De acuerdo a la Agencia Internacional de Energía (IEA) la venta de vehículos eléctricos se duplicó en el año 2021 respecto a los años previos , alcanzando un nuevo récord de 6.6 millones de unidades. Casi el 10% de los vehículos vendidos en el 2021 fueron eléctricos, esto a nivel mundial representa una acumulación de casi 16.5 millones de unidades, lo cual es el triple de la cantidad de vehículos eléctricos que había hasta el 2018.
Uno de los principales factores para este crecimiento son las políticas de los países que promueven la adquisición de estos vehículos, como: subvenciones, reducción de impuestos, puntos de carga gratuitos, entre otros.
El principal incremento de la adquisición de vehículos eléctricos en 2021, se produjo en la República de China, que se estima que se vendieron en ese año más de 3.3 millones más que en el resto del mundo.
No obstante, el crecimiento de este sector aún presenta barreras importantes, principalmente a los referidos al suministro de baterías, dado que su fabricación requiere minerales escasos como el litio, cobalto y níquel. Solo para tener una idea del precio de estos materiales, el litio en mayo de 2022 llegó a costar siete veces más que a principios del 2021, y ha alcanzado precios históricos en noviembre de 2022.
Actualmente la producción de baterías está concentrada en la República de China y con tecnología de litio, llegando a fabricar casi el 70% de los cátodos y el 85% de los ánodos, los cuales son componentes claves para las baterías.
En el presente artículo, analizaremos las tendencias del mercado de los vehículos eléctricos, las tecnologías predominantes y políticas que promueven la adquisición y desarrollo de los vehículos eléctricos a nivel mundial. Además, veremos de manera general las distintas tecnologías de baterías, y se hará un análisis sobre el futuro de la electromovilidad.
Tendencias y desarrollo de mercados de vehículos eléctricos
El principal mercado actual de los vehículos eléctricos es el mercado Chino, en donde el año 2021 fueron vendidos alrededor de 3.3 millones de unidades más que en el resto del mundo. Este crecimiento viene dado por los grandes esfuerzos de su gobierno para acelerar la descarbonización del sector transporte.
Por otro lado en Europa, se ha incrementado las ventas en un 65% cada año desde el 2020. A pesar de las restricciones de la Pandemia y que en el 2021 la totalidad de autos vendidos fue menor en un 25% respecto al 2019.
Entre los países más destacados para la adquisición de vehículos eléctricos están Noruega, Islandia, Suecia y Países Bajos.
En el caso de Estados Unidos, para el año 2021, alrededor de 630 000 autos eléctricos fueron vendidos, acumulando un total de autos eléctricos en ese país de 2 millones.
Algo importante que mencionar, es la diversidad de la oferta de vehículos eléctricos en el mercado actual, que es 5 veces mayor en modelos de coches respecto al 2015. Actualmente se tienen más de 450 modelos de coches eléctricos. En China actualmente se ofrecen cerca de 300 modelos disponibles, comparados con 184 en Europa y cerca de 65 en Estados Unidos.
Los fabricantes tienen metas ambiciosas respecto a los vehículos eléctricos. Por ejemplo Toyota, uno de los productores más importantes de vehículos, anunció que contará con 30 modelos de vehículos eléctricos y una producción anual de 3.5 millones de vehículos anuales para el 2030. Su división Lexus quiere alcanzar una producción de 100% de vehículos eléctricos para el 2035.
Asimismo, Volkswagen anunció que las ventas de sus vehículos eléctricos estarán por encima del 70% en Europa, y 50% en China y USA; y para el 2040 el 100% de sus vehículos serán de cero emisiones.
En el caso del fabricante Ford, se espera que un tercio de sus ventas vayan a ser vehículos eléctricos para el 2026 y la totalidad de vehículos eléctricos en Europa para el 2030.
Tecnologías de vehículos eléctricos
Al tratarse de una industria emergente y con mucho desarrollo en los últimos años, a la fecha existen varias tecnologías de vehículos eléctricos, cada una denominada con distintas siglas que nos dan información respecto a sus formas de funcionamiento.
Podemos encontrar diferentes tecnologías al hablar de vehículos eléctricos :
Vehículo eléctrico híbrido (Hybrid Electric Vehicle, HEV)
Se caracterizan por tener un motor principal de combustión, junto a una batería y un motor eléctrico que apoya al motor principal en momentos de alta demanda. También pueden operar en modo completamente eléctrico, pero la capacidad de la batería los limita a distancias muy bajas.
