miércoles, 1 de febrero de 2017

Apuntes sobre la logística en los vehículos eléctricos e híbridos

Queridos lectores,

Esta semana Beamspot nos ofrece otro capítulo de su detallado análisis sobre la viabilidad de los vehículos eléctricos, en este caso sobre los aspectos logísticos. El post es extenso pero lleno de mucha información interesante. Espero que lo disfruten

Salu2,
AMT 

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Apuntes sobre la logística en los vehículos eléctricos e híbridos.
Con la colaboración de Eduardo, de Argentina.



Otro de los puntos a estudiar cuando se miran los detalles de los vehículos híbridos y eléctricos, es el de la logística. La mayoría de estudios sobre este tema presentados a, para y por los gobiernos, resaltan específicamente los asuntos relacionados con la distribución eléctrica, la producción de la misma y otros factores afines. La distribución eléctrica es un elemento más de lo que se denomina logística [1].
En esta entrada se agrupa bajo el epígrafe de logística no sólo la distribución eléctrica, que no es precisamente la parte más complicada de todas, junto a un par de temas fuertemente relacionados: la red de estaciones de servicio y recarga, por un lado, y la logística de producción, especialmente de materias primas, por el otro.
Fuera de los estudios presentados por los gobiernos, se ha discutido bastante sobre la logística de las materias primas, y ha habido mucho movimiento a nivel internacional sobre los mercados de algunas de dichas materias tocadas por la varita mágica del vehículo eléctrico. Lo cual ha desatado bastantes discusiones y comentarios, específicamente sobre dos materiales muy importantes: el litio de las baterías, y el neodimio utilizado para hacer imanes, utilizado en algunos de los motores de los vehículos híbridos y eléctricos más populares.
Dado que este último epígrafe tiene que ver con minería, conviene empezarlo definiendo algunos de los términos más utilizados, así como aclarando algunos conceptos clave de la explicación.
Dos vocablos que aparecen mucho relacionados con la minería son recursos y reservas [2].
Recursos son la cantidad de materia prima que se estima que existen, lo máximo que se estima que podría llegar a obtenerse con rendimientos del 100% y sin importar precios. Reservas es la parte de los recursos que se estima que se pueden obtener de manera real, técnicamente viables, y además comercializar con beneficio, descartando métodos técnicos caros que acabarían siendo no rentables.
Esta estimación es bastante subjetiva y no se explica en ningún lugar en que se basa. Hay varios factores conocidos, entre los cuales están el de la concentración de materia prima, sobre lo cual hablaremos a continuación, la tecnología existente, la accesibilidad, las infraestructuras.
Sin embargo, la estimación de reservas obtenibles no contempla la variación del precio de mercado ni otros asuntos relacionados. Este tipo de valoración es bastante especulativo, con lo que las reservas se suelen diferenciar entre reservas probadas, y reservas probables en los estudios más recientes, donde los criterios están más claros y son más realistas, siguiendo una metodología (recientemente) establecida, conocida, que permite reducir los márgenes de incertidumbre.
El siguiente término a describir, es lo que se denomina la ley de los metales [3], que en realidad es la cantidad o concentración de materia prima por unidad de materia o mena a extraer. Una ley del 10% significa que hay que sacar 10Kg de material (bien roca, bien tierra, u otras cosas) para obtener, mediante procesos varios, 1Kg de materia prima con una concentración o pureza elevadas. Es un término importante porque cuanto más baja es la ley, más trabajo o energía hay que utilizar para sacar más material del cual se obtendrá el mismo o menor cantidad de materia prima.
También es importante porque los procesos o tecnologías a aplicar pueden cambiar sustancialmente según la concentración. Lo cual suele ser uno de los límites que determina la frontera entre recursos y reservas. La conjunción de concentración y tecnología permite que los recursos crezcan a consta de las reservas.
Cambiando de geología a economía, hay también un par de casos claramente diferenciados: los mercados minoritarios y los mayoritarios, también llamados mercados de commodities.
Cuando se habla de mercados minoritarios, se está haciendo referencia a materias primas que tienen poca demanda y/o producción, con lo que hay pocos proveedores y pocos clientes, así que la negociación de precios no es algo que se haga públicamente ni que esa dé importancia tremenda en las bolsas y la economía general, dado el volumen de negocio, producción, movimiento de materiales y capitales, etc.
Los mercados de commodities sin embargo son todo lo contrario. Metales como el acero, aluminio, cobre, son commodities que tienen muchos proveedores y muchos clientes, materiales de uso muy general y amplio, con grandes cantidades de aplicaciones, y con mucho movimiento de capital asociado. Esta parte se rige generalmente por los clásicos mercados económicos y financieros, a diferencia de los minoritarios.
Otro término que proviene de la biología, pero que es muy importante en este caso, es la conocida como ‘Ley del mínimo de Liebig’. Dicha ley dice que el crecimiento de las plantas viene determinado por el material más escaso. Dado que hace falta una cierta proporción de materiales, el que menos presente esté de la proporción es el que limitará el crecimiento, pues es el que será cuello de botella, el mínimo [4].
Y para terminar con las descripciones, hay que recordar que no sólo tenemos economía de mercado, que básicamente aplica a los mercados mayoritarios, así como a la mayoría de países, sino que también hay otro tipo de economías, planificadas, que se rigen por otras reglas de juego muy muy diferentes. Es el caso de China [5].
Y aquí es donde hay que hacerse una reflexión: los mercados minoritarios, que no dependen de las reglas de juego, y que son casi siempre los que se nombran al buscar mínimos de Liebig, en este caso las tierras raras, precisamente se obtienen en este momento de un solo lugar: China. Si a esto le sumamos que las estimaciones de recursos no tienen en cuenta el precio a la hora de valorarlos, entonces tenemos un auténtico enigma encima de la mesa. Algo que se escapa de la lógica habitual de los mercados.
Aunque las implicaciones del precio del producto final y del coste de extracción para determinar los recursos afectan a todos los materiales, especialmente a las commodities, el analizar con más detalles estas implicaciones según la lógica del capital es algo que se hará con el litio, más adelante. De momento, y puesto que se ha sacado el tema de las tierras raras, continuaremos con este enrevesado y desconocido enigma.
En química, se denominan tierras raras a dos grupos de elementos que son muy parecidos entre sí. Tanto que cuesta distinguirlos y separarlos, a pesar de que tienen ciertas características muy peculiares que son precisamente las que los hacen atractivos. El nombre de ‘tierras raras’ es debido precisamente a la amalgama de elementos parecidos y la dificultad de separarlos y aislarlos individualmente, con lo que los resultados de las mezclas daban resultados muy raros, muy heterogéneos y variados según la cantidad o proporción de cada uno de los elementos.
Esta dificultad en aislar y separar unos de otros hizo que los descubrimientos y las propiedades de los mismos fuesen hechos con cuentagotas y que los químicos que intentaban descifrar este tema lo llamasen ‘tierras raras’. Sin embargo, su ocurrencia en la naturaleza si es rara, es por la gran cantidad de los mismos que hay comparados con otros elementos, más que por su escasez. Eso sí, aunque los recursos se estiman inmensos, muchos ni siquiera son considerados como tales, debido a las ridículas concentraciones que tienen en muchos casos, la gran dispersión de los mismos.
Aún así, hay grandes recursos y reservas de estos materiales en buena parte del mundo. Otro de los puntos ‘raros’ de estos elementos. Sin embargo, su mercado es realmente minoritario, y la producción también, como sus usos. De la misma manera, la sustitubilidad es prácticamente nula. Hay pocos de estos elementos que se usen para una tarea que puedan ser sustituidos por otros que den resultados similares, si es que alcanzan. Y en todo caso, los sustitutos más habituales, son otras tierras raras.
A pesar de las grandes reservas, el hecho de que sean materias poco comunes en su uso, de las que en estos momentos sólo hay un proveedor real, China, constituyen un mercado minoritario y tienen todos los puntos para ser ‘mínimos de Liebig’ en muchos campos, especialmente en el del vehículo híbrido y eléctrico y en el de los aerogeneradores.
Tanto es así, que en el mundo sólo hay una mina de tierras raras en funcionamiento, que se ha reabierto recientemente y que todavía no está a plena producción: Mountain Pass, en California. También es cierto que se está planteando la apertura de otras. Curioso que el máximo proveedor de tierras raras no tenga minas de tierras raras. En realidad, lo que tiene son minas de hierro, donde las tierras raras son una parte muy importante de los residuos, la ganga, resultante de la extracción de hierro.
Esto no es un hecho raro, más bien es común para muchos materiales y commodities que se obtienen de minas donde el principal producto es el cobre, por ejemplo, o el hierro.
