Los automóviles eléctricos (o vehículos eléctricos, EV) tienen diferentes impactos ambientales en comparación con los vehículos convencionales con motor de combustión interna (ICEV). Si bien aspectos de su producción pueden inducir impactos ambientales similares, menores o alternativos, algunos modelos producen pocas o ninguna emisión de escape, y algunos tienen el potencial de reducir la dependencia de las emisiones de petróleo y gases de efecto invernadero , según la fuente de electricidad utilizada para cargarlos. y efectos sobre la salud de la contaminación del aire . [1] [2] [3] [4] Los motores eléctricos son significativamente más eficientes que los motores de combustión internay por lo tanto, incluso teniendo en cuenta las eficiencias típicas del plan de energía y las pérdidas de distribución, [5] se requiere menos energía para operar un EV. La producción de baterías para automóviles eléctricos requiere recursos y energía adicionales, por lo que pueden tener una mayor huella ambiental desde la fase de producción. [6] [7] Los vehículos eléctricos también generan diferentes impactos en su operación y mantenimiento. Los vehículos eléctricos suelen ser más pesados y podrían producir más polvo en los neumáticos, los frenos y la carretera , pero su frenado regenerativo podría reducir la contaminación por partículas de los frenos . [8] Los vehículos eléctricos son mecánicamente más simples, lo que reduce el uso y la eliminación de aceite de motor.
Ventajas y desventajas en comparación con los automóviles que funcionan con combustibles fósiles
Los coches eléctricos a batería tienen varios beneficios medioambientales con respecto a los vehículos con motor de combustión interna convencionales (ICEV), tales como:
- Eliminación de contaminantes nocivos del tubo de escape , como varios óxidos de nitrógeno , que matan a miles de personas cada año [9]
- Menos CO
2emisiones a nivel mundial que los automóviles de combustibles fósiles, lo que limita el cambio climático [10]
Los híbridos enchufables capturan la mayoría de estos beneficios cuando funcionan en modo totalmente eléctrico .
Los coches eléctricos tienen algunas desventajas, como:
- Dependencia de elementos de tierras raras como neodimio , lantano , terbio y disprosio , y otros metales críticos como el litio y el cobalto , [11] [12] aunque la cantidad de metales raros utilizados difiere según el coche. Aunque los metales de tierras raras abundan en la corteza terrestre, solo unos pocos mineros tienen la exclusividad para acceder a esos elementos. [13]
- Posible aumento de las emisiones de partículas de los neumáticos. A veces, esto se debe al hecho de que la mayoría de los automóviles eléctricos tienen una batería pesada, lo que significa que los neumáticos del automóvil están sujetos a un mayor desgaste. Sin embargo, las pastillas de freno se pueden usar con menos frecuencia que en los automóviles no eléctricos, si se dispone de frenado regenerativo y, por lo tanto, a veces pueden producir menos contaminación por partículas que los frenos de los automóviles no eléctricos. [14] [15] Además, algunos automóviles eléctricos pueden tener una combinación de frenos de tambor y frenos de disco, y se sabe que los frenos de tambor causan menos emisiones de partículas que los frenos de disco .
- contaminación emitida en la fabricación , especialmente el aumento de las cantidades derivadas de la producción de baterías
- Contaminación pasiva en ciertos casos; La electricidad consumida para recarga se obtiene de centrales eléctricas que liberan contaminantes, por lo que aunque durante el movimiento no se liberan contaminantes, la electricidad utilizada ya se ha contaminado. En el caso de las plantas de energía nuclear, no hay contaminantes visibles, sino solo desechos nucleares que requieren un almacenamiento, gestión, etc.
Partículas
Como todos los automóviles, los automóviles eléctricos emiten partículas (PM) del desgaste de los frenos y los neumáticos de la carretera, lo que contribuye a la aparición de enfermedades respiratorias. [16] Solo en el Reino Unido, las partículas no provenientes del tubo de escape (de todos los tipos de vehículos, no solo eléctricos) pueden ser responsables de entre 7.000 y 8.000 muertes prematuras al año. [dieciséis]
Sin embargo, los menores costos de combustible, operación y mantenimiento de los vehículos eléctricos podrían inducir el efecto rebote , liberando así más partículas de las que se evitarían de otra manera. En otras palabras, los costos de conducción más bajos sirven para fomentar una mayor conducción, lo que genera un mayor desgaste de los neumáticos. (También surgen otros costos, como la congestión y el incentivo resultante para pavimentar más terreno con el fin de expandir la red de carreteras).