Ya que estos vehículos no son enchufables, la batería se carga mediante un sistema de frenado regenerativo y el motor de combustión.
Como ejemplos de HEV populares podemos mencionar al Toyota C-HR y al Honda HR-V.
Vehículo eléctrico híbrido enchufable (Plug In Hybrid Electric Vehicle, PHEV)
Los PHEV funcionan bajo el mismo principio que un HEV, es decir que constan de un motor principal a combustión, junto a un sistema de baterías y un motor eléctrico. La diferencia radica en que las baterías y el motor eléctrico disponen de mayor capacidad, y además se los puede cargar enchufando el vehículo a la red eléctrica. Esto se traduce en mayor flexibilidad y autonomía del vehículo al conducirlo en modo eléctrico.
En el mercado se encuentra gran variedad de PHEV destacables, como ser el Mitsubishi Outlander PHEV, y el Peugeot 308 PHEV.
Vehículo eléctrico de batería (Battery Electric Vehicle, BEV)
Los BEV, también denominados simplemente EV, son vehículos netamente eléctricos, es decir que solamente funcionan con baterías y uno o varios motores eléctricos. Su forma de carga se puede realizar mediante frenado regenerativo, o enchufando el vehículo a la red eléctrica.
Al ser completamente eléctricos, no dependen de ningún combustible fósil para su funcionamiento, por lo que su uso no está asociado de forma directa a la emisión de gases de efecto invernadero.
Los BEV por excelencia y popularidad son los de la marca Tesla, como el Model Y o Model 3. Sin embargo, otros BEV destacables son el Renault Zoe y el Nissan LEAF, que han desplazado a otras marcas en el mercado de vehículos eléctricos para el 2022.
Vehículo eléctrico con pila de combustible (Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)
Este tipo de vehículo difiere en la forma de almacenaje de la energía, ya que en vez de utilizar baterías, utiliza una celda de combustible que genera electricidad a partir de hidrógeno, el cual es almacenado en el vehículo mayormente en cilindros presurizados
Una de las principales ventajas de utilizar hidrógeno es que de esta manera se obtiene vapor de agua como subproducto, por lo que no contamina al medio ambiente. De igual forma, el repostaje de combustible es mucho más sencillo, ya que se eliminan los largos tiempos de carga en los que un vehículo eléctrico debe estar enchufado a la red eléctrica.
Si bien es una tecnología prometedora, tiene varios desafíos técnicos que han ralentizado su desarrollo a comparación de otras tecnologías de vehículos eléctricos principalmente por el almacenamiento de hidrógeno y los costos del uso de esta tecnología. Como ejemplos destacados en esta categoría, podemos mencionar al Toyota Mirai y el Honda Clarity Fuel Cell.
Políticas que promueven el desarrollo de los vehículos eléctricos
Dentro de las principales políticas que se tiene para el desarrollo de los vehículos eléctricos a nivel mundial, una de las más importantes es el apoyo gubernamental para expandir las estaciones de carga para vehículos eléctricos (electrolineras).
Actualmente la mayoría de los propietarios de vehículos eléctricos, realizan la carga de los mismos en sus residencias u oficinas, sin contar actualmente con una red de estaciones de carga que permita dar confiabilidad a los poseedores de vehículos eléctricos.
De acuerdo al IEA, para el 2030 la infraestructura de carga de vehículos eléctricos debe incrementarse en 12 veces, y con una capacidad de instalación a nivel mundial de 12 millones de puntos de carga, de los cuales en su mayoría serán en edificios y en domicilios, con el fin de asegurar que los poseedores de vehículos eléctricos tengan el espacio asegurado de suministro de energía a sus vehículos.
Otras políticas que promueven el desarrollo de los vehículos eléctricos principalmente están basadas en los subsidios o la reducción de impuestos para su compra.
Asimismo, muchos países han desarrollado políticas internas y a nivel regional a través de compromisos gubernamentales para alcanzar hitos específicos sobre la incorporación de vehículos eléctricos en su matriz de transporte. Entre los compromisos más conocidos y más relevantes se tienen a los Acuerdos realizados en las cumbre de las Conferencias de las Partes (COP) o las Contribuciones Determinadas a Nivel Nacional (NDC), los cuales son jurídicamente vinculantes.
Baterías para vehículos eléctricos
Actualmente y a mediano plazo se espera que las baterías de Ion Litio (Li-ion) continúen siendo la tecnología de almacenamiento más importante para los vehículos eléctricos. El sector automotriz en el 2021 ha demandado cerca de 340 GWh de baterías de Li-ion, lo cual es más del doble de lo demandado en el 2020.
