisis detallado de la generación de CO2 en todo el ciclo de vida del automóvil pone de manifiesto algo que ya sabíamos y que es si cabe más cierto cuando no nos limitamos a hacer un análisis parcial en el que se tiene en cuenta únicamente la energía consumida durante los desplazamientos: el mix energético de los países en dónde se fabriquen los coches y sus componentes al igual que el lugar en dónde se genera la electricidad son clave para que toda esta revolución tenga sentido. Podremos tratar el problema de las emisiones locales de contaminantes en las ciudades con coches eléctricos, pero no se tratará el problema del efecto invernadero si los coches eléctricos continúan a consumir “watios” que hayan sido generados en procesos que emitan CO2 a la atmósfera.


Problema 3: Las posibilidades de reciclado y reutilización de las baterías

Este sea posiblemente el punto más duro con el que se van a encontrar los coches eléctricos de batería, en el momento en el que, como parece que va a ocurrir, sus ventas comiencen a aumentar de forma importante. Por un lado, está el problema de la disponibilidad de los metales utilizados en su fabricación, especialmente el cobalto y el litio. Por otro, pero relacionado también con la disponibilidad de las materias, está el tema del reciclado. El reciclado no es únicamente un problema medioambiental, sino que afecta igualmente a cómo aseguramos la recuperación de los metales ya utilizados y así poder responder a la fuerte demanda que se prevé en los próximos años.

Antes de hablar de reciclado y del fin de vida de una batería hay que hablar de la posibilidad de utilizarlas como elementos de almacenamiento cuando éstas alcanzan un nivel de degradación que las invalida para su uso en automóviles. Se están desarrollando tecnologías que permiten identificar de forma muy precisa el estado en el que se encuentran las baterías una vez desechadas en un coche, y aunque éstas hayan perdido parte de su capacidad de carga son dispositivos totalmente válidos para otros usos como puede ser el almacenamiento doméstico de energía durante las noches, en aquellas horas en las que la electricidad es más barata. Se trata, por lo tanto, de dar una segunda vida a estos dispositivos, alargando su vida útil y así retrasando el momento en el que deben ser desmontadas y recicladas.

Las reservas conocidas de litio, pero más concretamente las de cobalto, son escasa en nuestro planeta. Hay proyectos como el financiado por la Unión Europea, para explorar nuevos yacimientos en los fondos marinos, pero es de esperar que estas iniciativas puedan traer consigo una fuerte contestación medioambientales que, a término, pongan en duda su viabilidad. Existen otro tipo de inconvenientes, por ejemplo, en lo que se refiere al respecto de los derechos humanos en países como la República Democrática del Congo, primer productor de cobalto del mundo. En este sentido, existen iniciativas como la impulsada por Ford conjuntamente con IBM en la que, mediante la aplicación de tecnologías como el “blockchain” a la trazabilidad de los minerales, se intenta minimizar este problema. Pero todo apunta a que la recuperación de estos metales mediante procesos rentables es uno de los puntos duros a los que debemos dar respuesta desde ya y en dónde los avances, por lo menos hasta el momento, han sido bastante limitados.


Conclusión:

En definitiva, y aunque los desafíos tecnológicos que siempre acompañan a una tecnología disruptiva como es el coche eléctrico son numerosos, nada hace pensar que sean insalvables y, como hemos visto precedentemente, se están dando respuestas en la dirección adecuada. Con la excepción de la incertidumbre que todavía existe sobre las reservas de los metales necesarios para la fabricación de las baterías de ion litio, nada parece enturbiar el futuro prometedor de esta tecnología. E incluso este problema está supeditada a los resultados de las nuevas prospecciones que se están llevando a cabo y a la aparición de otras tecnologías que sean dependientes de metales diferentes. Sin olvidar, como se ha apuntado al principio, que el hidrógeno y las pilas de combustible vendrán a aportar el complemento necesario especialmente en lo que se refiere al equilibrado de la red, evitando las sobrecargas en los picos (cuando los coches con baterías están conectados) y suavizando los valles (generando el hidrógeno necesario para el resto de los vehículos eléctricos) cuando la electricidad es menos demandada.

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