Generación de electricidad para coches eléctricos
La principal ventaja que presentan los vehículos eléctricos en comparación con los vehículos convencionales es que potencialmente pueden alcanzar cero emisiones durante el ciclo de vida. Sin embargo, dado que la electricidad que se usa actualmente para cargar vehículos eléctricos en todo el mundo no proviene de fuentes 100% libres de carbono, los vehículos eléctricos de hoy siguen contribuyendo a las emisiones globales de gases de efecto invernadero (GEI). Algunos estudios afirman que los coches eléctricos emiten menos gases de efecto invernadero a lo largo de su vida que los coches de combustibles fósiles, excepto posiblemente en lugares con una proporción muy alta de electricidad a carbón, como Serbia . [17] [18] [19] Otros han demostrado que incluso en lugares con diversas combinaciones de generación como PJM (un mercado de electricidad en la región del Atlántico medio estadounidense), las emisiones de GEI del ciclo de vida de los vehículos eléctricos pueden superar a las de un vehículo convencional equivalente. [4] La diferencia de emisiones entre los vehículos eléctricos y los ICEV depende de la distancia recorrida y de la fuente de electricidad, porque los ICEVS suelen tener una etapa de producción más limpia y los vehículos eléctricos suelen tener una etapa operativa (de conducción) más limpia. [20]
En general, los vehículos eléctricos son más limpios cuando su electricidad proviene de fuentes de energía renovables como la energía eólica y solar fotovoltaica, o de fuentes de energía bajas en carbono como la energía nuclear y la energía hidroeléctrica. La generación de electricidad también es sensible al tiempo, ya que ciertas fuentes de energía están disponibles en mayor cantidad en diferentes momentos del día, incluso en diferentes estaciones del año. La electricidad solar fotovoltaica está disponible solo durante el día, y la generación eólica generalmente aumenta con velocidades más altas del viento durante la noche. La gran generación de energía hidroeléctrica aumenta en las temporadas de primavera y verano a medida que se derrite la nieve de las montañas. Sin almacenamiento de energía a gran escala, la energía nuclear es la única generación de energía baja en carbono que está disponible en todo momento. Por lo tanto, cargar vehículos eléctricos cuando hay mayores cantidades de suministro de generación renovable a la red puede aumentar la porción renovable de electrones que alimentan el vehículo y disminuir las emisiones al conducir. [21] Asimismo, limpiar la red eléctrica cambiando la generación de plantas de combustibles fósiles a fuentes de energía renovables y bajas en carbono también hará que los vehículos eléctricos sean más limpios. Esto es importante ya que la electricidad de la mayoría de los países se genera, al menos en parte, mediante la quema de combustibles fósiles. [22] Se puede esperar que las emisiones de las redes eléctricas mejoren con el tiempo a medida que se despliegue más generación con bajas emisiones de carbono y almacenamiento de energía a escala de la red. A su vez, podemos esperar que los vehículos eléctricos se vuelvan más limpios con el tiempo.
Otra línea de pensamiento en la medición del impacto ambiental de los vehículos eléctricos depende del valor de los Factores de Emisiones Marginales (MEF). [23] Mientras que tradicionalmente atribuimos a los vehículos eléctricos los factores de emisión promedio (AEF) de todos los diferentes tipos de generación en una red en un momento dado, los MEF atribuyen solo las emisiones marginales, las emisiones de la siguiente unidad de energía consumida al enchufar un vehículo eléctrico. En la mayoría de los países, la generación renovable nunca suministra el 100% de la demanda de electricidad en un momento dado. Cuando la generación renovable está por debajo de la demanda total, la demanda marginal de un vehículo eléctrico que se conecta a una toma de corriente proviene casi en su totalidad de la generación fósil como el carbón o el gas natural. Atribuir las emisiones marginales a los vehículos eléctricos aumentaría en gran medida su impacto ambiental en comparación con las emisiones promedio, lo que generaría cierto desacuerdo sobre los verdaderos impactos ambientales de los vehículos eléctricos. Las emisiones marginales también difieren mucho dentro de los países por región geográfica, ya que la disponibilidad de recursos energéticos locales y las plantas de energía determinan los MEF de cargar un vehículo eléctrico en esa área. [24] Limpiar la red retirando las plantas de combustibles fósiles y poniendo en línea la generación renovable aún haría que los vehículos eléctricos funcionen de manera más limpia, independientemente de si se utilizan MEF o AEF para calcular el impacto ambiental de los vehículos eléctricos. Aquellos que abogan por el uso de los MEF para calcular el impacto de los vehículos eléctricos argumentarían que las plantas de energía en el margen, aquellas plantas que aumentan la producción para satisfacer la próxima unidad adicional de demanda, son las que deben descarbonizarse primero para obtener los beneficios ambientales de un cambio a vehículos eléctricos. Los MEF también varían según la hora del día y la temporada, ya que la demanda de electricidad y la disponibilidad de recursos varían.