El asunto, como ya se ha comentado, con la minería de tierras raras, es que aunque la concentración de óxidos de tierras raras sea elevada (del orden del 15 al 40% incluso) en el material a trata, bien sea la ganga de extraer hierro, bien sea de las tierras de Mountain Pass, una vez obtenido ese óxido de  tierras raras, lo que resulta es una amalgama de una serie de elementos, en diferentes proporciones que dependen sobre todo de la mina, con variaciones incluso dentro de la misma mina según en qué parte de la veta se obtengan.
Los dos grupos de tierras raras que figuran en la tabla periódica son los lantánidos y los actínidos. Generalmente los que se tratan en la industria ‘civil’ son los lantánidos [6], que comprenden el Lantano (La), Cerio (Ce), Praseodimio (Pr), Neodimio (Nd), Prometio (Pm), Samario (Sm), Europio (Eu), Gadolinio (Gd), Terbio (Tb), Disprosio (Dy), Holmio (Ho), Erbio (Er), Tulio (Tm), Yterbio (Yb), y Lutecio (Lu).
El segundo grupo, el de los actínidos, de otro tipo de usos que enseguida vamos a deducir, consta del Actinio (Ac), Torio (Th), Proactinio (Pa), Uranio (U), Neptunio (Np), Plutonio (Pu), y un montón más, aunque ni siquiera los dos últimos nombrados se encuentran en la naturaleza de forma natural: se desintegran radioactivamente. Lógico: el torio, el uranio y el plutonio son elementos utilizados en reactores nucleares (y en otros usos aún menos agradables). Por eso, este segundo grupo tiene una consideración y usos que no entra dentro de esta serie de escritos. Aunque formen parte de los residuos.
Dentro del primer grupo, se distinguen entre las tierras raras ligeras (LREE – Light Rare Earth Elements) y las pesadas (HREE). Forman el primer grupo, desde el Lantano hasta el Gadolinio, y el segundo, el resto. Es de destacar que estos elementos también tienen una cierta radiactividad y una ligera toxicidad, con lo que son materias primas a tratar con un cierto cuidado.
Como ya se ha comentado, el hecho de que después de separar los óxidos de tierras raras del resto de materiales no deseados de la obtención de los mismos, hay que separar y purificar cada elemento por separado. Y además, las proporciones no son las mismas según la mina, igual que tampoco lo es la demanda, que evidentemente, no coincide con la producción.
Por tanto, para separarlos hacen falta varios procesos, generalmente a base de disolver la amalgama con diferentes ácidos y bases, aplicar varios reactivos, y entonces se obtienen diferentes cantidades de materiales, que además, van a depender de lo que uno pretenda conseguir, es decir, que para obtener un elemento muy demandado, igual el proceso produce otro que no tiene demanda.
Estos procesos, y dadas las concentraciones presentes en la mayoría de minas, generan bastantes LREE’s, entre los cuales se demanda bastante el Neodimio para su uso en imanes [7].
Dicho Neodimio se utiliza para hacer los imanes más potentes que conocemos a fecha de hoy, y que son el corazón, el rotor, de muchos de los motores síncronos de vehículos híbridos y eléctricos, así como de las últimas generaciones de aerogeneradores.
El caso más conocido, del cual se hizo mucho bombo y platillo, fue el Prius, del que su presidente se jactaba de ser el producto en serie que utilizaba (en 2010) más Nd del mundo: aproximadamente 1Kg en cada motor [8].
Pero resulta que el mercado de las tierras raras que durante décadas fue monopolio casi exclusivo de Mountain Pass [9], básicamente para suministrar elementos para hacer los fósforos de las televisiones en color a base de tubos de rayos catódicos, se cerró a principio de siglo (2002), debido a varios factores. El primero, la toxicidad de los procesos de separación de las tierras raras, muy elevada y que además conllevaba una cierta dosis de radiación. Eso hizo que estos materiales fuesen caros de obtener, debido a los elevados costes de limpieza, añadidos a los elevados costes (en productos químicos) necesarios para la separación.
La irrupción de China y el aumento espectacular de los usos de materiales raros, incluyendo tierras raras, en la electrónica, con especial énfasis en la optoelectrónica (donde se incluyen los TFT’s, que también tienen sus filtros de colores, y los LED’s blancos, que gastan Cerio y Europio), cambio mucho el panorama.
Aunque la industria minera americana no es especialmente restrictiva con la limpieza, con los últimos años la cosa ha ido cambiando, especialmente en California. Sin embargo, China tiene una legislación tremendamente laxa, de hecho, el estado es a la vez la empresa. Lo cual, unido a una mano de obra muy barata, una industria aún más económica por diversas razones, un acceso a la energía necesaria bastante particular como ya se ha visto (a base de enormes cantidades de contaminante y sucio carbón, propio, sin consideraciones de precio al no ser una economía de mercado, y obtenido también con mano de obra barata).
Si encima añadimos a un monopolio estatal de una economía planificada a la producción mundial del 95% de todas las tierras raras que consume la industria, una buena parte de la cual también radica en China, que exporta los productos acabados, el hecho que desde 2009 se apueste más decididamente por medidas de ahorro y tecnología, como por ejemplo la iluminación LED, los motores eléctricos a base de Nd, las nuevas generaciones de aerogeneradores de 5MW o más unitarios, la política de aumento de energías renovables, de las cuales la eólica es la más avanzada y rentable, y la gran demanda de Prius desde 2008 a esta parte, el problema estaba servido.
El primer resultado fue una burbuja de precios que disparó la cotización de todas las tierras raras hasta 10 veces su precio anterior. En 2011 el Nd costaba 500$ el Kg, frente a los 50$/Kg de 2008. Eso es un aumento del coste espectacular sobre el motor del Prius, y un gran atractivo para abrir minas de tierras raras.
Esta es una de las razones por las que Renault se decidió por motores de excitación externa: no dependía de un único proveedor.
Esta burbuja provocó que muchas compañías mineras empezasen a ‘amenazar’ con producir Nd y otras tierras raras, empezando por Mountain Pass. Al final, entre las sanciones por la OCDE impuesta a China, otras minas que fueron abriendo, incluyendo Mountain Pass que está incrementando su producción, como las otras, y que se prevé que esté plenamente operativa para 2015, reventaron la burbuja de precios, de manera que ahora el Nd está a unos 60$/Kg, unas 10 veces más caro que el cobre.
Hay que apuntar que aunque haya similitudes entre la minería del Cobre y de las tierras raras (extracción por solventes), lo que encarece estas últimas es el proceso de separación de los diferentes materiales, así como las discrepancias entre la oferta y la demanda.
Eso hace que con los precios actuales, la mina de Mountain Pass ya no es tan rentable como parecía cuando se reabrió [10]. Además, aunque las sanciones de la OCDE [11] a China por la restricción de Nd al mercado se hayan relajado, China está apostando por reducir y cambiar todo el tema de la minería de las tierras raras.
La razón: la contaminación. China tiene más del 60% de sus aguas que no son potables, y de éstas, casi la mitad no se puede utilizar ni para lavar nada debido a la radioactividad (la monazita de la cual se extraen es radiactiva) y a los contaminantes químicos que tiene [12]. Algunas de las zonas mineras, entre las cuales se distinguen las dos grandes minas de las que sale toda la producción de tierras raras, están tan fuertemente contaminadas que las aldeas en las que viven los mineros las llaman ‘las aldeas del cáncer’ o ‘las aldeas de la muerte’.
La reducción por extracción con solventes produce bastantes residuos químicos, a los que hay que añadir el uso de los corrosivos y tóxicos Cloro y Flúor moleculares, de elevado coste tanto económico como sobre todo energético de obtener (en formato Cl2 o F2, puros, sin ningún otro elemento), los residuos de ácido sulfúrico, restos fluorados, con metales pesados (entre los cuales el radiactivo Thorio) que se filtran con facilidad en el subsuelo y van a parar a las cuencas de los ríos próximos.
Por supuesto, China es plenamente consciente de ello, lo ha hecho público, y propone restricciones de producción, junto a un aumento del consumo interno y de los planes de aumentar su producción de renovables (en base a eólica de última generación, gran consumidora de Nd). Sin embargo, los precios del Nd no se disparan otra vez [13].
Esta dinámica extraña del mercado de las tierras raras se explica por varias razones. Y aunque no hay sobreoferta de Nd, a pesar de que se produce suficiente, el precio no sube [14].
Una de las razones, es que estas tierras raras son un elemento tecnológico, no sólo de vehículos híbridos o eléctricos, aerogeneradores o LED’s. También se usan profusamente en tecnologías varias, algunas de ellas, militares.
