Los materiales y la energía en la fabricación de vehículos afectan al desarrollo de la movilidad eléctrica
Un trabajo de la UVa proyecta cuatro escenarios a futuro y considera que solo una estrategia basada en el decrecimiento ayudaría a las metas ambientales globales
El transporte contribuye a una cuarta parte de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Para mitigar este impacto, el vehículo eléctrico ha emergido como alternativa al alimentado con combustibles fósiles. Sin embargo, la fabricación de estos vehículos y sus baterías requieren de un elevado consumo energético y de materiales. Un equipo investigador de la Universidad de Valladolid ha estimado mediante un modelo la eficiencia de este nuevo paradigma productivo y ha descrito escenarios de movilidad electrificada a los que se podrían dirigir las sociedades.
Cualquier vehículo ha consumido ya una importante cantidad de energía antes de ponerse en marcha. Durante la fase de fabricación, se necesitan extraer materiales para su construcción para darle forma y energía en los procesos de ensamblaje, pero también en la construcción y mantenimiento de las vías por las que va a transitar. “Para un turismo con motores de combustión interna, se estima un consumo de en torno al 80% de la energía en el uso (gasto de combustible), un 12% en la fabricación y el resto en la construcción de la infraestructura del transporte”, explica Íñigo Capellán, investigador del grupo de Energía, Economía y dinámica de Sistemas (GEEDS) de la Universidad de Valladolid (UVa). Este balance cambia notoriamente en el vehículo eléctrico. “Los actuales requieren baterías muy pesadas, de más de 300 kilogramos, y necesitan de grandes insumos energéticos para extraer los materiales que requieren y procesarlos”.
Por ello, un estudio desarrollado por este equipo científico y publicado recientemente en la revista científica Energy and Environmental Science ha tenido en cuenta los requisitos de energía y materiales que requieren estos vehículos antes de rodar. “La energía puede llegar a ser el doble de la empleada en la movilidad del vehículo eléctrico a lo largo de toda su vida útil”, subraya Capellán. Este trabajo, firmado por ingenieros y físicos, se dirige a obtener vehículos eléctricos realmente sostenibles, de uso mayoritariamente compartido, construidos con materiales reciclados y que se alimenten con electricidad procedente de fuentes renovables.
El grupo de investigación de la UVa trabaja en el desarrollo de modelos de simulación dinámica, unas proyecciones que permiten analizar las estrategias para alcanzar el cien por cien de uso de energías renovables en las sociedades futuras. La metodología se basa en la dinámica de sistemas: se identifican las principales magnitudes de un problema dado (como por ejemplo el consumo de recursos) y se identifica cuál es la relación de causa-efecto entre entre las variables. Estos modelos de GEEDS, como uno global denominado WILIAM en el que trabajan actualmente, han sido desarrollados con otros socios y financiados en el marco de proyectos europeos.
En este caso, el modelo propuesto es capaz de asignar el tipo de baterías para vehículos eléctricos en función de la escasez del material que se requiere y de sus rendimientos energéticos, desde la extracción minera de las materias primas al rodaje del propio transporte. Hay que recordar que las baterías necesitan materiales denominados críticos por su disponibilidad y su dificultad para ser extraídos: níquel, cobalto, litio. “Estos materiales no se emplean por capricho, sino porque tienen unas propiedades físico-químicas muy ventajosas”, explica Capellán. La dependencia de estos materiales críticos, a pesar de los esfuerzos de los fabricantes por hallar nuevos tipos de batería, condiciona por lo tanto el desarrollo de esta industria.
El modelo permite también dibujar escenarios de transición hacia un transporte más electrificado: con las tendencias esperadas por la evolución actual de la implantación del vehículo eléctrico, con un gran desarrollo de transportes más livianos a los actuales de pesadas baterías, en un horizonte presidido por vehículos eléctricos de dos ruedas, y en un escenario de decrecimiento. Este concepto alude a una economía orientada a satisfacer las necesidades humanas sin necesidad de un crecimiento continuo. Aplicada al transporte, implica una reducción de la demanda de transporte per capita en los países más ricos, y un cambio modal masivo hacia modos de transporte público y ligeros como patinetes y bicicletas. “De las cuatro simulaciones, la basada en los principios del decrecimiento es la única que se situaría en la línea de reducción de gases de efecto invernadero en línea con los objetivos internacionales para mantener la temperatura global por debajo de dos grados”, advierte el investigador. Incluso en este escenario, “las actuales reservas de cobre, cobalto, manganeso y níquel se agotarían para 2050”, añade.
Limitaciones del estudio
El autor advierte que este estudio tiene ciertas limitaciones en las que quieren trabajar a futuro. Entre ellas están la inclusión del papel del transporte compartido, el desarrollo de las tecnologías de hidrógeno, las diferencias regionales y la falta de datos sobre disponibilidad de materiales, que no permite conocer con precisión cómo la escasez de estos podría afectar a la demanda.
Bibliografía
Pulido Sánchez, D., Capellán Pérez, Í., de Castro, C., & Frechoso, F. (2022). Material energy requeriments of transport electrification. Energy Environ. Sci., 2022, 15, 4872-4910 DOI: https://doi.org/10.1039/D2EE00802E
