Degradación de la batería: ¿el mayor temor del coche eléctrico?
La degradación de las baterías y por extensión, su pérdida de autonomía, es una de las grandes preocupaciones de los usuarios que están pensando en comprar un coche eléctrico y una de las principales causas por la que algunos no se han decidido aún a dar el paso. Dada la importancia de este parámetro, queremos profundizar un poco más en cómo se degradan, sus principales factores, soluciones existentes y hacia dónde evolucionará la industria.
QUÉ ES LA DEGRADACIÓN DE UNA BATERÍA
Es la pérdida de capacidad química para retener energía y por lo tanto la merma de su rendimiento y la razón de la pérdida de autonomía con el paso del tiempo. Esto significa que la cifra que homologa un vehículo cuando sale de fábrica será diferente transcurridos unos años. Es idéntico a lo que nos sucede con los móviles. Cuando lo compramos la batería y su capacidad de uso es superior a la que tendrá pasados dos años. Un paralelismo no exacto es la pérdida de potencia de los motores de combustión con el paso de los años.
POR QUÉ SE PRODUCE ESA DEGRADACIÓN
En las baterías de iones de litio de los coches actuales, los ciclos de uso -carga y descarga- van mermando poco a poco la vida de la batería, ya que el litio líquido se va solidificando. Esta reacción química va comiendo el separador entre ánodo y cátodo creando lo que se conocen como dendritas –o cavidades–. Éstas provocan una caída de las prestaciones de la batería y, en casos extremos, un sobrecalentamiento, un corto circuito e incluso una explosión.
La degradación de la batería responde a muchos factores, como el calentamiento que se produce durante la carga y descarga, el exceso de cargas rápidas, el deterioro del la gestión térmica, los factores climatológicos o simplemente de cómo lo utilicemos. En cualquier caso, más rápido o más lento, este desgaste se produce independientemente del uso, al tratarse de un dispositivo químico.
CUÁNTO TARDAN EN DEGRADARSE
Actualmente, la garantía de las baterías está en el entorno de los ocho años ó 160.000 kilómetros con un 70% de la vida útil. Sin embargo, estas cifras de rendimiento pueden mejorar o empeorar dependiendo de los factores comentados previamente, como son su uso, la climatología, etc.
Existen varios estudios que indican que la vida útil de estas baterías de nueva generación, que se montan en los coches de los últimos tres años, están perfectamente capacitados para aguantar no solo ese periodo de tiempo sino más allá de la vida real del propio coche. Para ello apuntan a una serie de factores principales:
- Ratios de degradación son constantes: Permiten un descenso muy paulatino del rendimiento de la batería, haciendo que supere la vida del coche.
- Pérdida media de almacenamiento de energía: Según varios estudios, esta cifra se sitúa en un 2,3% anual, salvo el primer año, que es cuando se pierde más carga, pudiendo alcanzar un 7,5%. Para un vehículo eléctrico con 240 kilómetros de autonomía se estima que los propietarios podrían perder unos 25-30 kilómetros tras cinco años de uso.
- Controlar la gestión de la temperatura de las baterías favorece a una degradación más lenta de las mismas
- Uso de reguladores de potencia: Los vehículos equipados con este dispositivo consiguen alargar la vida útil de las baterías.
- No existe una relación directa demostrada científicamente que afirme de manera rotunda que un mayor uso del vehículo implica una mayor degradación de la batería. Puede ser un factor que afecte, pero existen casos documentados de coches eléctricos con más de 200.000 kilómetros con una vida útil de la batería superior al 80%.
- Los vehículos que circulan en entornos de temperaturas extremas de frio o calor, muestran una mayor degradación de la salud de las baterías. Como os comentábamos en nuestro artículo de coches eléctricos en invierno y cómo sacar el mejor partido a la batería, ésta puede, en ciudades como Madrid, reducir su rendimiento en un 20% aunque en otros lugares puede alcanzar hasta el 40%, especialmente en las generaciones más antiguas.
