Las baterías son el talón de Aquiles medioambiental de los vehículos eléctricos

May 16, 2023

Profesor Asociado de Ingeniería Eléctrica, Universidad Tecnológica de Swinburne

Decano de la Facultad de Ciencias, Informática y Tecnologías de la Ingeniería, Universidad Tecnológica de Swinburne

Profesor Distinguido en Energía Eléctrica Renovable, Universidad Tecnológica de Swinburne

Los autores no trabajan para, consultan, poseen acciones ni reciben financiación de ninguna empresa u organización que se beneficiaría de este artículo, y no han revelado afiliaciones relevantes más allá de su cargo académico.

La Universidad Tecnológica de Swinburne proporciona financiación como miembro de The Conversation AU.

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Los defensores de los vehículos eléctricos dicen que, en última instancia, los automóviles tienen una huella de carbono más pequeña que sus contrapartes que funcionan con combustibles fósiles y podrían resolver nuestras preocupaciones energéticas para siempre. Bueno, es justo, pero surgen preguntas cuando profundizamos en las capas internas de los vehículos eléctricos y vemos qué tan sostenibles son sus componentes. De hecho, las baterías que alimentan los vehículos eléctricos también pueden ser su talón de Aquiles.

Las baterías son el componente más caro de un vehículo eléctrico. Si la batería está dañada, es defectuosa o simplemente es vieja, esto puede provocar que el vehículo se dañe antes de tiempo. Tesla incluso está produciendo paquetes de baterías "estructurales" que se describen como de "reparabilidad cero".

Para fabricar estas baterías se necesitan recursos cada vez más escasos y valiosos, como el litio y el agua. A pesar de esto, a menudo no están diseñados para que sean fáciles de reparar, reutilizar o reciclar. Esto tiene impactos ambientales significativos, que van desde la extracción de materiales y el agua y la energía utilizada en la fabricación de baterías y vehículos nuevos, hasta los desechos peligrosos de las baterías desechadas.

En otras palabras, la respuesta a la pregunta "¿Son los vehículos eléctricos realmente ecológicos?" depende en gran medida de cómo manejemos las desventajas asociadas con sus baterías. Se necesitan con urgencia cambios en la forma en que diseñamos, producimos, usamos y reciclamos las baterías de los automóviles eléctricos. Estos cambios pueden garantizar que, al resolver el problema de las emisiones de combustibles fósiles, también minimicemos otros daños ambientales.

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Es importante resolver estos problemas ahora, mientras que los vehículos eléctricos constituyen una pequeña fracción de la flota de vehículos mundial. Incluso en Noruega, líder mundial, solo el 20 % de los automóviles en circulación son eléctricos. En Australia, menos de 100.000 de los 20 millones de vehículos registrados funcionan con baterías.

Sin embargo, ya estamos luchando con las preocupaciones emergentes sobre sus baterías. El rendimiento de las baterías de litio en un vehículo eléctrico puede degradarse hasta un 70-80 % de su capacidad total en un plazo de seis a diez años, según la rutina de conducción del propietario. En ese momento, la batería es apenas fiable como principal fuente de energía del vehículo. La carga rápida repetida puede degradar la batería antes.

A nivel mundial, unas 525 000 baterías llegarán al final de su vida útil para alimentar un vehículo en 2025. Ese número se dispara a más de 1 millón en 2030.

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Sin embargo, la vida útil total de las baterías de litio es de 20 años. Esto significa que el final de la utilidad de una batería en un vehículo no significa necesariamente que deba desecharse. Estas baterías retiradas pueden tener muchos otros usos.

Entonces, ¿cuánta capacidad tiene todavía una batería retirada? Como ejemplo, un almacenamiento de energía hecho de cinco baterías Chevrolet Volt reutilizadas puede satisfacer dos horas de demanda de energía de uso máximo para cinco casas. Los números se vuelven aún más atractivos para las baterías del Tesla Model 3, que tienen tres veces la capacidad de energía de las del Chevrolet Volt.

Esa es una enorme capacidad todavía disponible en una batería retirada. Entonces, ¿por qué no usar eso?

Y una vez que la batería ha llegado al final de su vida útil, la mayoría de las materias primas utilizadas para fabricarla se pueden recuperar. Es posible extraer más del 95% de los metales valiosos como litio, níquel, cobalto y cobre. La Unión Europea ya exige que las baterías de los vehículos eléctricos sean al menos un 50 % reciclables por peso, aumentando al 65 % para 2025.

Sin embargo, la actual falta de estandarización de los paquetes de baterías presenta un desafío para el reciclaje de baterías. Hay muchas configuraciones físicas diferentes, tipos de células y químicas de células.

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La buena noticia es que la reutilización de baterías no es una utopía ficticia. El fabricante de automóviles Nissan ya lo está haciendo en Koshikishima, una isla en el suroeste de Japón. Las baterías se recuperan de los vehículos eléctricos, se evalúa su estado y luego se asignan a aplicaciones adecuadas de segunda vida.

Estas baterías se pueden reutilizar en una granja solar, como suministro de energía doméstico de emergencia o para una carretilla elevadora eléctrica en un almacén. Las investigaciones muestran que esta reutilización de las baterías puede hacer que se utilicen durante otros 10 a 15 años. Eso es un gran salto hacia la reducción de su impacto ambiental.

Entonces, ¿quién se beneficia de este esquema? Bueno, hay una larga lista.

En la primera fila, los propietarios de vehículos eléctricos se benefician inmediatamente si sus baterías usadas pueden venderse a buen precio.

A la larga, la lista de beneficiarios se expande masivamente. Los hogares pueden disfrutar de una energía más confiable y económica simplemente cargando el almacenamiento de su batería fuera de las horas pico para usarla en las horas pico cuando los costos de electricidad son más altos. Como demostró una iniciativa en Portugal, el uso de baterías de vehículos eléctricos reutilizados de esta manera podría reducir las facturas de energía en un 40 %.

La reutilización de pilas es una buena noticia para el medio ambiente. La investigación sugiere que reducir la demanda de baterías nuevas de esta manera podría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de la fabricación de baterías hasta en un 56%.

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La larga lista de beneficios de dar una segunda vida a las baterías de los vehículos eléctricos y luego reciclar sus materiales es tentadora. Dada la escala de las ganancias económicas y ambientales potenciales, junto con los innumerables empleos que ese trabajo puede crear, las baterías podrían ser más generosas en su vida después de la muerte que en su primera encarnación en vehículos eléctricos.