Corespondencia con los lectores: el coche eléctrico es un grave error.

   Queridos lectores,

    El comentarista Alb, llegado desde la web de Crisis Energética, ha levantado recientemente cierta polémica referente a las estimaciones que en su día hice sobre el coche eléctrico; en particular me reprocha que mis afirmaciones son gravemente erróneas. Dado que toda la discusión me parece bastante del interés de los lectores de este blog, he creído interesante darle cierto realce. No reproduzco aquellos comentarios de Alb que ya he respondido en aquel post ("El coche eléctrico, un grave error"), los cuales también son muy interesantes y por eso a ellos remito a los lectores. Me centraré sólo en los dos últimos, los cuales reproduzco verbatim en lo que sigue (las faltas de ortografía son todas suyas):

    Me he leido el articulo de Jack Lifton y he visto que tiene enormes errores que has pasado por alto ya que apoyan tus prejuicios.

En el articulo Jacka Lifton afirma:
"At that meeting the technical managers of both companies agreed that a figure of 1 kilogram of lithium, calculated, as I recall, as metallic weight equivalent of lithium, per kilowatt hour of battery storage capacity was correct, in general and on average, for the production of RSBs for the electrification of vehicles. Therefore it is obvious that the battery pack for the Chevrolet Volt, extended range, plug-in hybrid, which has been announced to utilize a 16 kWh lithium-ion technology RSB will require 16 kg of lithium to build."

Tu recoges este dato sin cuestionarlo:
"la cantidad de litio que se necesita para un coche semi-eléctrico como el Chevrolet Volt (que es de 16 kilogramos)"

Siento que mis mensajes se vuelvan pesados con tantas citas, pero espero evitar que me acuses de atribuirte afirmaciones que no haces.

Bien... la relacion 1Kwh-1Kg litio es incorrecta.

Veamos, la bateria del Chevrolet Volt, pesa 170Kg y tiene una capacidad 16kwh.
Es del tipo LiFePO4. Lo que significa que el catodo esta formado entre otras cosas por este compuesto.
Suponiendo que toda la bateria fuese el catodo,(no hubiera carcasa, electrolitos, anodo, conectores etc),la cantidad total de Litio seria de 6,7Kg. Es decir el maximo teorico es de 1kwh-0,42kg

Pero como no toda la bateria es catodo, la cantidad de litio es menor.

En el informe "The Trouble With Lithium " https://selectra.co.uk/sites/default/files/pdf/lithium_shortage.pdf se da la cifra de 0,3Kg litio/kwh.

Por otra parte Nissan afirma que la bateria de su Nissan Leaf EV,de 24Kwh contiene solamente 4 kg de litio. Es decir 0,17kg Litio/kwh.
Aunque teoricamente es posible, no creo que sea cierto.

Volviendo al Chevrolet volt tiene como mucho 5kg de litio metalico o 30kg de carbonato de litio.

En el 2003 la demanda de litio era la mitad de la actual, y el precio de carbonato de litio estaba entorno a 1,5$/kg. A este precio y con tan poca demanda las reservas economicamente explotables eran muy pocas.

En la actualidad el precio se ha disparado hasta los 6$/kg lo que ha aumentado enormemente las reservas economicamente rentables. A este precio ya es rentable explotar las reservas de Bolivia y otras muchas.

A 6$/kg, el precio del Litio del Chevrolet Volt es de 180€.

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"Si yo te afirmara categóricamente que las cosas serán inexorablemente de una tal manera u otra, entonces sería un dogmático. No lo soy; soy un científico."

El titulo de esta entra es:
"El coche electrico, un grave error"

Y en el afirmas:
"De hecho, en la discusión de las políticas de la UE se plantean producciones de decenas de millones de coches anualmente para poder remplazar la flota actual en un plazo razonable, pero sabemos que eso no pasará en ningún caso."

Afirmas categoricamente que no es posible el desarrollo del coche electrico.
¿Como puedes estas tan seguro que no pasará en nigun caso?

En unico argumento que dar en este articulo, es que no hay litio suficiente y luego dices que no puedes hacer predicciones sobre cual será la produccion de litio.

Si no sabes cual será la produccion de litio, ¿Como puedes afirmar categoricamente que no es pasará en ningun caso?

Ademas, te recuerdo que el litio no es el unico metal empleado en bateria, tambien Zinc, Niquel, Covalto, etc... no se puede concluir la imposibilidad del desarrollo del coche electrico basandose solamente en el Litio.

Yo no se si el coche electrico va a tener exito. Y no he entrado en el debate sobre si es conveniento o no apoyar el desarrollo del coche electrico.
Solamente digo, que el litio no supone una limitación al desarrollo del coche electrico.

