Automóviles eléctricos y sus baterías, un problema de salud

Automóviles eléctricos y sus baterías, un problema de salud

A medida que la electromovilidad se va generalizando, comienzan a surgir interrogantes acerca de la vida útil de sus pilas, con efectos aún por determinar en el comportamiento de los consumidores


Tiempo de lectura: 10 min.

Hoy en día el automóvil eléctrico empieza a incrementar su relevancia dentro del total de automóviles de turismo que se adquieren en nuestro continente. Es un mercado que ha experimentado un ascenso de un 30 % en Europa durante este año en curso, y que en España también va adquiriendo importancia pese a seguir un ritmo algo distinto que otros países, como Alemania o los de la península escandinava.

Uno de los elementos más importantes de este tipo de automóviles es su batería, evidentemente. A este respecto, los avances en cuanto a la tecnología empleada para ellas son notables en estos últimos tiempos, dando como resultado que los automóviles eléctricos disponibles en los catálogos de los fabricantes ofrezcan autonomías continuamente crecientes. Sin embargo, hay un aspecto de estas baterías que genera preocupación en los consumidores —y también en las instituciones—: su degradación.

Al igual que sucede con las que se instalan en multitud de aparatos electrónicos que usamos a diario —nuestros smartphones, sin ir más lejos—, con el uso y el paso del tiempo estas baterías pierden capacidad para almacenar energía. Se trata de un proceso que, si bien varía en función del empleo que se le haya dado al vehículo —y a su pila, por extensión—, es por completo inevitable, pues su mero envejecimiento va mermando la cantidad máxima de energía que pueden retener.

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Fuente: anfac.com

Por qué se degradan las baterías

Casi la totalidad de los vehículos eléctricos incorporan baterías con tecnología de iones de litio para alimentar sus sistemas de propulsión, si bien la composición química del cátodo puede ser diferente, tanto en lo referido a proporciones como a qué elementos están presentes. Están compuestas por multitud de celdas individuales, en cuyo interior se produce “la magia” que permite almacenar energía o bien utilizarla, esto es, los procesos de carga y descarga habituales. Cuando la batería entrega energía a la aplicación correspondiente, los iones de litio se desplazan entre los electrodos de la pila, desde el ánodo —generalmente de grafito en este tipo de baterías— hasta el cátodo, a través de un electrolito en estado líquido en la mayoría de las ocasiones. Cuando se carga, estos iones de litio retornan al ánodo de la batería. Los electrones fluyen en ambos casos por un circuito separado, ya que el mencionado electrolito les impide acompañar al catión de litio en su viaje de un electrodo a otro, permitiendo la alimentación de la aplicación correspondiente.

Esta capacidad para almacenar y entregar energía se ve mermada a medida que se van produciendo ciclos de carga. Como consecuencia de las reacciones de oxidación y reducción que se producen en su interior, estos iones de litio van perdiendo poco a poco capacidad para moverse, en parte debido a los cambios que se producen en la estructura de grafito del ánodo a raíz de los ciclos de carga y descarga.

Para las intenciones de este artículo, no consideramos conveniente ahondar más en las razones que motivan esta pérdida de capacidad energética de las baterías. En el futuro intentaremos ofrecer algo más de luz sobre este asunto, así como sobre las tecnologías imperantes en la actualidad y los desarrollos que se prevén. Estaremos encantados de leer en el apartado de comentarios cualquier sugerencia para próximos artículos.

El problema de la degradación en las baterías de iones de litio ha sido insalvable hasta la fecha desde la aparición del primer prototipo funcional con esta tecnología en 1985

Degradación baterías 02

Qué es la vida útil de una batería y algunos datos sobre el estado de la cuestión actual

La vida útil de las baterías es un concepto que se define arbitrariamente, teniendo en cuenta que su degradación es inevitable y progresiva. Será al llegar al final de esta cuando se deba pensar en sustituir este elemento, un momento que, por norma general, y como sucede en otros aparatos electrónicos de uso doméstico, se entiende situado en el 80 % de capacidad respecto del valor inicial.

La Unión Europea, a través de sus normativas relacionadas con las emisiones contaminantes derivadas del tráfico rodado en nuestras carreteras, ha incluido cláusulas relacionadas con el tiempo mínimo durante el cual las baterías deben mantener ese 80 % de capacidad respecto del máximo original.

Algunos estudios llevados a cabo por compañías como SPS o Geotab revelan una degradación media de las baterías por encima del 13 % en seis años y medio de uso, aunque las diferencias entre vehículos son notables. De hecho, automóviles eléctricos que podríamos considerar de primera generación, como el Nissan Leaf de 2014, casi duplican este valor, alcanzando más de un 23 % en el mismo período de tiempo. No solo eso, sino que también han observado que, dentro de una misma flota de vehículos idénticos y con kilometrajes similares, se dan importantes diferencias en cuanto a la capacidad máxima restante de su batería. Esta circunstancia va en consonancia con las observaciones de COX Automotive, que no considera la distancia recorrida por el vehículo como un indicador fiable de la salud de su batería. Aspectos relacionados con las operaciones de carga —potencias empleadas y situación térmica de la batería en ese momento, por ejemplo— son, según esta empresa, los factores determinantes que pueden agravar esta cuestión.

