Vehículos eléctricos: adónde va realmente la energía
La discusión sobre vehículos eléctricos suele plantearse en términos de autonomía, recarga y minería de baterías, y son asuntos reales. Pero la razón de que la transición ocurriera es una cifra que rara vez aparece en el debate: el motor de combustión tira cuatro quintas partes de su combustible, y un motor eléctrico no.
La diferencia de eficiencia
Un motor de gasolina es una máquina térmica, así que queda sujeto a la relación de Carnot entre sus temperaturas de combustión y de escape. En la práctica un motor moderno convierte del 20 al 30 por ciento de la energía del combustible en trabajo en el cigüeñal en condiciones favorables, y bastante menos en ciudad, donde ralentiza y funciona lejos de su punto eficiente. El resto sale como calor de escape y de radiador.
Un motor eléctrico no es una máquina térmica. Convierte energía eléctrica en rotación mediante campos magnéticos, y los motores modernos de imanes permanentes y de inducción alcanzan del 90 al 95 por ciento en la mayor parte de su rango de velocidad. Sumando pérdidas del inversor, de carga y descarga de la batería y de la transmisión, cerca del 77 por ciento de la energía tomada del enchufe llega a las ruedas.
Dos diferencias más se acumulan en ciudad. Un motor eléctrico da par máximo desde parado y no consume nada detenido, así que no hay pérdida por ralentí. Y el frenado regenerativo hace funcionar el motor como generador al decelerar, recuperando del 60 al 70 por ciento de la energía cinética que un freno de fricción habría convertido en calor. Un vehículo de combustión la desecha entera.
La objeción honesta es la de aguas arriba. Si la electricidad procede de una central de carbón al 37 por ciento, la cifra del pozo a la rueda cae bastante. Aun así los eléctricos salen por delante en la mayoría de los análisis, porque el 37 por ciento de la central sigue superando al 20 del motor, y la ventaja crece cada año que la red se descarboniza. Ese es el punto estructural: un vehículo eléctrico se vuelve más limpio mientras está aparcado, y uno de combustión no.
Qué hay realmente en la batería
Una celda de ion de litio almacena energía moviendo iones de litio entre un ánodo de grafito y un cátodo de óxido metálico. La química del cátodo es a lo que aluden los distintos nombres, y fija los compromisos.
Las químicas de níquel-manganeso-cobalto y níquel-cobalto-aluminio ofrecen la mayor densidad energética, de 250 a 300 vatios-hora por kilogramo a nivel de celda, lo que compra autonomía. También requieren cobalto, buena parte de la República Democrática del Congo, donde la minería artesanal presenta trabajo infantil y problemas de seguridad documentados. Los fabricantes han reducido progresivamente el contenido de cobalto tanto por eso como por coste.
El litio-ferrofosfato ha tomado una parte importante de la producción desde alrededor de 2020. Lleva de 150 a 200 vatios-hora por kilogramo, así que da menos autonomía para la misma masa, pero no usa cobalto ni níquel, resiste de dos a cuatro veces más ciclos, es notablemente más resistente a la fuga térmica y cuesta menos. En un vehículo cuyo trayecto habitual es corto, la penalización de densidad rara vez limita.
Las celdas de ion de sodio entraron en producción comercial a mediados de la década de 2020, cambiando más densidad por materiales abundantes en todas partes y por un comportamiento en frío con el que las químicas de litio tienen dificultades. Las celdas de estado sólido, que sustituyen el electrolito líquido por uno sólido, prometen mayor densidad y mejor seguridad y llevan más cerca de la producción de lo que sus defensores quisieran.
La degradación es mejor de lo que sugerían los temores iniciales. Los datos de flotas muestran una retención de capacidad en torno al 90 por ciento tras 200.000 kilómetros, y las garantías de ocho años o 160.000 kilómetros se han vuelto estándar. El reciclaje recupera hoy más del 95 por ciento del níquel, cobalto y cobre en plantas comerciales, aunque los volúmenes siguen siendo pequeños porque pocos vehículos han llegado al final de su vida.
La deuda de carbono
Fabricar una batería emite dióxido de carbono: entre 60 y 100 kilogramos por kilovatio-hora de capacidad según la electricidad usada en la fábrica. Un paquete de 75 kilovatios-hora empieza por tanto con una deuda de unas 5 a 7 toneladas, y por eso un vehículo eléctrico sale del concesionario con una huella mayor que un equivalente de gasolina.
