vehículo eléctrico

Los minerales de las nuevas tecnologías

17 junio, 2021 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

Europa afronta un reto de gran calado: tras su dependencia pasada y presente del petróleo, la transición hacia las energías renovables y hacia la digitalización de su economía se verá limitada en el futuro por la disponibilidad de minerales y elementos químicos escasos:

Materiales que se usan para fabricar vehículos y en plantas de producción eléctrica. — Minerales utilizados en la fabricación de vehículos y en plantas de producción de energía eléctrica, comparados con los utilizados en tecnologías convencionales. En la gráfica, no están incluidos el hierro ni el aluminio, dos minerales que no son escasos.

El papel de estos elementos tiene importantes consecuencias no solo para la transición medioambiental y digital, sino también para la geopolítica y la política industrial, tanto en Europa como en el resto del mundo.

La necesidad de minerales de las renovables

Para construir un aerogenerador o un panel fotovoltaico o un vehículo eléctrico o un circuito integrado son necesarios muchos materiales. Por ejemplo, para instalar 1 GW de potencia eléctrica con turbinas eólicas se requieren unas 160.000 toneladas de acero, 2.000 de cobre, 800 de aluminio, 100 de níquel, 90 de neodimio y 10 de disprosio para su fabricación. El hierro y el aluminio no son precisamente escasos, pero los otros cuatro sí y mucho en el caso del neodimio o el disprosio. En comparación, para instalar una central térmica de la misma potencia nominal (1 GW), se necesitan 5.500 toneladas de acero, 750 toneladas de cobre y 750 de aluminio aproximadamente. Como se puede apreciar, las tecnologías convencionales son mucho menos demandantes de minerales escasos que las renovables.

No obstante, la cantidad de elementos químicos necesarios no es el aspecto esencial del problema, sino la variedad de los mismos. Mientras que en una central térmica entran en juego metales convencionales y relativamente abundantes, las nuevas tecnologías renovables son muy demandantes de muchos elementos diferentes, algunos de ellos muy escasos en la naturaleza o cuyas fuentes están situadas en muy pocos países.

Baterías de ion-litio: consideraciones económicas

23 abril, 2019 Ignacio Mártil 5 COMENTARIOS

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Como hemos visto en anteriores post de esta serie, podemos decir que la estructura de una batería de ion-litio está formada por un cátodo, un electrolito y un ánodo diferentes del resto de baterías. Utiliza como cátodo colector de corriente una capa de aluminio cubierta con un óxido de cobalto y litio; como electrolito, un solvente orgánico en el que se encuentra diluida una sal de litio; y como ánodo, un colector de corriente compuesto por una lámina de cobre recubierta con una capa de carbono.

1. Proceso de fabricación de las baterías de ion-litio

El proceso de fabricación de baterías actualmente más extendido se desarrolló en Sony, el primero en introducir en el mercado está clase de baterías en cantidades rentables desde el punto de vista comercial. Los científicos e ingenieros de Sony se percataron de que el proceso de fabricación de las famosas cintas magnéticas (las popularmente conocidas en la España de los años 80 como “casettes”) podía adaptarse con pocos cambios para fabricar las baterías de iones de litio. Puesto que a finales de los años 80, los CD estaban expulsando del mercado de grabación a las cintas magnéticas, disponían de la tecnología, los equipos y el personal necesarios y “ociosos”.

Problemas y frenos al desarrollo del vehículo eléctrico

13 junio, 2017 Ignacio Mártil 3 COMENTARIOS

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En los dos post anteriores de este blog he realizado un análisis de la eficiencia energética del Vehículo Eléctrico (en lo que sigue, VE) y de algunos de sus costes, relacionados esencialmente con el combustible. En este analizaré cuáles son en la actualidad los frenos que impiden su uso generalizado.

¿Por qué no están ya rodando masivamente los VE por nuestras carreteras? Hay un gran número de problemas aún por resolver para hacer realidad el VE. Sin entrar en detalles ni ser exhaustivo, los principales factores que al día de hoy limitan su desarrollo son los siguientes:

Autonomía de las baterías.

Es uno de los principales factores que limitan el desarrollo del Vehículo Eléctrico. Los modelos más vendidos como el Nissan Leaf o el Think City disponen de baterías con unos 150 kilómetros de autonomía. Solo los vehículos de alta gama Tesla disponen de baterías con autonomía cercana a los 400 kilómetros. Las previsiones estiman que en un plazo de 10-15 años, la autonomía para vehículos de gama media estará en los 300-400 kilómetros.

Materias primas para la fabricación de las baterías.