Por eso, cuando hablamos de tierras raras, estamos hablando muchas veces de producciones bajas, con volúmenes de dinero bajos, pero que son esenciales para la estrategia y los ejércitos de muchos países. Es decir, hablar de minería de tierras y materiales raros (en éstos incluyo el Indio, por poner un ejemplo) de la industria se ha convertido en hablar de Geoestrategia. Con mayúsculas. No en vano, en la mayoría de enlaces que se adjuntan en esta página y que hacen referencia a la minería, la palabra estrategia y militar aparece a menudo, a veces más veladamente, a veces menos.
La otra razón es geológica, tal y como ya se ha explicado. Se ha dicho que el Nd subió de precio desorbitadamente debido a las restricciones de producción china. A pesar de ello, subir 450$ el precio del Prius, con la demanda que había, con esperas de muchos meses, no era el problema.
La producción del Prius estaba restringida no debido al Nd. No. A pesar de que la producción del mismo es baja y va algo por detrás de la demanda, si el precio no sube es porque la restricción es otra [15]. El cuello de botella desde hace años, y está previsto que siga siendo así durante la próxima década, se llama Disprosio [16].
Los motores de los vehículos híbridos y eléctricos llevan alrededor del 12% de Dy. Unos 120g de media. Una miseria. Los grandes nuevos aerogeneradores llevan proporciones más bajas, entre el 1 y el 12%, siendo lo habitual un 3%. La cantidad es mayor, pero la producción de estos es menor, y por tanto el monto total que se mueve para éstos no es tan prominente como para arrinconar al uso en el automóvil. Aún.
Este elemento se pone porque aumenta la vida útil y los resultados a altas temperaturas. Como estos motores trabajan con temperaturas más elevadas que los aerogeneradores, hace falta más, y es prácticamente imprescindible e insustituible.
Y de momento sólo hay una mina en el mundo que produzca Disprosio, que suministra alrededor del 97% del mismo, así como del resto de HREE’s necesarias: Baiyun Obo, en Mongolia (o sea, China). La producción en 2010 fue de 1400 toneladas métricas, y a 1200$ el Kg de Dy. A un precio de 60$/Kg de Nd, el motor del Prius gasta 60$ de Nd, y 144$ de Dy. ¿Queda claro cuál es el cuello de botella, la razón por la que la producción estuvo (y sigue estando, y se espera que siga así) restringida? ¿Queda claro por qué Renault, con lo suyos que son los franceses, ha decidido no utilizar tierras raras en sus coches?
Claro que con esa producción, se pueden fabricar más de once millones de Prius al año, pero Toyota no es el primer y único comprador de Dy. Y la producción mundial de coches está alrededor de 65.5 millones anuales, y unos 20 de transportes pesados (camiones, autobuses, sin contar maquinaria pesada de obra pública, o agrícola). Y el Dy tiene otros usos además de los imanes usados en motores (no sólo de coche) y generadores (no sólo ciertos aerogeneradores). Por ejemplo, se usa en las centrales nucleares, o en otras aplicaciones tecnológicas como láseres, discos duros, CD/DVD/BluRays, etc. Eso significa que la cantidad destinada los motores de los Prius y otros híbridos/eléctricos, es baja.
Un inciso. La batería del Prius utiliza otra tierra rara: el Lantano [17], alrededor de 10 – 12 Kg. Es el metal que se esconde detrás de la definición de batería de Níquel – Hidruro Metálico: ésta en concreto es de Niquel – Hidruro de Lantano [18].
Por supuesto, hay otras minas que podrían producir este material, y que se están afanando en abrir [19] o aumentar su producción, pero éste no es tan sencillo como el Nd, y muy poco común. Precisamente el nombre Disprosio significa ‘difícil de obtener’. Además, la demanda crece más rápido que la producción, y tiene varios problemas secundarios.
El primero, es que el proceso de obtener Dy da como resultado Cerio [21]. Mucho Cerio. Aunque se use para hacer LED’s blancos [21] (en la resina amarilla que llevan dentro, junto con Yttrio [22], considerado un HREE, que se obtiene en abundancia en el mismo proceso, y que convierte parte de la luz azul en amarilla, formando así el blanco), la demanda de éste es muy inferior a la oferta, igual que otros elementos o tierras rara asociadas.
Por eso, aunque el Cerio se venda, es a bajo precio, y los costes de producirlo se cargan en el Dy, aumentando el precio del mismo. También se cargan al Dy los costes de almacenaje y tratamiento del Cerio resultante.
Si añadimos a todo esto que buena parte de todo el proceso es minorista, la planificación central China, y las necesidades militares, tenemos unas estrategias y dinámicas ‘de mercado’ (si es que se le puede llamar así), totalmente fuera de la lógica. Molycorp, la propietaria de la mina de Mountain Pass, y a la vez, la comercializadora del Disprosio chino, tiene problemas para mantener Mountain Pass, y suministra el Dy necesario para los militares americanos a partir (y con el permiso) de China.
El resultado, es que tanto la producción de aerogeneradores grandes y de última generación, así como la producción de vehículos con propulsión eléctrica, va a estar restringida, y en todo caso, algunos seguirán a Renault, como Toyota, que ya busca evitar las tierras raras [23], van a optar por tecnologías con menor rendimiento, y por tanto, con peores prestaciones.
Otro asunto importante y que ha vertido aún más ríos de tinta en comentarios, es el Litio. Se han hecho muchos cálculos sobre si hay suficiente en el mundo para sustituir todos los coches. Muchos fabricantes, como Toyota, se han afanado en comprar acciones, montar Joint Ventures, apostar por minas, comprar acciones de empresas de extracción y refino de Li. Se ha convertido al mismo en un elemento más a considerar del balance de cuentas. Las reservas son un elemento importante en el aspecto contable. Tanto es así, que la especulación inherente al método, a veces se ha convertido en auténtica especulación bursátil y hasta en fraude, como el caso de Bre-X [24].
Desde entonces, Canadá ha elaborado una normativa para especificar la manera de obtener y presentar los datos, según la cual se estipula el procedimiento para establecer tanto las reservas probadas como las probables, incluyendo las variables tecnológicas y económicas para cada caso concreto [25].
Esto no quiere decir que todas las prospecciones sean fraudulentas ni por asomo. Sólo hay que tener en cuenta que en realidad es un asunto bastante pantanoso, pues dichas prospecciones se hacen tomando sólo unas cuantas (que no tienen porqué ser pocas) muestras en varios lugares, y haciendo un caro estudio exhaustivo, pero sin sacarlo todo para hacer inventario. Esto implica que hay un porcentaje de error, que además dependerá para cada caso concreto, y que hay que ponerse de acuerdo con todas las medidas y los procedimientos, para que todos nos entendamos. Exactamente esto es lo que se ha hecho en el trabajo del estándar canadiense, así como el JORC [26].
Desde que los móviles, portátiles y tabletas empezaron a venderse en grandes cantidades, el precio y el interés por el Li se disparó. Algunos países y algunas empresas empezaron a ver que quien tenía Li tenía un buen negocio entre manos.
La explotación de Li está empezando, es algo relativamente nuevo, y el mercado, aunque por volumen y distribución se podrá considerar commoditie, todavía no lo es, no está suficientemente maduro aún. Poco le falta. Una demostración clara, sin embargo es la discrepancia entre la producción, liderada por Australia (la gráfica está en LCE, ojo), y las reservas, lideradas por Chile. O por Bolivia. No sólo es curioso esto, si no que en unas estimaciones, las reservas Bolivianas no existen, o son las mayores del mundo, el Salar de Uyuni.
Por tanto, echemos una ojeada al que es considerado el banco de datos más fiable que existe, el USGS (United States Geological Survey). Según este, en 2013 [24] las reservas y recursos mundiales (donde NO incluyen Uyuni) de Li son de 13 millones de toneladas métricas (MMT).
A partir de estos datos, estimar la cantidad de baterías que se pueden fabricar, si se considera un uso del 100% del Litio para estos fines, se hace estimando cuanto Litio hace falta para cada una. Es decir, depende de los KWh que queramos poner.
Se ha visto que una batería que de una autonomía más o menos presentable, como es el caso de Tesla, está en los 65 - 85KWh. Estimemos que para coches de gama más baja, dichas baterías serían de 50KWh. A 200g de Li metálico puro por KWh [28], esto hace 10Kg de Litio, o unos 52.8 Kg de Carbonato de Litio Equivalente (LCE).