- El uso de cargadores rápidos de Corriente Continua no acelera especialmente los procesos de degradación de la batería, aunque como siempre, es recomendable usar este sistema sólo para viajes y aprovechar la carga lenta para el día a día.
REDTOP: PREDICIENDO LA VIDA ÚTIL DE LA BATERÍA
Esta es la denominación que recibe un programa pionero y que nos llega de Reino Unido. Liderado por la compañía londinense de análisis de baterías Silver Power Systems, su objetivo es poder hacer clones virtuales de las baterías de vehículos eléctricos para predecir su vida útil. Esto, que hasta ahora se hace en laboratorios, permite, a través de modelos matemáticos, emplea ahora datos del mundo real que vienen de vehículos rodantes.
Para poder obtener esta información, SPS emplea los datos de dos compañías: Por un lado, London EV Company, propiedad del grupo chino Geely, ha recopilado información de medio centenar de taxis en un plazo de nueve meses con más de 500.000 kilómetros acumulados. Por el otro encontramos a Watt EV Company, que ha facilitado información sobre degradación de la batería de su nuevo deportivo eléctrico.
El Imperial College de Londres y el Advanced Propulsion Centre también se han unido a esta iniciativa para crear un ecosistema de empresas que pongan en común sus datos. De esta manera, los ingenieros disponen de información más precisa con la que mejorar sus diseños y los fabricantes dar garantías más ajustadas. También ayuda a las compañías aseguradoras a dar mejores valores residuales, incluso a futuro.
CALIFORNIA PIONERA EN LA LEGISLACIÓN SOBRE SU DURACIÓN
A falta de un consenso acerca del tiempo que han de durar las baterías de los coches eléctricos, las autoridades de California han decidido regularlo por ley. En la actualidad no existe, ni en Estados Unidos ni en el mundo, una reglamentación que facilite el conocimiento del estado del vehículo y sus derechos no solo a los conductores, sino también a quienes los reparan.
Así, en el marco de la Advanced Clean Cars II, la Junta de Recursos del Aire de California –CARB– presentó, por primera vez, una serie de disposiciones para definir por ley el estado de la batería en este tipo de vehículos. Según explican "estas nuevas normas son necesarias dada la importancia que tiene la durabilidad y la fiabilidad de la batería para los usuarios y para que consigamos un objetivo de ventas en vehículos ligeros eléctricos del 80% para 2035".
La nueva normativa, que sería de aplicación a partir de 2026, requiere que la batería de los coches eléctricos mantenga el 80% de su autonomía homologada mediante el ciclo de pruebas certificado durante 15 años ó 150.000 millas – el equivalente a 241.400 kilómetros-.
Recordemos que a día de hoy la garantía de las mismas es de 8 años ó 160.000 kilómetros, pero con un 70% de vida. Esta norma también afectaría a los vehículos alimentados por pila de combustible, que deberán mantener el 90% de la potencia.
El borrador de la norma de la CARB, también contempla la divulgación explícita de estos umbrales y una "métrica del estado de salud de estos dispositivos, clara y legible por el cliente". El parámetro a utilizar sería el estado de salud –SOH– de la batería, que no hay que confundir con el SOC, o estado de carga.
Según David Reichmuth, ingeniero senior del Clean Transportation Program at the Union of Concerned Scientists, la propuesta de CARB sirve para proteger al consumidor y garantizar los objetivos ambientales. Al fabricar un vehículo se produce un aumento de emisiones en comparación con uno de gasolina, pero éstas se compensan con bastante rapidez durante el uso: "Cuanto más tiempo usemos ese automóvil eléctrico, más ahorros podremos acumular".
El organismo californiano quiere asegurarse de la capacidad que retiene la batería de los vehículos eléctricos en cualquier punto de su vida útil, para que los consumidores "no tengan preocupaciones a la hora de reemplazar un vehículo de gasolina y comprar un vehículo eléctrico de segunda mano".