Investigadores en Alemania han afirmado que, si bien existe cierta superioridad técnica de la propulsión eléctrica en comparación con la tecnología convencional, en muchos países el efecto de la electrificación de las emisiones de la flota de vehículos se debe principalmente a la regulación más que a la tecnología. [25] [ aclaración necesaria ]
Muchos, pero no la mayoría o todos los países están introduciendo CO2objetivos de emisiones promedio en todos los automóviles vendidos por un fabricante, con sanciones financieras para los fabricantes que no cumplan con estos objetivos. Además, algunos gobiernos están introduciendo mandatos de vehículos con cero emisiones (ZEV), que requieren que un cierto porcentaje de las ventas de vehículos nuevos cada año sean vehículos eléctricos o de celda de combustible de hidrógeno. Estas políticas han creado un incentivo para que los fabricantes, especialmente aquellos que venden muchos autos pesados o de alto rendimiento, introduzcan autos eléctricos y autos turboalimentados como un medio para reducir el CO promedio de la flota.
2emisiones. [26] En un esfuerzo por reducir las emisiones de gases de efecto invernadero del sector de la energía eléctrica, algunos estados y países también están introduciendo estándares de electricidad limpia o sistemas de tope y comercio, lo que a su vez haría que los vehículos eléctricos en funcionamiento sean menos intensivos en emisiones.
Contaminación atmosférica y emisiones de carbono en varios países
Los automóviles eléctricos tienen varios beneficios sobre los automóviles con motor de combustión interna convencional, reducción de la contaminación del aire local , especialmente en las ciudades, ya que no emiten contaminantes dañinos del tubo de escape como partículas ( hollín ), compuestos orgánicos volátiles , hidrocarburos , monóxido de carbono , ozono , plomo , y varios óxidos de nitrógeno . [27] [28] [29] El beneficio del aire limpio puede ser solo local porque, dependiendo de la fuente de electricidad utilizada para recargar las baterías, las emisiones contaminantes del aire pueden trasladarse a la ubicación de las plantas de generación . [30] Esto se conoce como el tubo de escape largo de los vehículos eléctricos. La cantidad de dióxido de carbono emitido depende de la intensidad de emisión de las fuentes de energía utilizadas para cargar el vehículo, la eficiencia de dicho vehículo y la energía desperdiciada en el proceso de carga. Para la electricidad de la red, la intensidad de las emisiones varía significativamente según el país y dentro de un país en particular, y según la demanda, la disponibilidad de fuentes renovables y la eficiencia de la generación basada en combustibles fósiles utilizada en un momento dado. [31] [32] [33]
Cargar un vehículo con energía renovable (por ejemplo, energía eólica o paneles solares ) produce una huella de carbono muy baja, solo eso para producir e instalar el sistema de generación (consulte Energía devuelta por energía invertida ). Incluso en una red alimentada con combustibles fósiles, es bastante factible para que un hogar con paneles solares produzca suficiente energía para contabilizar el uso de su automóvil eléctrico, cancelando así (en promedio) las emisiones de cargar el vehículo, ya sea que el panel lo cargue directamente o no. [34] Incluso cuando se utiliza exclusivamente electricidad de la red, la introducción de vehículos eléctricos conlleva importantes beneficios medioambientales en la mayoría de los países de la UE, excepto en los que dependen de antiguas centrales eléctricas de carbón. [32] Así, por ejemplo, la parte de la electricidad que se produce con energía renovable es (2014) en Noruega del 99 por ciento y en Alemania del 30 por ciento .