El litio es un metal muy abundante en la tierra, es muy sencillo de extraer y existen enormes reservas que apenas se han explotado porque hasta ahora tenia muy pocas aplicaciones.


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   Analizando sus comentarios, encuentro que lo que dice en el primero tiene algunos elementos razonables; sin embargo, el segundo es completamente falaz. Veamos por qué:

    En el primer comentario, se hace un silogismo sofista: "Lifton comete graves errores, yo uso datos de Lifton, luego yo cometo graves errores". A ver.

    Hay una diferencia abismal entre lo que uno proyecta y prueba en un laboratorio, y lo que luego funciona a escala industrial. Seguramente en un prototipo de laboratorio uno puede conseguir densidades energéticas de 0.17 Kg por cada Kwh, y no discuto que el potencial teórico de una batería de litio con cátodo de LiFePO4 sea de 0.3 kg/Kwh. Sin embargo,  en un coche real los requerimientos generalmente implican bastante más. Quizá no, no lo sé; es igual, quedémonos con esos 0.3 kg/kwh. A Alb esta diferencia cuantitativa le parece "un grave error", por subestimar la densidad energética de las baterías de litio en un factor 3.3. Sin embargo, eso cambia muy poquito las cosas.

    En el post original se ha usado el contenido de litio del Volt, estimado en 16 Kg, para calcular que se pueden producir como 1.5 millones de coches al año, acaparando toda la producción actual de litio. De acuerdo con el argumento bastante razonable de Alb resulta que, en realidad, con 5 Kg la cosa va que chuta, con lo que se podrían llegar a producir unos 5 millones de Chevrolet Volts al año. Cantidad en todo caso que se queda bastante lejos de las decenas de millones de coches que se producen cada año en el mundo, con lo que el cuello de botella persiste hasta que no se aumente, y mucho, la producción de litio. Por otro lado, si las reservas se agotaran técnicamente en 10 años, esto daría lugar a 50 millones de coches, en vez de los 15 de los que se hablaba en el post. Comparado con los casi 1.000 millones de coches que hay en el mundo esta cantidad continúa siendo ridícula (es sólo el 5%). El "grave error" que Alb considera que se ha cometido es, simplemente, una diferencia cuantitativa, que no cambia el resultado cualitativo. He de decir, con todo, que es importante ser lo más preciso posible, y en ese sentido le agradezco a Alb que me destaque este error en la densidad energética de la batería del Chevrolet Volt.

    Volviendo sobre la cuestión de los "prejuicios que yo tengo" (en otro momento discutiremos sobre el tono de los comentarios de Alb), tengo que decir que veo razonable que la densidad energética de las baterías de litio experimenten una mejora durante los próximos años. Me parece bastante probable que esta densidad se pueda duplicar, si la sociedad no colapsa antes, en los próximos 5 a 10 años, y que incluso se pudiera llegar a triplicar. Los expertos consideran difícil ir más allá de eso (no lo digo yo, lo dijo Rafael Moliner en esa charla a la que asistí; pero a Alb no le gustan ese tipo de eventos). Así pues, cuando las baterías de litio alcancen esas densidades energéticas en 10 años se podría cubrir con Chevrolets Volt hasta el 15% del parque automovilístico mundial (aún insuficientes coches para la OCDE), a un ritmo de 15 millones de coches, o el 1.5%, cada año. Si, por otro lado, en la línea de las discusiones previas y tomando las previsiones más optimistas de la USGS (que al menos saben distinguir reservas de recursos), las reservas económicamente recuperables (descontando las de Bolivia) son 10 veces superiores a las que se daban en el post, y  por tanto se podría conseguir el sueño de abastecer el mercado mundial de coches con Chevrolets Volt. Hasta aquí las buenas noticias.

    Sin embargo, las cosas no son tan sencillas, ni tan bonitas. En primer lugar, se ha de hacer notar que el Chevrolet Volt no es un coche puramente eléctrico, como se indica en el post. Este coche lleva un pequeño motor de explosión, que funciona con combustible convencional, y que entra en funcionamiento a su par óptimo, 2500 rpm; de esa manera, se consiguen consumos muy bajos, de alrededor de 1 litro a los 100 Km bajo condiciones de conducción óptima. Esto no evita que el Volt sea más bien un coche híbrido, y encima con pocas prestaciones respecto a los coches actuales (escasa autonomía, menor aún si usas el A/C o la calefacción). Reducir el consumo de combustible en un factor 4 o 5 respecto al actual está bastante bien: los coches privados consumen el 25% de todo el petróleo, esto es, unos 20 millones de barriles diarios; si pudiéramos substituir de golpe todos los coches por Volts (cosa imposible) ahorraríamos hasta 16 millones de barriles diarios, más que el desfase de oferta-demanda previsto por Sweetnam o el Ejército Americano para 2015. El problema es convencer a los usuarios de que se compren un coche mucho más caro y con menos prestaciones. Simplemente, esto no va a suceder, incluso aunque se produjeran muchos Volts, por una razón fácil de entender: cuando los precios de los combustibles suban, todo subirá, las familias dispondrán de menos renta (ya pasa ahora) y no se podrán permitir comprar un coche que, además, percibirán como bastante peor que el que ya tienen, salvo por el consumo. El comentario de Alb sobre el precio del litio metálico es bastante irrelevante, puesto que no es este precio el que hace caras las baterías, sino su fabricación casi artesanal.