Las de más autonomía están fabricadas con litio, elemento químico cuyos yacimientos más numerosos se encuentran en unos pocos países como Bolivia, Chile y Afganistán. Las previsiones indican que, en un futuro próximo, el litio se reciclará, con lo que no será un problema encontrar yacimientos. Hay un mínimo de 35 millones de toneladas de reservas de litio reconocidas a nivel mundial. Las baterías de litio para los coches eléctricos necesitan menos de 15 kilogramos por batería y uno de los principales fabricantes, Renault-Nissan, indica que sólo necesita 4 kilogramos, por lo que muchos de los agentes implicados en el sector del Vehículo Eléctrico esperan que este factor no suponga un freno excesivo.

Infraestructura de recarga y cargadores rápidos.

El tiempo de recarga de las baterías se presenta como un factor crítico en el desarrollo del VE. Mientras haya incertidumbres o dudas sobre dónde se podrá recargar la batería si se hacen muchos kilómetros, el VE no se generalizará. Además, a esta limitación severa se unen unos tiempos de recarga muy elevados, entre 6 y 8 horas. Con una infraestructura de “electrolineras” distribuidas por todo el territorio y cargadores rápidos de 20-30 minutos todo sería más fácil, pero en este momento no deja de ser una utopía, lo que sitúa a estos factores como los principales escollos a superar para lograr la generalización del uso del Vehículo Eléctrico.

No obstante, la apuesta por el VE por parte de algunos de los grandes fabricantes del mundo parece clara y en un período de tiempo no muy lejano los veremos circular masivamente por las carreteras de todo el mundo. En la siguiente figura se muestra la evolución esperada hasta el año 2050 para el número de vehículos en circulación según el tipo de combustible utilizado:

Hoja de ruta del VE. Fuente: International Energy Agency.

4. Unas breves conclusiones

Es obvio que unas previsiones a tan largo plazo pueden cumplirse en parte, apenas o nada, pero como es bien sabido, las previsiones se cumplen si se hacen los esfuerzos necesarios para que se cumplan.

Es preciso hacer una apuesta decidida por sistemas de transporte que eviten emisiones, reduzcan nuestra descomunal factura de petróleo (en 2015, cerca de 25.000 millones de euros en combustibles fósiles, la mayor parte petróleo) y nos permita desarrollar nuestra propia infraestructura energética. De manera inmediata, lo agradecerá nuestra economía y a medio plazo, nuestro medio ambiente.

Algunas ventajas del vehículo eléctrico

3 mayo, 2017 Ignacio Mártil 3 COMENTARIOS

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En el anterior post de este blog analicé la eficiencia energética del vehículo eléctrico (VE) y la puse en comparación con dicho parámetro para los vehículos de motor de combustión interna (VMCI). En esta entrada, analizo nuevos detalles comparativos entre ambos tipos de vehículos.

Eficiencia económica del VE

Este punto es en el que las ventajas del VE frente al VMCI son más evidentes. En el cuadro siguiente se presentan unos datos comparativos entre los dos tipos de vehículos en el supuesto de realizar con ambos 100 kilómetros. En concreto, se analiza el gasto que representa el combustible a partir de los supuestos detallados en el cuadro. Se indica así mismo el consumo energético de los tres motores, expresado en kWh. Para efectuar ese cálculo se han supuesto las equivalencias que figuran en la nota [1] al final de este artículo:

Comparativa del vehículo eléctrico con el tradicional de gasoil o gasolina

3 abril, 2017 Ignacio Mártil 22 COMENTARIOS

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El vehículo eléctrico avanza lentamente, mucho más de lo que algunos desearíamos. Para tratar de entender sus características principales y las razones que frenan su desarrollo en la actualidad, inauguro con este post una serie de tres en los que iré analizando diversos aspectos del mismo. En esta entrada me centraré en el análisis del vehículo eléctrico desde el punto de vista de su eficiencia energética y lo comparo con el motor de combustión interna.

Eficiencia energética del motor

En los vehículos de motor de combustión interna (en lo que sigue, VMCI) se transforma la energía química del combustible que se quema (gasolina, diésel, keroseno) en energía mecánica, es decir, se transforma calor en trabajo. Es imposible que una máquina convierta toda la energía térmica en trabajo o viceversa, pues siempre hay una parte que se pierde. La relación que hay entre la energía mecánica obtenida a la salida del motor y la energía térmica que tiene el combustible se denomina rendimiento o eficiencia energética. En los motores de combustión esta eficiencia no supera el 25%-30%, el resto de la energía se pierde en forma de calor a través del radiador, escape, bloque motor, etc. Esto significa que, de cada cuatro litros que consume un automóvil, únicamente uno se emplea en moverlo y los otros tres se pierden calentando el motor, sin que se aprovechen de ningún modo. Pero se queman y, por lo tanto, emiten CO₂ y otros gases contaminantes a la atmósfera. El detalle de las emisiones producidas por los VMCI lo analizaré en un post posterior.