Reino Unido
Las ventas de automóviles que funcionen exclusivamente con combustibles fósiles finalizarán en 2030 y de híbridos en 2035, aunque se permitirá que los existentes permanezcan en algunas vías públicas según las normas locales. [35] Una estimación en 2020 dijo que si se reemplazaran todos los automóviles de combustibles fósiles, las emisiones de gases de efecto invernadero del Reino Unido se reducirían en un 12%. [36] Pero debido a que los consumidores del Reino Unido pueden seleccionar a sus proveedores de energía, la cantidad de la caída depende de qué tan "verde" sea el proveedor elegido para suministrar energía a la red.
Dos tercios de la contaminación por material particulado del transporte por carretera (no solo automóviles) provienen de neumáticos, frenos y polvo de la carretera, reveló el gobierno del Reino Unido en julio de 2019 y se pronostica que la contaminación por material particulado seguirá aumentando incluso con los coches eléctricos. [8]
Estados Unidos
En 2016, el sector del transporte superó al sector de la energía eléctrica como la fuente número uno de emisiones anuales de gases de efecto invernadero en los Estados Unidos. [38] El sector del transporte de EE. UU. Fue responsable de 1,63 mil millones de toneladas métricas de emisiones de dióxido de carbono solo en 2019, y es probable que esa cifra crezca con el aumento de las ventas de vehículos eléctricos. [39] Aumentar la participación de vehículos eléctricos en la flota de vehículos y limpiar el sector de la energía son pasos clave para reducir las emisiones del sector de transporte y de energía.
Incluso dentro del país, las emisiones del sector energético varían según la región debido a las diferencias en la disponibilidad de recursos, la regulación a nivel estatal y las limitaciones de las líneas de transmisión. En las regiones donde la energía baja en carbono constituye una gran parte de la combinación de suministro, como la energía solar fotovoltaica en California y las grandes centrales hidroeléctricas en el noroeste del Pacífico, los daños ambientales por cambiar a vehículos eléctricos son negativos. [2] En regiones dominantes de combustibles fósiles como el Medio Oeste y el Sudeste, los daños ambientales por cambiar a vehículos eléctricos son grandes y positivos, lo que sugiere que la red debería ser más limpia en estas áreas antes de altas tasas de adopción de vehículos eléctricos. [2] [3] Los estudios han demostrado que, en este momento, en las regiones con gran cantidad de combustibles fósiles, es menos perjudicial para el medio ambiente desde la perspectiva de las emisiones de GEI del ciclo de vida conducir ciertos vehículos convencionales que conducir vehículos eléctricos. [3] [2] Al comparar los factores de emisiones marginales, la parte occidental de la red de EE. UU. Es la más limpia, seguida de ERCOT (Texas) y luego la parte oriental de la red de EE. UU. [24] Independientemente de la región, hay grandes beneficios de electrificar el transporte y limpiar la mezcla de generación en todo el país.
Las emisiones del sector energético han disminuido durante la última década, en gran parte debido a un cambio de las centrales eléctricas de carbón a gas natural en gran parte de los Estados Unidos. [40] Además de reducir aproximadamente a la mitad las emisiones de gases de efecto invernadero, la quema de gas natural en lugar de carbón prácticamente elimina las partículas (contaminación atmosférica convencional). El porcentaje de generación renovable en el mix total también ha aumentado, principalmente debido a nuevas instalaciones solares y eólicas. Las grandes centrales hidroeléctricas y nucleares han estado estancadas durante gran parte de la última década, y algunos reactores nucleares incluso están siendo desmantelados y desconectados. De los cuatro principales gases de efecto invernadero estudiados, las emisiones de SO2 han mostrado la mayor disminución desde 2010, mientras que las emisiones de CO2 han mostrado la menor disminución. [40] A medida que los gobiernos federal y estatal se enfocan en disminuir las emisiones de GEI con políticas climáticas, se espera que estas emisiones disminuyan en los próximos años, haciendo que los vehículos eléctricos sean más limpios a lo largo del proceso.
Según un estudio de la Union of Concerned Scientists en 2018: [41]
"Según los datos sobre las emisiones de las centrales eléctricas publicados en febrero de 2018, conducir con electricidad es más limpio que la gasolina para la mayoría de los conductores en los EE. UU. El setenta y cinco por ciento de las personas viven ahora en lugares donde conducir con electricidad es más limpio que un automóvil de gasolina de 50 MPG. Y según el lugar donde la gente ya haya comprado vehículos eléctricos, los vehículos eléctricos ahora tienen emisiones de gases de efecto invernadero equivalentes a un automóvil de 80 MPG, mucho más bajo que cualquier automóvil de gasolina disponible ".