Parece que los automóviles eléctricos cambiarán el paradigma dominante en el mercado de segunda mano, centrado en el kilometraje del vehículo como indicador principal de la vida útil restante del automóvil

Degradación baterías 01

Consecuencias: segunda mano, segunda vida y reciclaje

La inevitable degradación de las baterías de iones de litio presentes en los vehículos eléctricos de hoy día tiene consecuencias relevantes sobre diferentes aspectos relacionados con el mercado del automóvil, así como nuestro medio ambiente.

Y es que, si la vida útil de las baterías es de ocho años, también lo será la del propio producto, en la medida que las operaciones de sustitución de este elemento aún suponen un desembolso muy considerable, en ocasiones superior al valor residual del vehículo en ese momento. Por lo tanto, se puede pensar que la devaluación de los automóviles eléctricos seguirá un ritmo más rápido que la que estamos acostumbrados a ver en los vehículos de combustión, impulsada también por la desconfianza de los potenciales compradores.

Como respuesta a esta preocupación acerca de la degradación de las baterías, algunos establecimientos de compraventa de vehículos de segunda mano optan por incluir la salud de la batería entre las especificaciones que figuran en el anuncio para los clientes. Lo hacen a través de certificados que generan en el propio concesionario, lo cual puede no ser siempre garantía de la fiabilidad de estas lecturas. Y es que, en función de la situación concreta de la batería, y fundamentalmente de su temperatura, estos programas pueden ofrecer datos bien diferentes. Además, han surgido también algunas empresas independientes cuyo objeto de negocio consiste en la certificación del estado de las baterías de los vehículos de segunda mano.

Ante la incertidumbre acerca de la durabilidad de las baterías y la relativa juventud de este tipo de vehículos en el mercado de segunda mano, tanto establecimientos de compraventa como empresas independientes comienzan a desarrollar mecanismos para certificar la salud de las pilas de los vehículos ofertados

Degradación baterías 05

COX Automotive, por su parte, ha analizado la situación de los vehículos eléctricos en el mercado de segunda mano. Según sus análisis, la inclusión de un certificado sobre la salud de la batería propicia que el precio de venta se llegue a incrementar hasta un 4,5 % y, en el caso de las subastas, multiplica por cinco las posibilidades de recibir una puja.

No obstante, en el contexto de los posibles frenos a la expansión de la electromovilidad, los consumidores atribuyen más importancia a la escasez de infraestructuras de recarga que a la incertidumbre sobre la degradación de las baterías. Por su parte, desde la industria se considera que, a la hora de barajar la adquisición de un vehículo eléctrico de segunda mano, los compradores se guiarán más por el dato desnudo de su autonomía en kilómetros que por la proporción que esta represente respecto de la original. Además, señalan que tendrán más influencia otros factores a la hora de determinar el precio de venta de estos automóviles, como la demanda o los incentivos gubernamentales para la adquisición de vehículos eléctricos nuevos.

Casi todas las baterías que hemos fabricado todavía están en funcionamiento en automóviles, y hemos estado vendiendo coches eléctricos durante 12 años”, ha declarado Nic Thomas, director de mercadotecnia de Nissan en Reino Unido

Triciclo eléctrico Audi Nunam

Este triciclo eléctrico está impulsado por baterías extraídas de automóviles de Audi que han agotado ya su vida útil. Es uno de los muchos proyectos de investigación que se están llevando a cabo actualmente en este campo. En este caso concreto, la marca alemana colabora con Nunam.

Por otro lado, ¿qué haremos con las baterías que ya no sirven para alimentar los trenes de potencia de nuestros vehículos, cargadas de elementos contaminantes, y que en realidad aún conservan más de la mitad de su capacidad original? La mayor parte de los fabricantes ya han iniciado programas con el objetivo de estudiar qué posibilidades existen para una posible segunda vida de estas celdas, por ejemplo, como parte de un sistema de almacenamiento estacionario de energía.

Puede ser una vía interesante para que los fabricantes consigan reducir el impacto económico de sus transiciones hacia el nuevo paradigma eléctrico. No en vano, según Energy Circular Storage, en 2025 el mercado de baterías de segunda vida podría mover hasta tres mil millones de euros. Cabe mencionar que estas estimaciones son menores que las publicadas en años anteriores, lo que da cuenta de que la vida útil de las baterías de los automóviles eléctricos se ha ido ampliando con el paso de los años, entre otras razones, gracias a la implementación a bordo de los vehículos de cada vez más complejos sistemas de gestión de su funcionamiento —Battery Management System (BMS)—.

Después, el desafío consiste en su reciclaje. Según expertos consultados por la revista Forbes, el total de toneladas de desechos relacionados con las baterías de vehículos eléctricos vendidos en 2019 será de 500.000. Una cifra un tanto preocupante, si la ponemos en relación con los datos aportados por la IEA, que afirma que la industria de reciclaje de baterías puede gestionar tan solo 180.000 toneladas anuales de desechos en la actualidad.

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No conozco sensación mejor que la de un volante en las manos. Disfruto también con ellas sobre el teclado, escribiendo ahora para vosotros algo parecido a aquello que yo buscaba en los quioscos cuando era un guaje.

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