    Por otra parte, aunque esos futuribles Volts de última generación (con baterías, no olvidemos, 3 veces mas densas energéticamente que las actuales) podrían compensar el bache de producción de petróleo de aquí a 2015, si pudiéramos producir los 1.000 millones de coches necesarios en 5 años, sin embargo no lo harían de 2015 a 2020, con lo que en el plazo de otro lustro se debería pasar a un coche completamente eléctrico. Aquí, las necesidades de litio sin duda se dispararían; dejo a beneficio del lector estimar de cuánto. Yo me malicio que, dada la enorme diferencia de densidad energética de la gasolina respecto a la de la batería de litio, el litio extra necesario podría ser fácilmente un orden de magnitud superior. Sin embargo, hay un límite a la cantidad máxima de peso de las baterías para que las cosas sean prácticas: los coches ya se hacen muy ligeros, y se tendrían que volver a los diseños de los primeros coches eléctricos (incluyendo sus velocidades punta y aceleraciones), allá por los albores de la industria automovilística, si se quiere que el peso del vehículo sea razonable. Otrosí, fíjese el lector que se habla siempre del coche eléctrico, pero nunca del camión eléctrico, la excavadora eléctrica o el coche de bomberos eléctrico. Simplemente, porque es imposible propulsar estos vehículos con esta tecnología; no lo es ahora, ni lo será nunca al decir de los expertos (de nuevo, Rafael Moliner dixit).

    Antes de pasar a discutir la cuestión de la producción, quiero sacar a colación la cuestión clave de la histéresis, de la cual se habla muy poco. Las baterías del coche eléctrico, como cualquier otra batería, sufren un proceso de degradación con los ciclos de carga y descarga, de manera que la capacidad de la batería va disminuyendo progresivamente. Dependiendo del dispositivo, puede admitir entre 500 y 2.000 ciclos de carga/descarga completos antes de que la batería se vuelva completamente inutilizable, aunque en la práctica antes de la mitad de esos ciclos la capacidad habrá disminuido tanto que el dispositivo ya no se usará (como los móviles) o se usará conectado permanentemente (como los portátiles). En el caso de los coches eléctricos, se estima que pueden perder entre un 20 y un 50% de su capacidad de carga (según el tipo de utilización que se le dé) solamente durante el primer año de uso. Hasta ahora, la lentitud de las recargas evitaba que el coche fuese frecuentemente recargado, limitando a una al día las cargas totales; sin embargo, la introducción de puestos de media tensión, que aseguran la carga completa en pocos minutos, y eventualmente el uso de grafeno en las baterías para mejorar espectacularmente la velocidad de carga incluso con tensiones domésticas, favorecerá que se hagan varios ciclos de carga en un mismo día, acelerando la histéresis. Haber pagado un montón de dinero para que al cabo de un año la autonomía de tu coche sea sólo la mitad no parece un gran negocio. Es por ello que el modelo de negocio que Renault intenta implantar es el del alquiler de las baterías (con una módica cuota mensual), y que incluso en algunas electrolineras el coche se deshaga de su batería y se le monte una nueva. No es mala idea, ya que así se favorece el necesario reciclaje del litio; el problema es que el proceso de recuperación de litio para hacer nuevas baterías es energéticamente muy costoso, y eso de nuevo casa mal con un ambiente de poca energía disponible. Para terminarlo de agravar todo, el modelo de smart grid basado en coches eléctricos supone externalizar el coste de las baterías necesarias para estabilizar la red a los propietarios de los coches, que verán cómo sus baterías sufren mayor histéresis. Es muy dudoso que este modelo de gestión de la red eléctrica pueda funcionar.