Alemania
Algunos meses de 2019 han visto más del 50% de toda la generación a partir de fuentes renovables y se espera que aumente aún más, ya que la generación de carbón se usa primero solo para el modo de espera y se elimina gradualmente. [42]
Francia
En Francia, que tiene muchas centrales nucleares, CO
2las emisiones derivadas del uso de automóviles eléctricos rondarían los 24 g / km (38,6 g / mi). [43] Debido a la producción nuclear estable, el momento en que se cargan los coches eléctricos casi no tiene impacto en su huella medioambiental. [32]
Noruega y Suecia
Dado que Noruega y Suecia producen casi toda su electricidad con fuentes libres de carbono, el CO
2las emisiones derivadas de la conducción de un coche eléctrico son incluso más bajas, de unos 2 g / km (3,2 g / mi) en Noruega y de 10 g / km (16,1 g / mi) en Suecia. [43]
Impacto medioambiental de la fabricación
Los coches eléctricos también tienen impactos derivados de la fabricación del vehículo. [44] [45] Dado que los paquetes de baterías son pesados, los fabricantes trabajan para aligerar el resto del vehículo. Como resultado, los componentes de los automóviles eléctricos contienen muchos materiales livianos que requieren mucha energía para producir y procesar, como el aluminio y los polímeros reforzados con fibra de carbono . Los motores eléctricos y las baterías se suman a la energía de la fabricación de automóviles eléctricos. [46] Hay dos tipos de motores utilizados por los coches eléctricos: motores de imanes permanentes (como el que se encuentra en el Tesla Model 3 ) y motores de inducción (como el que se encuentra en el Tesla Model S ). Los motores de inducción no utilizan imanes, pero los motores de imanes permanentes sí. Los imanes que se encuentran en los motores de imanes permanentes utilizados en los vehículos eléctricos contienen metales de tierras raras que se utilizan para aumentar la potencia de salida de estos motores. La extracción y el procesamiento de metales como el litio , el cobre y el níquel requieren mucha energía y pueden liberar compuestos tóxicos. En países en desarrollo con legislación débil y / o aplicación de la misma, la explotación de minerales puede aumentar aún más los riesgos. Como tal, la población local puede estar expuesta a sustancias tóxicas a través de la contaminación del aire y las aguas subterráneas. Es posible que se necesiten nuevas tecnologías de baterías para resolver esos problemas. El reciclaje de baterías de iones de litio rara vez se realiza en países desarrollados y en desarrollo. [46] De hecho, en 2010, solo el 5% de las baterías de iones de litio se reciclaron realmente en la UE. [47]
Un informe de 2018 de ADAC (que analizó vehículos que funcionan con varios combustibles, incluidos gasolina, diésel, híbridos y electricidad) declaró que "ningún tren motriz tiene el mejor equilibrio climático, y el automóvil eléctrico no siempre es particularmente amigable con el clima en comparación con el interno. automóvil con motor de combustión. [48] [49] En su sitio web, ADAC menciona que un gran problema en Alemania es el hecho de que gran parte de la electricidad producida proviene de centrales eléctricas de carbón, y que los automóviles eléctricos solo son amigables con el clima cuando están equipados con regeneración. [50]
Varios informes han encontrado que los vehículos eléctricos híbridos , los híbridos enchufables y los autos totalmente eléctricos generan más emisiones de carbono durante su producción que los vehículos convencionales actuales, pero aún tienen una huella de carbono general más baja durante todo el ciclo de vida . La huella de carbono más alta inicial se debe principalmente a la producción de baterías. [32]
En 2017, un informe realizado por IVL Swedish Environmental Research Institute también calculó que el CO
2las emisiones de las baterías de iones de litio (presentes en muchos automóviles eléctricos en la actualidad) son del orden de 150 a 200 kilos de equivalentes de dióxido de carbono por kilovatio-hora de batería. [51] La mitad del CO
2Las emisiones (50%) provienen de la fabricación de células , mientras que la minería y el refinado contribuyen solo con una pequeña parte del CO
2emisiones. En la práctica, emisiones del orden de 150 a 200 kilos de dióxido de carbono equivalentes por kilovatio-hora significan que un automóvil eléctrico con una batería de 100 kWh habrá emitido entre 15 y 20 toneladas de dióxido de carbono incluso antes de que se encienda el vehículo. Sin embargo, Popular Mechanics calcula que incluso si la estimación de 15 a 20 toneladas es correcta, solo se necesitarían 2,4 años de conducción para que el automóvil eléctrico con una batería de 100 kWh recuperara las emisiones de efecto invernadero de la fabricación de la batería. [52] [53] [54] [55] Además, otros dos estudios sugieren que una batería de 100 kWh generaría alrededor de 6-6,4 toneladas de CO
2emisiones, mucho menos de lo que afirma el estudio de IVL. [56]
Sin embargo, en diciembre de 2019, el Instituto Sueco de Investigación Ambiental IVL actualizó su estudio de 2017, reduciendo su estimación a 61-106 kg de CO2-eq por kWh de capacidad de la batería, con potencial para reducirse aún más. [57] Por lo tanto, el nuevo estudio muestra que las emisiones de carbono de la producción de baterías son 2-3 veces menos intensivas de lo que se informó anteriormente, cuestionando los estudios que tomaron la cifra de 2017 para demostrar que los vehículos eléctricos no eran mejores que los automóviles ICE en las evaluaciones del ciclo de vida.