Es importante mencionar que la capacidad de la batería promedio de un vehículo eléctrico está alrededor de 55 KWh para el 2021.
La alta demanda de baterías ha generado aumentos críticos en la demanda de metales clave que son utilizados en la producción de éstas. Entre principios de 2021 y mediados del año 2022, los precios del litio aumentaron en algunos casos hasta más de siete veces y los del Cobalto, se duplicaron. Asimismo, los precios del Níquel aumentaron en casi el doble, en el mismo periodo, y en general los precios alcanzados fueron los máximos históricos en la última década.
El futuro de la electromovilidad
Es interesante observar cómo ha ido cambiando el panorama de la electromovilidad en los últimos años. Quedaron lejos aquellos días en los que se veía a los vehículos eléctricos como maquinaria futurística, muy costosa, y para algunos, muy poco confiable a comparación de los tradicionales motores de combustión.
Como pudimos observar, los vehículos eléctricos cada vez son más parte del transporte urbano, y las tendencias de reducción de costos, sumados a los estímulos que varios países brindan para este tipo de tecnologías, harán que esta situación se consolide aún más en el futuro.
A pesar de esto, la industria de la electro movilidad debe superar algunos desafíos clave para poder consolidarse como el medio de transporte del futuro, sobre los cuales discutiremos a continuación:
- Vehículos eléctricos de alto tonelaje: actualmente, la mayoría de la adopción de vehículos eléctricos ha sido enfocada para vehículos de consumo personal. Si se busca lograr una verdadera descarbonización del transporte, se deben lograr muchos más avances en vehículos eléctricos de alto tonelaje para el transporte de carga pesada y de pasajeros.
- Incremento en la fabricación de baterías: la mayor adopción de vehículos eléctricos implica que a futuro existirá una demanda mucho mayor de baterías y de las materias primas para su fabricación. Hemos visto que en el año 2022 muchos de estos materiales batieron precios históricos por su alta demanda, por lo que una mayor oferta de baterías será necesaria para asegurar que se obtengan vehículos eléctricos a precios competitivos. Asimismo, es importante la inversión en investigación de nuevas tecnologías de almacenamiento de carga con el fin de reducir la dependencia de metales y materiales críticos.
- Producción de hidrógeno verde: muchos países han trazado objetivos ambiciosos respecto a la producción y el uso de hidrógeno verde, como un medio más para lograr la descarbonización del transporte. El principal desafío consiste en que las tecnologías para producción de hidrógeno verde siguen bajo estudio y aún son costosas, por lo que queda mucho trabajo por delante para lograr producir este combustible de una forma asequible y en una cantidad lo suficientemente elevada para satisfacer el consumo del transporte.
- Cargadores de vehículos eléctricos bidireccionales. Con el fin de poder intercambiar la energía desde los vehículos a la red eléctrica, resulta interesante instalar cargadores y medidores bidireccionales, de manera que los poseedores de vehículos eléctricos puedan abastecer sus cargas domiciliarias a través de las baterías de los vehículos en horas pico, y de esta manera reducir el costo de consumo eléctrico en este periodo de tiempo.
En resumen
La incorporación de vehículos eléctricos a la matriz de transporte de los países es una realidad, y alcanzará altos grados de penetración en el mediano plazo. Esto es posible ya que muchos países tienen como objetivos descarbonizar totalmente el sector del transporte, y están aplicando incentivos como subsidios, reducción de impuestos y compromisos entre países y políticas internas.
Los vehículos eléctricos presentan varias ventajas respecto a los vehículos convencionales de combustión interna, entre los más relevantes se tiene la reducción de emisiones de gas de efecto invernadero, menor emisión acústica, menor mantenimiento, mayor rendimiento energético, y menores costes de operación.
Sin embargo, todavía hay un camino largo para poder afirmar que la tecnología de los vehículos eléctricos ha alcanzado el grado de madurez esperado, debido a grandes avances que se deben realizar y restricciones que en la actualidad se tienen que superar.
Algunas de las barreras y desafíos para el futuro de la electromovilidad son los costos de las materias primas para la fabricación de vehículos eléctricos, la dependencia de materiales o metales críticos, la falta de suficientes redes de carga para vehículos eléctricos, centros de mantenimiento especializado de vehículos eléctricos, altos costos para adquisición de EVs, además de altas inversiones en investigación para el desarrollo de nuevos sistemas de acumulación de energía.