Dividiendo las reservas por esta cantidad, tenemos que podemos fabricar 1300 millones de baterías. Actualmente se estima que encima de la Tierra hay más de 1000 millones de coches térmicos. Eso suponiendo que se usa todo el Litio del mundo para fabricar baterías de coche. Es decir, 65TWh de capacidad de almacenaje eléctrico en total. Suficiente para alimentar todo el mundo durante casi cinco horas.
Hechos. Datos, números. No hay discusión sobre las matemáticas. Sólo sobre las reservas y los recursos, y quizás los porcentajes.
Mientras una corriente de pensamiento piensa que descubriremos más depósitos de Litio en el mundo, y parte de los recursos encima se convertirán en reservas gracias a la tecnología, lo cual seguro que es cierto, otra piensa que lo que queda por descubrir no es tanto, ni lo que se dice es lo que es.
Analicemos con más detalle las especulaciones en el último sentido, puesto que el descubrimiento de nuevos yacimientos es algo que se puede dar por seguro, aunque la cantidad es discutible, especulaciones que vamos a intentar dilucidar. Además, un análisis de la situación del Salar de Uyuni (Bolivia), según muchos, la mayor de las reservas (de recursos, seguro) del mundo, que junto a las reservas de Chile (Salar de Atacama) y Argentina (Rincón, Salar del Hombre Muerto, Olaroz), cubren más del 60% de las reservas y recursos mundiales. A ver si explicamos porque en algunos casos Uyuni no aparece entre las reservas, mientras que en otros sí.
Para empezar, está el hecho de que el Salar de Uyuni no sólo es litio, si no también magnesio, en una proporción de este último de 18 a 1 del primero. El magnesio es un metal bastante usado en la industria, así que extraerlo también es interesante. Sin embargo, el problema está en separar ambos tipos de metales de manera económica, rentable.
Hay algunos procesos que permiten hacerlo, por supuesto. Pero no son rentables económicamente para las cantidades, concentraciones y precios actuales en el Salar de Uyuni. Bolivia está gastando bastante dinero del erario público en promocionar la investigación para conseguir métodos industriales económicos y así convertir este enorme recurso en reservas comercializables. En 2013, con los precios del Li subiendo, todavía no se había conseguido este reto. Esa es una de las razones por las que el USGS quitó los 5.9MMT que tenía asignados a Uyuni en 1999 (sobre un total de 9.4MMT en todo el mundo) y que no aparecen en el informe de 2013, cuando ya el total es de 13MMT, y donde Chile, concretamente, el Salar de Atacama, pasa de 3MMT estimados por el mismo USGS en 1999 [29], a 7.5MMT. Un aumento del 150%!!!
El coste de desarrollar (si es que se consigue) esta tecnología, es una externalidad que de momento corre por cuenta del gobierno boliviano o sus universidades, y que de momento, y seguramente nunca, no se carga sobre el precio del Li obtenido de ese salar, en un mercado como el actual [30].
De cara a la minería del Li, hay varios tipos de proceso diferentes. Uno es el proceso sobre ‘roca dura’, como el empleado en Australia [31], con minas a cielo abierto, que implica elevados consumos de energía para perforar y cargar la mena en las profundidades y moler la roca y procesos de elaboración complicados. Curiosamente, si Australia era la mayor productora de Litio del mundo y lo hacía por este método, fue debido sobre todo a que la mina de donde lo sacan es de Tántalo (a partir de Tantalita, siendo entonces el principal productor mundial), con lo que los mayores costes se asumen en buena parte sobre la venta de Tántalo, no sobre la venta de Litio. Sólo el postprocesado del material extraído (ganga) para obtener el Litio es lo que determina si es rentable sacarlo o no.
Dado que el uso de Tántalo en la electrónica está más bien estancado, puesto que los últimos avances en condensadores cerámicos (que usan Paladio, de la familia del Platino, a unos 800$ la onza) hacen menos interesante el uso de los más caros condensadores de Tántalo, el interés para seguir produciendo Tántalo y el Litio como derivado está cayendo, dando prioridad a los métodos de extracción a partir de salmueras.
El otro método es más sencillo, y es el que se aplica precisamente en los salares. Para ser más exactos, estos salares son cuencas endorreicas, lagos formados por corrientes de agua tanto superficiales (ríos), como por corrientes de aguas subterráneas, que arrastran gran parte de sales de las montañas donde se recoge el agua de dichas corrientes, generalmente proveniente del deshielo, y que en un bajío se acumulan formando un lago, donde las elevadas concentraciones de sales, escasa humedad, elevadas temperaturas, sequías, han permitido que dichas sales se fuesen acumulando durante milenios, hasta el punto en que ahora sólo se ve la superficie de sal medio cristalizada, recubierta de una fina capa de tierra (aunque en las fotos parece una superficie blanca, en realidad tienen una tonalidad marrón) con una capa superficial de elevada porosidad por donde circulan estas corrientes subterráneas de agua, que es donde se evapora parte del agua y se concentra la sal.
En las capas más profundas, dependiendo del salar, se encuentra halita, sal común sólida, cristalizada, totalmente impermeable, sin porosidad, sin nada más. Sin Litio. Las capas superiores son porosas, también formadas en mayor parte por sal común, mientras que las sales de litio, al ser más solubles, se quedan diluidas en la salmuera, que fluye a través de los intersticios.
Esto ha llevado a más de uno a pronosticar que la cantidad de litio que hay es prácticamente inagotable, puesto que fluye con el agua que llega. Aunque el 78% de la misma sea de lluvia, que hasta donde yo sé, no llueve litio, y que no tienen en cuenta que cuanta más sal hay, especialmente si es tan soluble como la de litio, el agua en lugar de depositarla, lo que hace es arrastrarla y llevársela rio abajo.
Todo esto desemboca en la manera cómo se extrae el litio. Primero se pasa por hacer pozos o zanjas en el suelo del salar, donde se llenan de la salmuera que afluye a través de los intersticios porosos del salar, arrastrando las sales solubles con ella.
A partir de aquí, hay varios métodos. En el método ‘clásico’, esta salmuera luego se bombea a pozas o piscinas grandes, no muy profundas, donde se deja al sol evaporar el agua, con lo que aumenta la concentración de sales, y algunas de ellas, las menos solubles, precipitan al fondo, dando lugar a diferentes productos según el tiempo y la exposición de dichas salmueras. Es la separación por precipitación selectiva.
Según la mezcla de sales, se obtienen diferentes proporciones de productos, la mayoría de uso industrial o de otro tipo. Muchos de estos productos no son tan atractivos como el litio, pero precipitan antes.
En el caso del salar de Rincón, el primer producto que se obtiene es Cloruro Sódico (NaCl). Sal común, que no interesa. Una vez la pileta en la que se ha precipitado este material ha alcanzado el nivel de concentración indicado, la salmuera que contiene es transferida a la siguiente piscina, donde se obtiene Cloruro Potásico (KCl). Algunas de las empresas que comercializan el litio que ya operaban en la zona desde hace tiempo, como SQM, precisamente tienen como elemento principal esta sal, una de las que se usan en las centrales eléctricas de concentración solar con sales fundidas, aunque su uso principal es como componente de fertilizantes, puesto que el Potasio es uno de los tres elementos más importantes para la agricultura (junto con el Nitrógeno y el Fósforo).
En estas piletas la salmuera puede pasarse la salmuera meses, dependiendo de la concentración, la lluvia (que la diluye, retrasando la producción), el sol (menos sol o durante noches que puede incluso helar, pues no es raro alcanzar lo 25ºC bajo cero) y otros factores meteorológicos. De ahí, lo que queda es una salmuera donde hay mezclados carbonato de litio y carbonato de magnesio, con diferentes proporciones, y con concentraciones de 10 gramos por litro (1%) o 10000 partes por millón (ppm). El proceso, hasta aquí, puede haber tardado 6 meses.
Éstos se separan utilizando diferentes métodos, bombeando directamente esta salmuera rica en litio ya a la planta de tratamiento, donde, según la empresa y la mezcla de Cloruro de Magnesio, Cloruro de Calcio (generalmente en mayor proporción) y Cloruro de Litio, mediante diferentes reactivos (en cantidades industriales, que hay que obtener, traer, procesar, y luego eliminar), obtienen una salmuera con el LiCl como elemento principal.
Luego, esta salmuera se hace reaccionar con Carbonato de Sodio en casi todos los casos, que acaba en salmuera de Carbonato de Litio (Li2CO3) con sal común. Esta aún debe ser procesada para extraer el Carbonato de Litio en las concentraciones requeridas: industrial (98.5%, el de menor precio), grado técnico, y el de grado batería, de más del 99.5%. Esta fase se llama Polishing (pulido), y se emplean filtros de intercambio iónico, puesto que no sólo se trata de pureza y concentración del Carbonato de Litio, si no de los elementos que forman las impurezas. En este apartado, se producen pérdidas de material, generalmente más cuanto más alta la concentración. Por eso, el Li recuperado del salar nunca es el 100% del técnicamente extraíble. Varía entre el 40% en Atacama, y el 70% en Rincón.