Citando el estudio de 2019:
"La aparente disminución en el GWP total [potencial de calentamiento global] del informe de 2017 (150-200 kg de CO2-eq / kWh de capacidad de la batería) a 61-106 kg de CO2-eq / kWh de capacidad de la batería se debe en parte a que este informe incluye la producción de la batería con uso de electricidad casi libre de fósiles, que es la razón principal de la disminución en el valor más bajo. La disminución del valor alto se debe principalmente a la mejora de la eficiencia en la producción de células. Otra razón para una disminución es que las emisiones del reciclaje no se incluyen en el nueva gama. Tenían una capacidad de batería de aproximadamente 15 kg de CO2-eq / kWh en el informe de 2017 ".
Un estudio de 2020 de la Universidad Tecnológica de Eindhoven mencionó que las emisiones de fabricación de baterías de automóviles eléctricos nuevos son mucho menores de lo que se suponía en el estudio IVL (alrededor de 75 kg CO2 / kwh) y que la vida útil de las baterías de litio también es mucho más larga que previamente pensado (al menos 12 años con un kilometraje de 15000 km anuales). Como tales, son más ecológicos que los coches de combustión interna que funcionan con gasolina. [58] [59]
Disponibilidad de materia prima y seguridad de suministro
La tecnología común para híbridos enchufables y automóviles eléctricos se basa en la batería de iones de litio y un motor eléctrico que utiliza elementos de tierras raras . Se espera que la demanda de litio y otros elementos específicos (como neodimio , boro y cobalto ) requeridos para las baterías y el sistema de propulsión crezca significativamente debido al aumento futuro de las ventas de vehículos eléctricos enchufables a mediano y largo plazo. [60] [61] Si bien solo se requieren 7 g (0,25 oz) de carbonato de litio equivalente (LCE) en un teléfono inteligente y 30 g (1,1 oz) en una tableta , vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía estacionarios para hogares, negocios o la industria utiliza mucho más litio en sus baterías. A partir de 2016[actualizar]un automóvil de pasajeros eléctrico híbrido podría usar 5 kg (11 lb) de LCE, mientras que uno de los automóviles eléctricos de alto rendimiento de Tesla podría usar hasta 80 kg (180 lb). [62]
- Litio
Los principales depósitos de litio se encuentran en China y en toda la cadena montañosa de los Andes en América del Sur . En 2008, Chile fue el principal productor de metal de litio con casi un 30%, seguido de China, Argentina y Australia . [61] [65] El litio recuperado de la salmuera , como en Nevada [66] [67] y Cornualles , es mucho más respetuoso con el medio ambiente. [68]
Casi la mitad de las reservas conocidas del mundo se encuentran en Bolivia , [61] [63] y según el Servicio Geológico de Estados Unidos , el desierto del Salar de Uyuni de Bolivia tiene 5,4 millones de toneladas de litio. [63] [66] Otras reservas importantes se encuentran en Chile , China y Brasil . [61] [66] Desde 2006, el gobierno boliviano ha nacionalizado proyectos de petróleo y gas y mantiene un estricto control sobre la extracción de sus reservas de litio. Ya los gobiernos de Japón y Corea del Sur , así como empresas de estos dos países y de Francia , han ofrecido asistencia técnica para desarrollar las reservas de litio de Bolivia y buscan acceder a los recursos de litio a través de un modelo de minería e industrialización adecuado a los intereses bolivianos. [63] [69] [70]
Según un estudio de 2011 realizado en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California Berkeley , la base de reserva de litio estimada actualmente no debería ser un factor limitante para la producción de baterías a gran escala para vehículos eléctricos, ya que el estudio estimó que en el orden de Se podrían construir mil millones de baterías de litio de 40 kWh (aproximadamente 10 kg de litio por automóvil) [71] con las reservas actuales, según las estimaciones del Servicio Geológico de los Estados Unidos. [72] Otro estudio de 2011 realizado por investigadores de la Universidad de Michigan y Ford Motor Company encontró que hay suficientes recursos de litio para soportar la demanda global hasta 2100, incluido el litio requerido para el uso generalizado potencial de híbridos eléctricos , eléctricos híbridos enchufables y vehículos eléctricos a batería . El estudio estimó las reservas mundiales de litio en 39 millones de toneladas y la demanda total de litio durante el período de 90 años analizado en 12-20 millones de toneladas, dependiendo de los escenarios relacionados con el crecimiento económico y las tasas de reciclaje. [73]