Después salda esa deuda con el uso. La distancia de equilibrio depende casi por completo de la red: unos 15.000 kilómetros en un país con hidroeléctrica y nuclear, de 30.000 a 40.000 en una red europea media y bastante más donde la generación es intensiva en carbón. Frente a una vida típica de 200.000 kilómetros o más, la deuda queda saldada pronto en todos los casos examinados por los estudios de ciclo de vida convencionales.
Dos factores mejoran la aritmética por sí solos. Las fábricas de baterías se sitúan cada vez más junto a electricidad limpia y barata, lo que reduce directamente las emisiones de fabricación. Y las redes se descarbonizan durante la vida del vehículo, así que el coche que carga en 2035 es más limpio que el mismo coche cargando en 2025 sin haberle hecho nada.
La cuestión minera es real y distinta de la del carbono. La extracción de litio consume grandes volúmenes de agua en regiones áridas del Atacama, la minería de níquel ha causado deforestación en Indonesia y el cobalto arrastra los problemas laborales señalados. Son preocupaciones legítimas sobre cómo se obtienen los materiales, y se refieren a un stock que después se recicla, no a un combustible que debe extraerse continuamente.
Qué le hace una flota a la red
Electrificar el parque nacional de turismos eleva la demanda eléctrica en torno a un 20-30 por ciento. Suena alarmante y es manejable, porque el momento es casi enteramente flexible. Un coche está aparcado cerca del 95 por ciento del tiempo y suele necesitar solo unas horas de carga por semana.
Esa flexibilidad vale más de lo que cuesta la demanda. La carga desplazada a noches ventosas o mediodías soleados absorbe generación que de otro modo se vertería, y los programas de carga gestionada están ya entre las mayores fuentes de flexibilidad de demanda disponibles. La carga sin control hace lo contrario: si todo el mundo enchufa a las 18:00 al llegar a casa, la flota aterriza justo sobre la punta vespertina existente.
La entrega del vehículo a la red va más allá y permite que los coches descarguen. Una flota de un millón de vehículos con paquetes de 60 kilovatios-hora guarda 60 gigavatios-hora, comparable a todas las baterías de red de varios países juntos. El despliegue comercial sigue limitado por normas, condiciones de garantía y la cuestión de quién paga los ciclos adicionales, pero el recurso físico existe sin discusión.
La restricción real está en la red local. La generación nacional puede asumirlo; un transformador de distribución residencial dimensionado en 1975 para iluminación y un hervidor puede no asumir seis coches cargando a 11 kilovatios. Es el mismo problema de refuerzo que crea la solar distribuida desde el otro lado, y por eso la electrificación del transporte y del calor es en la práctica una cuestión de red de distribución y no de generación.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto más eficiente es un coche eléctrico?
Cerca del 77 por ciento de la energía tomada del enchufe llega a las ruedas, frente a alrededor del 20 por ciento de la energía del depósito de gasolina. La diferencia procede de que el motor de combustión es una máquina térmica limitada por Carnot, de las pérdidas por ralentí y de que el freno de fricción desecha energía cinética que un eléctrico recupera.
¿Son realmente más limpios teniendo en cuenta la fabricación de la batería?
Sí, a partir de una distancia de equilibrio. Fabricar una batería emite de 60 a 100 kilogramos de dióxido de carbono por kilovatio-hora, así que un paquete de 75 empieza con una deuda de 5 a 7 toneladas. Se salda tras unos 15.000 kilómetros con red limpia y 30.000 a 40.000 con red europea media, frente a una vida de 200.000 o más.
¿Qué diferencia hay entre baterías LFP y NMC?
El litio-ferrofosfato contiene de 150 a 200 vatios-hora por kilogramo y el níquel-manganeso-cobalto de 250 a 300, así que NMC da más autonomía para la misma masa. LFP no usa cobalto ni níquel, dura de dos a cuatro veces más ciclos, resiste mejor la fuga térmica y cuesta menos, y por eso ha tomado una parte importante de la producción.
¿Sobrecargarán los eléctricos la red?
La generación nacional puede absorber el aumento del 20-30 por ciento, porque los coches están aparcados el 95 por ciento del tiempo y la carga puede desplazarse. La restricción decisiva es local: los transformadores de distribución dimensionados hace décadas para iluminación pueden necesitar refuerzo. La carga gestionada convierte la flota en flexibilidad en lugar de en un problema.
¿Cuánto duran las baterías de los vehículos eléctricos?
Los datos de flotas muestran una retención cercana al 90 por ciento tras 200.000 kilómetros, y son estándar las garantías de ocho años o 160.000 kilómetros. La degradación ha resultado bastante más lenta de lo que sugerían las primeras estimaciones, y las celdas de litio-ferrofosfato toleran de dos a cuatro veces más ciclos que las de níquel.
