Los cuatro cuellos de botella de los coches eléctricos

Cada vez es más frecuente ver un coche eléctrico rodando sigilosamente por las calles. Sus ventas han aumentado, incluidas las que se encuadran en el mercado del ecolujo, y se han convertido en una opción viable para más y más gente. Hoy en día casi todos los fabricantes de automoción apuestan el futuro a los eléctricos. Además, desde las instituciones se promueven como una fórmula contra el cambio climático y para descontaminar las ciudades. La Unión Europea quiere que haya al menos 30 millones de coches eléctricos en las carreteras para el año 2030. Para esa misma fecha, Estados Unidos ha establecido que la mitad de nuevas matriculaciones sean de eléctricos, mientras que China se ha marcado como objetivo un 40%.

Sin embargo, su adopción masiva aún presenta grandes obstáculos. Las típicas trabas que se suelen citar para que el motor eléctrico sustituya al de combustión son su elevado precio, la falta de una infraestructura de carga y su poca autonomía. Pero hay otras dificultades, de tipo industrial, para que los coches eléctricos se vuelvan omnipresentes en las carreteras.

El grafito

En las baterías de ion litio de los coches eléctricos, el polo negativo está hecho por grafito, una de las formas en las que se encuentra el carbono en la naturaleza. Es el único material que se utiliza para este fin. “El carbono es un material que no parece muy crítico. Es muy abundante en la corteza terrestre”, señala Belén Sotillo, investigadora de la Universidad Complutense de Madrid en el Departamento de Física de Materiales. “El problema con las baterías es que el grafito que se incorpora se tiene que procesar. Y la mayor parte de las plantas de procesado está en China”. De ahí que la Unión Europea incluya el grafito en su lista de materiales críticos; en esa lista también están el litio, el cobalto, el níquel o el manganeso, todos ellos componentes de una batería de coche eléctrico.

El grafito es, también, el material que más peso tiene en una batería de ion litio. Varía entre los 50 y los 100 kilogramos, según la consultora Kearny. Esto quiere decir que por cada 10 millones de coches eléctricos que se fabriquen se necesitarán entre 500.000 y un millón de toneladas de este material. Y actualmente la producción global de grafito, para todos sus usos, solo alcanza el millón de toneladas.

Sotillo apunta que ya se busca escalar la producción, pero reconoce que es muy complicado. Otra de las opciones es sustituirlo, pero tampoco es nada fácil. “Una vez que hubiéramos comprobado que hay una alternativa y que funciona bien, habría que establecer esa industria”, explica la investigadora. “Y eso muchas veces es difícil. Tienes que mover toda la industria a los nuevos materiales”.

El litio

Al componente por el que son conocidas las baterías le ocurre lo contrario que al grafito. “El litio es un elemento muy poco abundante en la corteza terrestre, así que la cantidad de material que se podría obtener para fabricar coches eléctricos es limitada”, indica Sotillo.

La geocientífica Hannah Ritchie, de la Universidad de Oxford (Reino Unido), hizo números al respecto. Se estima que hay 88 millones de toneladas de litio en la Tierra, pero de ellas solo 22 millones son extraíbles. Con todas estas reservas, calculaba Ritchie, se pueden fabricar 2.800 millones de baterías eléctricas. Es difícil saber cuántos coches hay en el mundo, pero algunas estimaciones apuntan una cifra en torno a los 1.400 millones. Si se cotejan ambos números, no dan precisamente una situación de abundancia. No hay que olvidar que parte del litio tendrá que utilizarse para otros usos que ya tiene hoy.

“El otro problema del litio es que es un elemento que tiende a ser muy reactivo. Una vez que has gastado la batería es muy difícil recuperarlo”, advierte Sotillo. La física indica que también existen investigaciones para sustituir a este material. “El sodio o el potasio, en una tecnología de batería similar a la del litio, son elementos que tendrían una capacidad menor de almacenar energía, pero son más fácilmente recuperables y son más abundantes”.

El reciclaje de las baterías

Hay que tener en cuenta que la batería de un vehículo eléctrico ocupa todo el chasis. Y solo dura unos 10 años. Cuando llega el momento de cambiarla, empieza la odisea del reciclaje. Félix Antonio López, investigador del CSIC y responsable del Laboratorio de Reciclado de esta organización, menciona un dato clave: en una planta de reciclaje, el desmantelamiento de las baterías se hace a mano, pues aún no hay procesos automatizados.

“Donde están los problemas es en el reciclado de la batería interna”, sostiene López. En el interior hay módulos, compuestos de celdas o pilas. “Esas pilas se trituran. Y luego se llevan a cabo operaciones de separación, encaminadas fundamentalmente a separar los plásticos y el cobre. Pero estas separaciones no son perfectas. Y el resultado es lo que conocemos con el nombre de masas negras”. Se llaman así por la dominancia del grafito. Pero también contienen níquel, cobalto, manganeso (procedentes del cátodo), así como litio, fósforo o flúor (presentes en el electrolito de la batería). No es fácil recuperar esos elementos y resulta costoso hacerlo debido a la falta de automatización. Por ahora, toda esa masa negra se envía a reciclar a China.

Escalar el reciclaje es difícil, según afirma López. El investigador calcula que podrá haber tecnología productiva, que se pueda transferir a las empresas, en un horizonte de cinco o seis años. A partir de ahí habría que llevarla a escala industrial, algo que también lleva su tiempo.

El abastecimiento energético

La adopción masiva de los coches eléctricos también conllevará una mayor exigencia para la red eléctrica. En este escenario, Antonio Gómez Expósito, catedrático en el departamento de Ingeniería Eléctrica en la Universidad de Sevilla, distingue entre dos conceptos: la energía, que se tiene que producir en las centrales, y la potencia, que representa la velocidad a la que se entrega la electricidad.

“En España no hay ningún problema relevante en cuanto a la producción de energía”, afirma Gómez. Y es que de noche se paran o se reduce la productividad de algunas centrales térmicas y nucleares porque no son necesarias. Es decir, hay infraestructura para producir más energía de la que consume el país.

El límite estaría en la potencia de la red eléctrica. “Si todo el mundo carga su coche en el pico de consumo de la tarde, como en principio sería lo lógico, habría un gran problema, tanto en la red de transporte como en la de distribución”, subraya Gómez. “Para evitarlo, la idea es fomentar que los coches se carguen durante el resto de la noche”.

Aun así, en un escenario con millones de coches eléctricos cabría esperar problemas en la red de distribución, que implica la media y la baja tensión. Cuando la electricidad se genera en una central va mediante alta tensión a una subestación y, de ahí, pasa a través de media tensión a los centros transformadores, que distribuyen la electricidad mediante cableado de baja tensión a viviendas y comercios.

“Un centro de transformación puede alimentar típicamente a entre 100 y 300 clientes. Si, de toda esta gente, los que tuvieran coches los cargaran a la vez, aunque fuera por la noche, habría que reforzar la red de distribución radial de baja tensión que llega a esos bloques de viviendas”, explica Gómez. Y este sería un trabajo que habría que hacer a nivel local, en ciudades y barrios.

Coordinar a gran escala la carga de los vehículos y actualizar parte de la red eléctrica son otros dos escollos para una irrupción masiva de los coches eléctricos. Aunque todas estas dificultades solo se harán patentes con el tiempo, a medida que su adopción se vaya generalizando.

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