Watts to Wheels: por qué la innovación en baterías para vehículos eléctricos es clave para desencadenar una revolución renovable

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Fuente: https://www.irena.org

Aumentar la adopción de vehículos eléctricos (EV) es una parte fundamental para acelerar la transición energética basada en energías renovables y llevarnos al camino de 1,5 ° C. La adopción de vehículos eléctricos tiene el potencial de reducir las emisiones mediante la sustitución de vehículos basados ​​en combustibles fósiles, pero también permite la flexibilidad en el sistema energético que permite la integración de una mayor producción renovable que permite una mayor reducción de emisiones. Según el Escenario de 1,5 ° C de IRENA, se espera que la cantidad de turismos eléctricos aumente a 360 millones para fines de 2023 y a 2100 millones para 2050. La transición está siendo impulsada por las prohibiciones planificadas sobre las ventas de nuevos vehículos que funcionan con combustibles fósiles. , objetivos de emisiones netas cero, políticas climáticas y otras regulaciones impulsadas por la contaminación.

Hay, sin embargo, barreras importantes. Por ejemplo, en el Escenario de 1,5 ° C, la infraestructura de carga eléctrica requeriría una inversión acumulada de 9 billones de USD hasta 2050. Pero el mayor limitador es la tecnología de baterías. Movilizar tal cantidad de recursos requiere la adopción del enfoque de innovación sistémica que involucra a todos los actores a lo largo de la cadena de valor de los vehículos eléctricos, incluida la tecnología y la infraestructura, el diseño del mercado, la planificación del sistema y los modelos comerciales.

Una innovación clave es convertir esas baterías sobre ruedas en sistemas de almacenamiento de energía que pueden permitir que más electricidad eólica y solar fotovoltaica se integre en las redes eléctricas. Esta innovación abre un poderoso círculo virtuoso, donde se puede integrar más electricidad renovable en las redes eléctricas mientras se utiliza esa electricidad limpia para alimentar los vehículos eléctricos, un escenario realmente beneficioso para todos.

En este sentido, la provisión del sistema a través de estrategias de carga inteligente de vehículos eléctricos se identifica como una de las innovaciones clave para facilitar la adopción de vehículos eléctricos y proporcionar flexibilidad al sistema. California (EE. UU.), una de las regiones líderes a nivel mundial en la transición a los vehículos eléctricos y de cero emisiones, ya ha adoptado esta innovación como parte de su estrategia de electrificación inteligente. Hoy en día, California está implementando carga tanto unidireccional como bidireccional y varios proyectos y pilotos están probando la integración de la red de vehículos. El operador de sistema independiente del estado (CAISO) está permitiendo que los vehículos eléctricos participen como un recurso de respuesta a la demanda en el mercado mayorista de energía de California. Paralelamente, la Comisión de Servicios Públicos de California diseñó nuevas reglas que permiten un despliegue más rápido de los recursos de energía distribuida, incluyendo baterías solares y detrás del medidor, y carga V2G bidireccional con un código de red V2G. Todo esto representa un ejemplo exitoso de la aplicación del enfoque de innovación sistémica para lograr una electrificación inteligente del sistema energético.

Centrándonos ahora en la dimensión tecnológica, es necesario que haya grandes avances en la innovación de baterías para que se produzca la revolución de los vehículos eléctricos, aunque es evidente que se están logrando avances. Las baterías para los vehículos eléctricos nuevos ya ofrecen una buena autonomía, con los modelos de mejor rendimiento que ofrecen 800 km, y algunas baterías se pueden cargar en una hora. Al mismo tiempo, los precios se han reducido drásticamente, de 1200 USD/kWh en 2010 para las baterías de iones de litio a 132 USD/kWh en 2021. La prioridad sigue siendo reducir costes, aumentar la autonomía y acortar los ciclos de carga.

Sin embargo, un mayor progreso requiere innovación. Los esfuerzos de investigación actualmente están dirigidos a mejorar el rendimiento, incluida la energía y la densidad de potencia, la seguridad, el envejecimiento, los tiempos de carga, el envejecimiento y el costo. Pero existen compensaciones complejas entre esas propiedades, y mejorar un criterio generalmente resulta en el deterioro de al menos otro: el dilema del rendimiento de la batería. Por ejemplo, una innovación que mejora la densidad y el costo de la energía se produce a expensas de la densidad de potencia, la seguridad y el envejecimiento cíclico.

Este dilema no es el único desafío. Como la mejora del rendimiento impulsa el rápido crecimiento de las baterías EV.

La extracción y eliminación inadecuada de estos materiales puede conllevar importantes peligros para el medio ambiente y la salud. Actualmente, no todos los minerales se reciclan debido a vías tecnológicas e incentivos económicos. En resumen, el número cada vez mayor de vehículos eléctricos podría muy bien agravar el daño ambiental causado por la minería y los desechos de baterías, a menos que se amplíen los programas de reciclaje y se aborden varios desafíos de manera rápida y adecuada.

Una vez más, la innovación, junto con la legislación y la regulación, es uno de los caminos clave hacia el éxito. La innovación en el reciclaje de baterías significa que las tasas de recuperación de níquel y cobalto rondan el 95 % en las plantas de reciclaje, mientras que las de litio, manganeso y grafito (con impurezas) han alcanzado alrededor del 95 %, y la tasa de recuperación es de hasta el 99 % en pruebas de laboratorio. .

Estos son solo algunos de los desafíos que los gobiernos, la academia y el sector privado deben superar si los sectores globales de energía y transporte quieren descarbonizarse de acuerdo con el escenario de 1,5 ° C.

Si está interesado en obtener más información sobre la innovación de vehículos eléctricos y la relación entre los materiales críticos y las baterías de vehículos eléctricos, habrá una sesión en la próxima Semana de la innovación de IRENA , titulada Materiales críticos en baterías de vehículos eléctricos.

La Semana de la Innovación se lleva a cabo en el período previo a la COP28. Reúne a líderes, expertos, representantes de la industria, académicos y legisladores para discutir innovaciones de vanguardia que pueden apoyar y acelerar la transición energética global. Para solicitar una invitación, por favor haga clic aquí .

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