Hay un segundo método que pasa por filtrar directamente la salmuera tal y como sale del salar, sin pasar por ninguna pileta o poza, a alta presión y alta temperatura con unos filtros a base de alúmina, donde se queda el Cloruro de Litio. Luego, estas columnas de filtrado deben ser lavadas con agua limpia para obtener salmuera muy rica en Litio, que aún así luego es puesta a evaporar en piletas, si bien este proceso es menos importante en este caso. La salmuera filtrada restante, ‘empobrecida’ en LiCl, es devuelta al salar.
Este proceso es particularmente intensivo en el uso de energía, tanto para presurizar la salmuera como para calentarla (recordemos que por las noches puede llegar a helar). Y  también requiere abundante agua limpia. Es el método que utiliza FMC.
Como contrapartida, éste ofrece un resultado más libre de impurezas, con una concentración más elevada de Carbonato de Litio.
El Salar de Atacama de Chile, segundo productor, está situado a gran altura, en el desierto del mismo nombre, el más seco del mundo. A pesar que la salmuera proviene del mismo salar, también necesita agua limpia con la que realizar varias operaciones, como extraer las diferentes precipitaciones y limpiar las piletas una vez  vaciadas.
Estos procesos de momento se hacen con camiones cisterna, en caminos difíciles y largos (más de 4 horas), que son luego los que se usan para llevar el material extraído a los puertos de embarque y procesado final. La infraestructura necesaria es precisamente donde ahora se está haciendo hincapié, visto el interés en comercializar dichas reservas, lo cual en poco tiempo hará este tipo de procesos mucho más rentable y económico, por sencillo, que la minería de roca dura. Máxime si tenemos en cuenta que las mejores y más abundantes reservas (y recursos) están todas juntas: Atacama, Uyuni, Hombre Muerto en el punto en donde se encuentran las fronteras de Chile, Bolivia y Argentina, el Triángulo del Litio.
El puerto de Antofagasta, así como Potosí y Salta son las ciudades más próximas, y por ende, donde se va a manejar todo el proceso mayorista de producción de Litio del Mundo. Conjuntamente tienen más del 60% de las reservas mundiales de Li. Según el último informe del USGS, sólo Atacama, con sus 7.5MMT’s ya tiene el 58% de dichas reservas.
Es decir, en estos momentos se está empezando a explotar la minería del Litio de manera industrial, cosa que hasta ahora era un mercado minoritario. Esto ha llevado, en buena parte debido a la explosión de ventas de teléfonos móviles, tabletas, ordenadores personales y demás electrónica que hace uso de este tipo de baterías, a que se pase de mercado minoritario a una casi segura commoditie, básicamente por la subida de precios que ha experimentado este elemento en estos años. Incluida burbuja coincidiendo con la crisis de 2008.
La utilización actual de litio es variada, y la cantidad que se destina a las baterías es relativamente baja (alrededor del 25%), pero se espera que todo esto cambie mucho y a gran velocidad, a medida que se van extendiendo las utilizaciones de estas baterías. Incluso con el estancamiento de ventas de telefonía móvil y de tabletas, la demanda para este tipo de dispositivos difícilmente va a bajar, puesto que las baterías son consumibles, como ya se ha explicado.
Sin embargo, la utilización de litio para baterías es algo muy exigente. Requiere una pureza del 99.5% del carbonato de litio. Eso implica un proceso de refino que ‘desperdicia’ alrededor del 30% del litio que le entra. Lo cual significa que para las baterías no se puede usar todas las reservas, sólo el 70% en el mejor de los casos. Aun suponiendo que ese 30% restante, de menor concentración, es el que se destina para otros usos, de repente nos encontramos con que ahora la cantidad de baterías que se pueden producir es de 910 millones. Menos de los que ahora ya hay (y subiendo).
Pasando ahora a especulaciones, de cara a un futuro, lo más lógico es que la explotación de salares sea lo más común, dado que es lo más fácil, lo que menos energía requiere, dejando la extracción de roca dura para cuando las reservas en los salares empiecen a ser más difíciles de extraer. Además, la producción industrial no es muy compatible con la intermitencia diaria del sol, así que es posible que a medida que aumente la demanda, el precio suba no sólo para aumentar las infraestructuras necesarias, si no porque el proceso se industrialice para dar salida a tanta demanda, y la evaporación de agua con la sal pase a hacerse mediante otros procesos, aunque sea sólo de noche.
Y dado que los salares están en superficie, es raro que a estas alturas de nuestra historia, no estén todos inventariados, medidos y comprobados en cuanto a concentración de litio. Uyuni es el salar más grande del mundo y el elemento más brillante de la tierra vista desde el espacio. Así pues, lo más probable es que los descubrimientos de reservas de litio vayan más en la parte de minería subterránea y/o cielo abierto que no en forma de salares. En la parte más difícil de extraer, la parte de las reservas caras.
A esta especulación, hay que añadir algo que ya se ha insinuado. Las reservas de litio son un elemento más en el balance de cuentas de los estados y las empresas que están metidas en este negocio. Una empresa que compra un salar donde apenas hay litio, y luego ‘descubre’ que las reservas y recursos de litio del mismo salar se multiplican por dos, obtiene, de golpe y porrazo, simplemente por la maravilla de la escritura en un papel, una mejora económica tremenda.
Si analizamos los cambios experimentados en la valoración de las reservas del Salar de Atacama, con su espectacular subida del 150% (respecto de la valoración que hizo el mismo USGS), y nos atenemos a algunos estudios realizados por geólogos sobre este tema no sólo en Atacama si no en otros salares, parece que las reservas mundiales están algo hinchadas. Tiene un cierto parecido con las tasaciones que hacían los bancos de los inmuebles a la hora de dar la hipoteca.
Uno de los atractivos de mejorar el activo en el balance de las empresas (o estados, en este caso, el chileno), es que suele servir para atraer a otras empresas para la inversión y joint ventures. Por ejemplo, Toyota ha invertido mucho capital en comprar parte de estas reservas para, junto con alguna empresa de fabricación de baterías, producir como sindicato vertical (desde la producción hasta la comercialización, toda la cadena bajo un único mando) los vehículos híbridos y eléctricos del futuro, desplazando así a posibles competencias.
Una de las razones del espectacular incremento de las reservas de Atacama, parece ser que es debido a que las últimas valoraciones consideran que todo el monte es orégano. Perdón, que todo el salar, con profundidades que llegan a más de 600m es de salmuera con Litio, sin ningún estudio sismológico. Sin embargo, según estudios anteriores, la zona prosa apenas alcanza los 40m (frente a los más de 100 que alcanza en algunos puntos el salar de Rincón, por poner un ejemplo, aunque tenga menor profundidad de salar), siendo el resto Halita sólida, sin ningún otro contenido más que sal común. Esta parte es la que precisamente dispara las posibles reservas.
Otro punto poco conocido, es que la capacidad de extraer el Litio depende de la concentración, y ésta varía mucho según la zona del salar, la profundidad, y otros factores. Donde está más concentrada, es más fácil de extraer, con mejores concentraciones y resultados, y haciendo que partes bastante grandes del salar, a pesar de tener recursos, no sean aptas para la extracción del material de interés, lo cual descarta directamente una parte importante de las reservas, pasando a formar parte de los recursos, y reduciendo aún más la cantidad de materia prima que en realidad se puede extraer.
Pero resulta obvio, que de momento todo lo extraído y lo que se está empezando a explotar, son precisamente estos ‘epicentros’ de concentración, donde es más fácil y barato obtener el Litio debido a su mayor concentración.
Según el estudio realizado por Meridian International Research [32], al parecer, las reservas de Atacama extraíbles actualmente de forma rentable con los precios del momento de publicación de este estudio (2008, algo desfasado ya), son de menos de 1MMT, de las cuales ya se han extraído más del 10% (y sin embargo, no se reducen las reservas en la misma cantidad), y el total estimado en el mundo de forma, según los autores, realista, apenas está en los 4MMT. Contando Uyuni, ojo. Quizás, con precios más elevados, parte de los recursos (que ellos admiten que están ahí, y que la confusión en realidad es de recursos tomados como si fuesen reservas, es decir, como si todo fuese extraíble) se podrían volver interesantes de extraer, con lo cual podrían superar este valor, pero en ningún caso, llegar a los 10MMT que harían falta para fabricar 1000 millones de baterías (de 50KWh, recordemos), una para cada coche que tenemos ahora.