    Vayamos ya con el segundo comentario de Alb. En primer lugar, toma el título de mi post como una indicación de afirmación categórica. Bien, el coche eléctrico es, y sigue siendo, un grave error. Lo es desde el momento que los esfuerzos de la sociedad están dirigidos a mantener un modelo de movilidad insostenible y costoso, cuya viabilidad está comprometida por la carencia de energía. Porque, al margen de las objeciones técnicas planteadas en el post original más la revisión de las mismas que acabo de hacer ahora, hay un punto que nadie aclara, y nadie quiere aclarar: ¿de dónde saldrá tanta energía? La energía para fabricar tanto coche, la energía para cargarlos y la energía para el imprescindible reciclaje. Decir que vendrá de las renovables es hacer un brindis al sol, ya que una mera evaluación del potencial renovable doméstico te indica que tal cosa no es posible; y un despliegue mundial para aprovechar las ubicaciones energéticamente más provechosas requiere un grado de concertación política difícil de conseguir. Está, además, la cuestión de los plazos: en un mundo en crisis económica el capital para las inversiones necesarias de hace escaso, y a medida que la crisis se agrava se hace más escaso aún.

    Respecto a mi frase:

"De hecho, en la discusión de las políticas de la UE se plantean producciones de decenas de millones de coches anualmente para poder remplazar la flota actual en un plazo razonable, pero sabemos que eso no pasará en ningún caso."

          lo que significa es que en ningún caso se producirán decenas de millones de coches anualmente, no que no se pueda seguir desarrollando el coche eléctrico, como Alb parece entender. No se producirán porque la producción de litio está actualmente constreñida, y aunque es previsible que de las 27.000 toneladas de litio metálico anuales actuales se pueda pasar a 30.000 o 35.000 durante el próximo lustro, ésto es aún insuficiente para permitir un aumento del parque automovilístico del orden de magnitud deseado, de tanto más que el litio es necesario para las baterías de otros dispositivos (ordenadores, móvies, i-Pads y toda la gadgeteria electrónica) y la competencia por él será dura. Referente a uno de tus comentarios, no hace falta saber exactamente cuál será la producción de litio dentro de los próximo años para saber que una cosa es imposible, de la misma manera que no hace falta saber cuál es la autonomía exacta de un coche de gasolina actual para saber que con un litro no podrá recorrer mil kilómetros. Volviendo a la discusión de los usos de litio, de hecho, y viendo cómo evolucionan las ventas de coches en Europa, creo que está claro que la caída del consumo por culpa de la recesión hace inviable económicamente el despliegue masivo del coche eléctrico en este momento. Como esta crisis no acabará nunca, las condiciones actuales son un natural killer para el coche eléctrico e incluso para la industria automovilística; si no hay un cambio de rumbo rápido yo esperaría ver algunas grandes automovilísticas cerrar todas sus fábricas (o casi) durante los próximos dos años.
  
    Respecto al uso de otros metales para las baterías, ya se ha comentado en otro momento, y no quiero extender más por hoy. En todo caso, de nuevo Rafael Moliner tenía claro que es o litio o nada. Las baterías de Zinc-Aire podrían tener cierto sentido, aunque eso es usar el Zinc como combustible, no lo olvidemos.

    Y llegamos a la última frase, que dice:


El litio es un metal muy abundante en la tierra, es muy sencillo de extraer y existen enormes reservas que apenas se han explotado porque hasta ahora tenia muy pocas aplicaciones. 
 

    Bien, en realidad este razonamiento es bastante erróneo. El litio tiene cierta abundancia, pero no es muy abundante en la corteza terrestre; mayoritariamente proviene de colisiones de meteoritos, y su concentración es muy difusa. No es sencillo de extraer, ya que típicamente se tiene que hacer precipitación de salmueras, y eso lleva mucho tiempo. No hay enormes reservas sin explotar; puede haber recursos, pero no tanto reservas, como también se ha comentado arriba. No sé si Alb entiende la diferencia, ya que en un comentario anterior le hice ver que en una referencia que me daba el autor calculaba los recursos, y no las reservas, y no contestó a mi comentario. En cuanto a que hasta ahora no se había explotado apenas, la tecnología de ión-litio lleva unos diez años en comercialización, y bastante más en desarrollo, y eso ha hecho que las explotaciones estén bastante desarrollados. La industria extractiva del litio no ha llegado a su madurez, bien es cierto, pero de ahí a decir que "apenas se ha explotado" media un abismo.

    Por acabar este post tan largo (me ha cundido el viaje de hoy en el tren) destacar una cuestión vital que subyace en mis cada vez más frecuentes discusiones con Alb, y que explica la falta de entendimiento entre él y yo: en la gestión de las crisis el principio que conviene es el de precaución, no el de garantía. El próximo post irá de eso.

    Salu2,
    AMT