Un estudio de 2016 de Bloomberg New Energy Finance (BNEF) encontró que la disponibilidad de litio y otros materiales finitos utilizados en los paquetes de baterías no será un factor limitante para la adopción de vehículos eléctricos. BNEF estimó que los paquetes de baterías requerirán menos del 1% de las reservas conocidas de litio, níquel, manganeso y cobre hasta 2030, y el 4% del cobalto mundial. Después de 2030, el estudio afirma que las nuevas químicas de las baterías probablemente se trasladen a otros materiales de origen, lo que hace que los paquetes sean más livianos, más pequeños y más baratos. [74]
Según un estudio de 2020 que equilibra la oferta y la demanda de litio durante el resto del siglo, se necesitan buenos sistemas de reciclaje, integración del vehículo a la red y una menor intensidad de transporte de litio. [75]
- Extraños elementos de la Tierra
China tiene el 48% de las reservas mundiales de elementos de tierras raras, Estados Unidos tiene el 13% y Rusia, Australia y Canadá tienen depósitos importantes. Hasta la década de 1980, Estados Unidos lideró el mundo en la producción de tierras raras, pero desde mediados de la década de 1990, China ha controlado el mercado mundial de estos elementos. Las minas de Bayan Obo cerca de Baotou , Mongolia Interior , son actualmente la mayor fuente de metales de tierras raras y representan el 80% de la producción de China. En 2010, China representó el 97% de la producción mundial de 17 elementos de tierras raras. [76] Desde 2006, el gobierno chino ha estado imponiendo contingentes de exportación reduciendo la oferta a un ritmo del 5% al 10% anual. [77] [78] [79]
Los precios de varios elementos de tierras raras aumentaron drásticamente a mediados de 2010 cuando China impuso una reducción de las exportaciones del 40%, citando preocupaciones ambientales como la razón de las restricciones a la exportación. Estas cuotas se han interpretado como un intento de controlar el suministro de tierras raras. Sin embargo, los altos precios han proporcionado un incentivo para comenzar o reactivar varios proyectos de minería de tierras raras en todo el mundo, incluidos los Estados Unidos, Australia, Vietnam y Kazajstán . [78] [79] [80] [81]
En septiembre de 2010, China bloqueó temporalmente todas las exportaciones de tierras raras a Japón en medio de una disputa diplomática entre los dos países. Estos minerales se utilizan en automóviles híbridos y otros productos, como turbinas eólicas y misiles guiados, lo que aumenta las preocupaciones sobre la dependencia de los elementos chinos de tierras raras y la necesidad de diversidad geográfica de suministro. [79] [82] Un informe de diciembre de 2010 publicado por el Departamento de Energía de EE. UU. Encontró que la economía estadounidense es vulnerable a la escasez de tierras raras y estima que podría llevar 15 años superar la dependencia de los suministros chinos. [83] [84] China aumentó los impuestos a la exportación de algunas tierras raras del 15 al 25 por ciento, y también extendió los impuestos a las exportaciones de algunas aleaciones de tierras raras que no estaban gravadas antes. El gobierno chino también anunció nuevas reducciones de sus contingentes de exportación para los primeros meses de 2011, que representan una reducción del 35 por ciento del tonelaje en comparación con las exportaciones durante el primer semestre de 2010. [85]