Mucho menos crecer en cantidad de coches, a no ser que éstos tengan una autonomía menor: si reducimos la capacidad a la mitad, tendremos el doble de baterías con la misma cantidad de Litio. Con 4MMT de Li, y con baterías de 25KWh (como las del Fluence o del Leaf, aproximadamente), podríamos tener 800 millones de vehículos eléctricos (y cero teléfonos móviles, tabletas, portátiles, medicinas antidepresivas, sin cristales en los coches, la fotovoltaica sería más cara, etc).
Pero hay que tener en cuenta dos factores: el tiempo que tardamos en fabricar tanto coche, una parte de las baterías ya han llegado al final de su vida útil, y, segundo, que estamos esperando crecer, es decir, que se superen estos 1000 millones de coches. Y además, hay otros contendientes por las baterías.
Una manera de estimar el posible crecimiento, es mirar la producción actual. En 2013 se produjeron poco más 35000 toneladas de litio (de nuevo, según el USGS). De éstas, sólo el 25% se dedicó a baterías, y la mayoría eran para usos de electrónica, no de vehículos. Aún así, ese 25% daría para fabricar 875000 baterías de 50KWh. Menos que los motores (de los que hay más demanda) que se podrían producir con el límite impuesto por el Dysprosio.
Curiosamente, el informe de Meridien, tirando a pesimista, estimaba que habría una demanda para 2013 de más del doble que ha habido en realidad. Lo cual ha hecho desinflarse la burbuja de precios del litio que hubo. Pero también ha reducido el interés por un mercado incipiente que no acaba de arrancar. Eso ha propiciado una reducción de las empresas con interés en explotar estos recursos, y una ralentización en los desarrollos de dichas explotaciones.
Así pues, en Chile (Atacama) está SQM, cuyo principal producto y negocio es el KCl, y que tiene la capacidad de tirar por el suelo el Carbonato de Litio para quitarse de encima la competencia. Bolivia, Comibol, no parece en disposición de hacer nada rentable debido a la elevada concentración de Magnesio frente al Litio, y en Argentina están FMC desde 1995, con planes de expansión de su planta de producción a 15000Tons/año, ADY (Salar de Rincón), con planes de expansión de su planta de demostración que se estima que para 2016 puede llegar a producir 20000Toneladas/año, y Orocobre en Jujuy y Olaroz, con una planta de 15000Toneladas/año. En el Salar del Hombre Muerto está Galaxy (donde también está FMC), pero parece que van a dejar el mismo: han echado a todo el personal. El resto parece que no va a prosperar, lo cual deja el mercado de las salmueras en manos de cuatro o cinco productores.
Con este nivel de producción, el plazo de renovación de coches no parece ser muy rápido. Eso implica que muchas baterías se tendrán que reciclar para mantener el máximo de Litio posible en uso, pero dicho reciclaje nunca es del 100%. De hecho, se estima que en estos momentos sólo se recicla alrededor del 20% de las baterías producidas, y en la mayoría de casos, dado el ‘bajo’ precio del Litio, junto con su reducido porcentaje en peso en las baterías, hace que se desestime el reciclado de dicho metal, dando más importancia a reciclar los elementos caros que proporcionan más beneficios: el Cobalto, el Cobre, y el Aluminio.
Tampoco se recicla el Litio que se usa en lubricantes, cerámicas o en cristales (entre ellos, en los paneles fotovoltaicos, o en los coches), que hoy por hoy es la mayoría. Y el reciclaje siempre introduce pérdidas, junto a un porcentaje de material que está pendiente de reciclar pero fuera de utilización.
Para colmo, no sólo con la fabricación de cristales, lubricantes, medicinas, tiene que competir el litio. No. Resulta que no sólo los coches utilizan baterías. Hay muchas propuestas para utilizar las baterías de litio para el almacenamiento eléctrico en hogares y en la red, así como en aerogeneradores e instalaciones fotovoltaicas o de generación energética, especialmente en la llamada ‘smart grid’. Incluso se propone que las mismas baterías de los coches eléctricos, si están enchufadas al cargador, pudiesen ser utilizadas con este fin.
En total, si se hablasen de reservas probadas diez veces superiores a lo que se estima necesario para los coches eléctricos, no habría ninguna razón para discutir. Sólo que no es el caso, de hecho, las reservas actuales, incluso creyéndose las estimaciones optimistas, no dan para tanta batería y tanta aplicación.
Sin embargo, en opinión del autor, este límite es difícil que llegue, a diferencia del problema con el Dysprosio, ya que probablemente no se llegarán a necesitar tantas baterías de Litio.
Pasemos ahora al segundo punto de la problemática con la logística. Estrechamente vinculado, por cierto, con las baterías, ya que trata precisamente que el número de vehículos eléctricos (o híbridos) siempre será menor que el número de baterías.
Se trata del asunto del cambio de baterías cargadas por otras la descargada del coche en estaciones de servicio. La problemática con dichas estaciones es amplia y no sólo cubre el cambio de batería de manera rápida, aunque probablemente éste sea el punto más controvertido del momento.
La historia va por el punto en que la baja autonomía de estos vehículos implica que haya más puntos de recarga, a ser posible, rápida, y si encima tienen el sistema de cambio rápido de la batería descargada por otra lista al 100%, pues mejor.
Una empresa californiano – israelí (cómo no), llamada Better Place [33] hizo esta propuesta. Nada nuevo: las carretillas elevadoras de uso común en la industria utilizan esta técnica desde el principio de los tiempos. En la década de los 30 hubo flotas de camiones de reparto en los EEUU que usaban este mismo principio [34]. Sin embargo, la propuesta de esta empresa estaba basada en una estación automática de cambio en menos de 90 segundos, algo parecido a la presentación que hizo Tesla en el mismo sentido [35], aunque nunca nadie haya encontrado todavía estas instalaciones ni haya podido cambiar la batería de su Modelo S de forma automática [36].
Better Place tenía un acuerdo con Renault para montar la infraestructura, pues el único coche que estaba previsto que pudiese hacerlo en el momento de firmar el acuerdo, era el Fluence. Por eso el plan de despliegue empezaba en California, Israel, Francia y Noruega. Los dos primeros son evidentes: los centros de I+D y producción, el tercero también es lógico por el acuerdo, y el último, el interés radicaba en una producción de electricidad a base de barata hidroeléctrica (>98%), muy buenos descuentos en los elevadísimos impuestos de los países nórdicos (que suben el precio de los coches normales bastante por encima del de los eléctricos), y la previsión de ventas de vehículos de este tipo en este país precisamente por esta política impositiva [37].
El desarrollo de esta estación estaba hecho, y ya había varias en producción y funcionamiento, por un coste de medio millón de euros cada mecanismo (más la infraestructura, edificación, permisos). Sin contar con la inversión en baterías de repuesto, mantenidas totalmente cargadas, a la espera de que apareciese algún Fluence para realizar el cambio.
De la misma manera, en España se han puesto gran cantidad de puntos de recarga en gasolineras, con una inversión bastante más baja (unos pocos miles de euros) que además iba acompañada de primas, desgravaciones e incentivos fiscales. Con esto, el ‘problema’ de la autonomía escasa quedaba paliado, esperando que eso animase las ventas de coches eléctricos y redujese la ‘ansiedad de autonomía’ o ‘range anxiety’ [38] que acompaña a los eléctricos.
Sin embargo, la escasa autonomía de los vehículos comercializados implican una red muy tupida, es decir, mucha inversión. Y dicha inversión, aún con incentivos públicos, no se realiza de forma privada si no se ve claramente que haya un futuro, aunque sea a medio plazo [39].
La falta de ventas del Fluence eléctrico, la falta de quórum en general, la crisis económica, y la subida de precios de la electricidad, han hecho que tanto Better Place como otras iniciativas similares, hayan quebrado, abortando todo intento de suavizar el asunto de la autonomía. No sólo eso, si no que muchas de las gasolineras que tenían estaciones de recarga, ante la subida de los costes (fijos, independientes del consumo o uso) de la potencia contratada debido a que muchas tenían estaciones de recarga rápida de decenas de KW, han quitado dichos puntos de recarga.
Sobre todo si tenemos en cuenta que algunas de estas gasolineras no han cargado ni un solo coche desde 2008.
Ni uno.
Retorno económico de 0.0€ sobre la inversión y gasto realizado, aún con incentivos gubernamentales. El batiburrillo de normas y estándares de los conectores de carga tampoco es que haya ayudado, precisamente.