Por su parte Europa también estudia diferentes vías para asegurar una vida útil superior a la que disponen actualmente los vehículos para poder facilitar la transición a la movilidad de cero emisiones que se quiere conseguir en el año 2050.
LA BATERÍA DEL MILLÓN DE MILLAS
Si a día de hoy no es común ver nuestro parque automovilístico con más de medio millón de kilómetros, más allá de los transportistas, taxistas y comerciales; ahora el mundo eléctrico pretende crear baterías que duren, mínimo, un millón de millas o lo que es igual, 1,6 millones de kilómetros.
Ya en 2018, Elon Musk, fundador de Tesla, afirmaba que trabajaban en una batería que alcanzase esa cifra, para lo que contaban con la colaboración del físico canadiense Jeff Dahn. A finales del año pasado este científico aseguraba que es posible alcanzar 10.000 ciclos de carga y descarga, lo que permitiría una vida útil de más dos millones de millas, es decir 3,2 millones de kilómetros.
Con esta misma ambición, el fabricante chino CATL aseguró en 2020 que estaba preparado para producir un paquete de baterías con una duración de 16 años o dos millones de kilómetros, algo realmente llamativo.
Por su parte, Tim Grewe, director global de electrificación y baterías de General Motors también cree que es posible acercarse a esa cifra, de hecho, ya tiene en marcha una serie de proyectos de I+D, que se irán implementando con el tiempo, y que tiene como objetivo acercarse a esa cifra gracias al empleo de nuevos electrolitos, ánodos sólidos de metal de litio, químicas sin cobalto y nuevos separadores.
En el otro lado de la moneda encontramos a BMW que dice 'basta' a la autonomía de los coches eléctricos como te comentábamos en otro artículo hace unos días. En palabras de David Ferrufino, máximo responsable del BMW i4, ha asegurado que "el techo lógico en cuanto a la autonomía de los coches eléctricos ha de ser de 600 kilómetros. No es un objetivo para nuestros coches eléctricos alcanzar una autonomía de 1.000 kilómetros, ni siquiera para vehículos que puedan afrontar con garantías viajes largos por su tamaño".
En un plano mucho más cercano en el tiempo, hace unos días y anticipándose a las legislaciones futuras, Toyota presentaba el bZ4X, que anuncia una vida útil del 90% o 10 años.
CERTIFICADO DEL ESTADO DE LA BATERÍA
A principios de este año 2021, Renault lanzaba Mobilize, una división centrada en los servicios relacionados con la movilidad y la energía. Ahora añade además la posibilidad de generar un certificado de batería para los coches eléctricos de Renault y Dacia. Esta aplicación permite a los propietarios de este tipo de automóviles conocer la capacidad energética restante de su batería directamente en su smartphone y en internet. El punto fuerte es que este documento, que se puede imprimir, sirve como certificado de vida útil de la misma lo que incrementa el valor residual y acelerar la velocidad de venta de los coches eléctricos de ocasión. Así, el comprador tendrá transparencia en aspectos como el estado de degradación de la batería mediante una medición oficial.
La aplicación se encuentra disponible en MY Renault para los clientes particulares, en EASY CONNECT for Fleet para las empresas y próximamente en MY Dacia, de momento, sólo para el Spring.
Los datos para el certificado proceden del BMS –Battery Management System– de las baterías o se calculan fuera del vehículo a partir de los datos de rodaje y de carga. Por ejemplo, si para una batería de 40 kilovatios hora, el SOH es del 94%, significa que su capacidad residual es de 37,6 kilovatios hora.
Actualmente este certificado está disponible para Renault ZOE, la Renault Kangoo de 33 kilovatios hora y Twingo ZE; aunque se extenderá a futuros vehículos eléctricos e híbridos enchufables de Renault y Dacia.