Para evitar su dependencia de los minerales de tierras raras, Toyota Motor Corporation anunció en enero de 2011 que está desarrollando un motor alternativo para los futuros automóviles híbridos y eléctricos que no necesitan materiales de tierras raras. Los ingenieros de Toyota en Japón y EE. UU. Están desarrollando un motor de inducción que es más liviano y más eficiente que el motor de tipo imán usado en el Prius, que usa dos tierras raras en sus imanes de motor. Otros híbridos populares y autos eléctricos enchufables en el mercado que usan estos elementos de tierras raras son el Nissan Leaf , el Chevrolet Volt y el Honda Insight . Para su RAV4 EV de segunda generación que se lanzará en 2012, Toyota está utilizando un motor de inducción suministrado por Tesla Motors que no requiere materiales de tierras raras. El Tesla Roadster y el Tesla Model S utilizan un motor similar. [86]
Menores impactos operativos y necesidades de mantenimiento
Los vehículos eléctricos a batería tienen menores costos de mantenimiento en comparación con los vehículos de combustión interna, ya que los sistemas electrónicos se descomponen con mucha menos frecuencia que los sistemas mecánicos en los vehículos convencionales, y la menor cantidad de sistemas mecánicos a bordo duran más debido al mejor uso del motor eléctrico. Los coches eléctricos no requieren cambios de aceite ni otras comprobaciones de mantenimiento de rutina. [87] [30]
Los motores de combustión interna son relativamente ineficientes para convertir la energía del combustible a bordo en propulsión, ya que la mayor parte de la energía se desperdicia en forma de calor y el resto mientras el motor está en ralentí. Los motores eléctricos , por otro lado, son más eficientes para convertir la energía almacenada en la conducción de un vehículo. Los vehículos de propulsión eléctrica no consumen energía mientras están en reposo o en marcha, y los automóviles enchufables modernos pueden capturar y reutilizar hasta una quinta parte de la energía que normalmente se pierde durante el frenado mediante el frenado regenerativo . [87] [30] Normalmente, los motores de gasolina convencionales utilizan eficazmente solo el 15% del contenido de energía del combustible para mover el vehículo o para alimentar accesorios, y los motores diésel pueden alcanzar eficiencias a bordo del 20%, mientras que los vehículos de propulsión eléctrica suelen tener - Eficiencias del tablero de alrededor del 80%. [87]
Reciclaje de baterías
Como los coches ICE, a partir de 2021[actualizar], muchos coches eléctricos también contienen baterías de plomo-ácido . En algunos países, las baterías de plomo-ácido no se reciclan de forma segura. [88] [89]
Ver también
- NEV y velomóviles eléctricos : vehículos eléctricos de batería de baja capacidad [90]
- Conversión de un vehículo existente en eléctrico (consulte el impacto ambiental de la fabricación)
- Coche solar : coche propulsado por un motor eléctrico, alimentado por un panel fotovoltaico; esto no tiene algunas de las desventajas señaladas en este artículo
- Coche de pila de combustible : coche propulsado por un motor eléctrico, alimentado por una pila de combustible; esto puede no tener algunas de las desventajas señaladas en este artículo (si no está previsto con una batería adicional)
- Motor de inducción : no tiene imanes permanentes (de tierras raras) [91]
- Cambio modal
- Eliminación progresiva de vehículos de combustibles fósiles
- Coche eléctrico híbrido enchufable : es un vehículo eléctrico híbrido cuya batería se puede recargar enchufándolo a una fuente externa de energía eléctrica , así como mediante su motor y generador de a bordo. Mientras se ejecuta en modo totalmente eléctrico ( modo EV), la operación híbrida enchufable es similar a la de un vehículo totalmente eléctrico.
- Vehículos propulsados por biocarburantes avanzados : vehículos neutros en carbono [92]
- Desmontaje robótico de baterías de coches eléctricos.
- Reciclado descendente de baterías e-automotrices al final de su vida útil
- Crítica del vehículo a la red
Referencias
- ^ "Costos y beneficios de los vehículos eléctricos en los Estados Unidos" (PDF) . Universidad Carnegie Mellon . Consultado el 3 de septiembre de 2020 .
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