Pero ver el tema de las estaciones de recarga sólo desde el punto de vista de inversión en estaciones automatizadas y/o puntos de recarga, es muy miope, corto de vista. Hay que ver varios puntos más: la cantidad de baterías inmovilizadas que hacen falta para que esto funcione, suponiendo que esto acaba por funcionar.
Eso implica que se tienen que fabricar más baterías que coches que usan dichas baterías. Y encima, de varios modelos, puesto que no sólo de Fluence se van a nutrir las carreteras, supuestamente. Si antes comentábamos que había serias limitaciones en la fabricación de baterías para vehículos eléctricos, este punto implica que necesitamos aún más. Por supuesto, no sería el doble, presumiblemente con un 50% más de  baterías habría más que de sobras. Pero eso implica que la cantidad total de coches con baterías de litio circulando, sería un 33% menor.
Ojo, las carretillas elevadoras y otros aparatos que funcionan con baterías y que tienen precisamente este esquema de funcionamiento, suelen tener entre 3 y 10 packs de baterías para ir cargando y cambiando para cada carretilla elevadora. Estimar que hacen falta sólo 0.5 baterías extra por coche (sin contar la renovación de las mismas) puede ser considerado conservador.
El problema financiero de tener almacenadas decenas de baterías que no se están usando tampoco es moco de pavo. Es un dinero que se tiene que invertir al principio, y que tiene un coste financiero que debe pagarse se usen o no. Este ha sido el principal escollo y la razón de mayor peso para la quiebra de este sistema. Incluso es extensible al mismo propietario del vehículo eléctrico y su batería, sobre todo si se usa leasing o renting, como es el caso del Fluence. Hagas los quilómetros que hagas al mes, se tiene que pagar el alquiler de la batería.
Otro punto espinoso, del que no hay apenas literatura, es el de la logística y distribución de combustibles a las gasolineras actuales. Es espinoso por varias razones. La primera, es porque la logística de distribución de carburantes es costosa, no sólo por el transporte y el personal necesario, sino también porque implica personal atendiendo los surtidores y por ende, unos costes. De ahí que las gasolineras ‘low cost’ que últimamente imperan sean totalmente automáticas, sin personal. Bueno, algo de personal de mantenimiento y supervisión sí que hay, pero una persona puede atender a bastantes estaciones.
Estos costes pueden suponer fácilmente la mitad de los costes de los combustibles. Ojo, costes de funcionamiento de la empresa, no coste directo en nuestro bolsillo. Si analizamos lo que se paga por los combustibles, nos encontramos que más de la mitad son impuestos que van a parar a los gobiernos, no a las empresas de hidrocarburos. De esa mitad, otra mitad (un 25%) son gastos de todo el tinglado necesario para repostar. Estaciones de servicio, mano de obra, distribución, impuestos sobre el negocio (contribución, beneficios empresariales), refinado, beneficios. El precio de la materia prima y sus aditivos es bastante bajo.
Dicho de otra manera: la logística de los hidrocarburos genera trabajo (y grandes cantidades de ingresos para las arcas públicas, y beneficios para unas empresas). Sin embargo, las electrolineras necesitan 0 mano de obra. El mantenimiento es más bajo aún, la distribución es otro punto que trataremos a continuación, la facturación es automática, los impuestos (de momento), reducidos, si no directamente subsidiados, la instalación, mucho más sencilla (no hacen falta depósitos anti explosión).
Un coste menos. Aparentemente ventajoso, pero que reduce la cantidad de trabajo. Y también la cantidad de gastos para las compañías, con lo que el aumento teórico de consumo eléctrico puede ser hasta beneficioso si se hace con energías fósiles, pues la logística es mucho más sencilla y económica, hay menos sueldos e intermediarios, menores necesidades de refino y aditivos. Es decir, si simplemente cambiamos el tubo de escape del coche a la central eléctrica, igual resulta que muchas grandes empresas de hidrocarburos salen ganando en lugar de perdiendo, mientras se pierden puestos de trabajo, e impuestos que tarde o temprano el gobierno querrá recuperar. Así pues, no es de extrañar que muchas empresas energéticas sean a la vez eléctricas y gasistas, puesto que muchas de las centrales eléctricas funcionan con gas (el famoso ciclo combinado).
Sin embargo, visto que, de momento, los sistemas de cambio rápido de batería y las estaciones de recarga ‘clásicas’ en las gasolineras no funcionan, hace falta cambiar de estrategia. Mirar otras soluciones que puedan funcionar.
Hay una que parece ser funcional, posiblemente una de las pocas que hayan visto algún que otro coche eléctrico cargándose: puntos de recarga en centros comerciales y/o zonas de ocio, especialmente restaurantes y cines.
La lógica es sencilla. El proceso de recarga es lento, media hora no son los 5 minutos que uno tarda en llenar el depósito. En esa media hora, o dos horas, uno puede aprovechar para hacer la compra, comer, ver una película, etc. Eso implica que a los comercios, restaurantes, zonas de ocio, les puede parecer interesante poner puntos de recarga, aunque no sean de recarga extra rápida (para reducir los costes por potencia contratada), como reclamo económico. Oferta especial: entrada de cine y recarga de tu coche por sólo 5€. Recarga gratis si compras más de 10€ en productos del súper. Menú diario con recarga incluida. Café aparte.
Sin embargo, ahí aparece el último de los puntos importantes de la logística. El ya mencionado de la distribución eléctrica. Las potencias contratadas. No la generación, que es el tema que se abordará en la siguiente entrada (con escasa profundidad, dada la complejidad del asunto).
Una fábrica o nave industrial grande, una gran empresa, suele tener contratada potencias muy elevadas, del orden de decenas o centenas de KW. Hasta megawatios en algunos casos, con más de un proveedor. Incluso hay consorcios de grandes consumidores de electricidad (fundiciones de aluminio/acero, cementeras, Seat) que tienen por contrato que parar de consumir en caso de necesidad social (apagones, por ejemplo).
Evidentemente, los polígonos industriales y las grandes empresas e industrias, no van a tener ningún problema para poner puntos de recarga para sus automóviles.
Pero resulta que el mayor interés para la producción eléctrica, es incentivar la recarga nocturna o a primera hora de la mañana, para mantener lo más llana posible la curva diaria de producción eléctrica [40].
Eso implica que tanto los edificios residenciales como las zonas comerciales van a tener mayor consumo. Si una finca con una decena de pisos tiene previsto en la actualidad un consumo de potencia de pico de 4.4KW por piso, el total son 44KW que podemos redondear en 50KW sin contamos servicios de alumbrado comunitarios, ascensor, luces del párquing.
Pero si todos los vecinos deciden comprarse un coche eléctrico para cargarlo en el parquin comunitario, entonces hacen falta dos cosas: contadores o puntos de recarga individualizados (hey, que quiero recargar mi coche, y sólo mi coche, que no quiero que el vecino del 4º recargue el suyo en mi contador, a mi costa, por barata que salga la electricidad), y prever un suministro eléctrico adecuado. Si por coste, cada vecino decide que con 4.4KW de potencia de recarga para su coche basta, y sólo hay un coche por piso, entonces hay que duplicar la potencia del edificio, la acometida eléctrica… y el transformador de la subestación, y el tendido eléctrico desde la central hasta la ciudad, de la subestación a los edificios, etc.
Es decir, hay que cambiar, modernizar y reforzar toda la distribución eléctrica de todas las zonas residenciales, y en menor medida, por lo que se ha explicado anteriormente, las comerciales. Eso no es moco de pavo, aunque una demostrada lenta implantación del vehículo eléctrico al menos ayuda a acometer estos cambios. Los montos de dinero involucrados son grandes, muchos dependen del erario público, y más concretamente, de la Red Eléctrica Española. No es para nada una inversión baladí.
En algunos países nórdicos donde hay más implantación de vehículos de esta índole, todo y siendo un porcentaje muy bajo, ya están experimentando problemas de suministro eléctrico en las zonas con las instalaciones más antiguas, que además, al ser centros históricos, suelen ser precisamente las que más incentivadas suelen estar para hacer el cambio [41]. Máxime si la calefacción en esos países es eléctrica (por el bajo precio de la electricidad hidroeléctrica, y la escasa población en países relativamente extensos). Aunque una parte importante de la autonomía del coche eléctrico se vaya a calentar a su conductor y su batería en lugar de a mover el vehículo[42].
Este preciso punto, junto al estudio de la producción eléctrica son la parte más relevante para los gobiernos, siendo la producción eléctrica el auténtico pilar de la electrificación y la conversión del sistema energético de nuestra sociedad a uno renovable. El coche eléctrico sólo representa la posibilidad de electrificar una parte del transporte que consume específicamente derivados del petróleo o gas. De hecho, casi todo el transporte consume en exclusiva derivados del petróleo, y los pocos vehículos que usan gas con coches o algunos autobuses.
La fabricación del mismo mediante sistemas renovables no se ha abordado, sólo se ha analizado someramente desde el punto de vista logístico, para constatar que éste está suponiendo una limitación como mínimo en la capacidad de producción, imponiendo unos ritmos de renovación del parque así como algún posible límite en el total de vehículos producibles.
Recapitulando lo expuesto en este largo texto:
  • Las tierras raras utilizadas en los motores, y en menor medida, en las baterías, dan problemas de precio, y, sobre todo, de suministro, limitando la producción de vehículos híbridos y eléctricos. Es un problema actual.
  • Las reservas de Litio ponen en duda que se puedan llegar a fabricar tantas baterías como las necesarias para cubrir el parque automovilístico actual, mucho menos si se pretende tener más autonomía y además electrificar muchos otros elementos no analizados aún. Sería un hipotético problema futuro, pero que hay que plantearse ahora.
  • La red de estaciones de cambio de batería es totalmente inviable económicamente en la actualidad. La red actual de estaciones de recarga, más económica, sigue siendo escasa, y aún así, no tiene clientes. Es un problema actual, ha sido un problema pasado, y será un problema en el medio plazo.
  • La distribución de la energía eléctrica podría llegar a ser un problema en caso de implantación masiva de vehículos eléctricos. No tanto por las posibles electrolineras, si no, sobre todo, las subestaciones de zonas residenciales. Es un problema actual en según qué países, y eso que el parque aún es reducido. Será uno de los grandes problemas futuros, aunque al menos ya se conoce y está estudiado  por los responsables.
  • Hay efectos secundarios en todo este entramado que no se explican, como la pérdida de puestos de trabajo, y la reducción de gastos para las empresas petroleras, desapareciendo la distribución de combustibles. Es un problema actual, no sólo por el cambio de parque, si no porque incluso las estaciones de servicio de combustibles siguen un camino parecido. Las tasas de paro son una de las mayores preocupaciones de los españoles desde 2008, y van a seguir siéndolo.
  • Uno de los problemas del coche eléctrico es como el problema del huevo y la gallina. No se venden coches porque no hay infraestructura, y no hay infraestructura porque no se venden coches eléctricos.
Hay un dicho castrense que dice que los reclutas y aficionados estudian estrategia. El Estado Mayor del ejército, los generales y los grandes estrategas, estudian logística.
ADDENDA:
Hasta estas líneas, un artículo que se terminó de escribir a mediados de julio de 2014, hace más de dos años en el momento de ampliar la información con estas líneas. Mucho ha llovido, y las premisas no sólo permanecen sino que además han aparecido nuevos datos e informaciones al respecto que complementan estos aspectos, razón de estos nuevos párrafos.
En estos meses, más información se ha ido recopilando e informando. El descenso de precios de las baterías, junto con el descenso de precios de las materias primas, han sido muy parejos, hasta el punto que la caída porcentual es prácticamente idéntica, lo cual, tras varios cálculos del autor, confirma que se ha llegado al límite de mejoras de las baterías hacia 2011, con unos costes de fabricación por materias primas superiores al 80% del coste total de la celda primaria.
Hacia finales de 2015, con el anuncio del Tesla Modelo 3, presuntamente de bajo coste (35000$), Elon Musk dijo que para 2020 necesitaría el 100% de la producción (de 2015) mundial de carbonato de litio (en total, no específicamente de grado batería). Es decir, hay que duplicar la producción en 4 años.
Por esas fechas, coincidiendo con el ‘Dieselgate’, VW anunció también la fabricación de baterías en masa en breve.
El resultado no se hizo esperar: el precio de todas las materias primas necesarias se ha disparado. El cobalto, uno de los elementos usados, ha subido en menos de un año, un 30%. El carbonato de litio, mejor ver la gráfica adjunta.
Si todas las materias primas suben de precio de forma marcada, y sabiendo que Tesla necesita el 100% de producción para 500.000 coches, lo cual representa menos del 0.8% de la fabricación mundial, resulta que para cubrir la demanda actual haría falta multiplicar la producción por 150 veces como mínimo, y eso no sólo no se hace de un día para otro, sino que requiere que los precios sean altos durante años para que se pueda materializar y financiar la capacidad productiva, a la vez que se buscan nuevos recursos, cosa que como ya se ha explicado, está limitado (los salares están todos inventariados, seguramente hinchados, y la roca dura probablemente no sea rentable en el largo plazo ni con estos precios) y además causa problemas colaterales a otros usos de dichas materias primas, como es el caso del cristal usado para los paneles fotovoltaicos.
En resumen de esta adenda, los precios se han disparado, cosa que presumiblemente ningún tamaño de fábrica podrá reducir de ninguna manera (hace décadas que se fabrican millones de celdas, la economía de escala ya está implantada, amén de tener ejemplos que lo demuestran [43]), estos precios además van a durar durante muchos años, y de remate, van a traer implicaciones en otros sectores, con subidas de precios seguras en todos ellos.
Veremos a cuanto salen al final los Model 3, y a qué ritmo se pueden fabricar (y con que calidad, que esto suele redundar en calidades malas, y el Galaxy Note 7 no es el primer caso).
[10] - http://investorintel.com/rare-earth-intel/investorintelreport-lynas-molycorp-go-bankrupt-says-jack-lifton/  
[11] - http://www.nytimes.com/2014/03/27/business/international/china-export-quotas-on-rare-earths-violate-law-wto-panel-says.html?_r=0
[12] - http://www.dailymail.co.uk/news/article-1241872/EXCLUSIVE-Inside-Chinas-secret-toxic-unobtainium-mine.html
[13] - http://www.20minutos.es/noticia/1871323/0/relacion/muertes-cancer/contaminacion-china/  
[13] - http://seekingalpha.com/article/255273-thoughts-on-the-low-pricing-of-rare-earths-in-chinas-domestic-market
[14] - http://seekingalpha.com/article/221923-the-short-term-success-and-long-term-failure-of-the-rare-earth-metals-market
[15] - http://www.theaureport.com/pub/na/the-only-five-rare-earth-elements-that-matter-jack-lifton
[16] - http://en.wikipedia.org/wiki/Dysprosium
[17] - http://en.wikipedia.org/wiki/Lanthanum
[18] - http://www.toyota.com/esq/pdf/Robert_Bryce_Toyota_ESQ.pdf
[19] - http://www.theaureport.com/pub/na/15427
[20] - http://en.wikipedia.org/wiki/Cerium
[21] - http://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode#Phosphor-based_LEDs
[22] - http://en.wikipedia.org/wiki/Yttrium
[23] - http://rareearthinvestingnews.com/9255-rare-earth-recycling-risk-to-sector-or-investment-opportunity.html
[24] - http://en.wikipedia.org/wiki/Bre-x
[25] - http://en.wikipedia.org/wiki/National_Instrument_43-101
[26] - http://www.jorc.org/index.asp
[27] - http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lithium/mcs-2014-lithi.pdf
[28] - http://www.evworld.com/article.cfm?storyid=1826 http://www.meridian-int-res.com/Projects/How_Much_Lithium_Per_Battery.pdf
[29] - http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lithium/450300.pdf
[30] - http://www.amigo-latino.de/indigena/noticias/newsletter_07_11/Public_2_Resum_Proy_Febr_2012.pdf
[31] - http://en.wikipedia.org/wiki/Greenbushes,_Western_Australia http://www.lithiummine.com/lithium-mining-in-australia
[32] - http://www.meridian-int-res.com/Projects/Lithium_Microscope.pdf
[33] - http://es.wikipedia.org/wiki/Better_Place http://en.wikipedia.org/wiki/Better_Place
[34] - http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_electric_vehicle#Golden_age http://www.milburn.us/
[35] - http://www.youtube.com/watch?v=H5V0vL3nnHY
[36] - http://wattsupwiththat.com/2013/12/21/the-tesla-battery-swap-is-the-hoax-of-the-year/
http://www.greencarreports.com/news/1092765_tesla-model-s-battery-swapping-will-it-ever-actually-arrive
[37] - http://www.ibtimes.com/tesla-owners-norway-get-134000-tax-break-which-more-base-price-model-s-1507740
[38] - http://en.wikipedia.org/wiki/Range_anxiety
[39] - http://www.armandobronca.com/porque-el-coche-electrico-no-es-solucion_5293/
[40] - http://www.ree.es/sites/default/files/downloadable/guia_consumo_v2.pdf
[41] - http://www.aftenbladet.no/energi/aenergy/Electric-cars-cause-domestic-trouble-3370672.html#.U6gmArG8xcQ

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