Estos son los materiales clave para el coche eléctrico y las energías renovables
11 min. lectura
Publicado: 04/06/2024 10:18
Nuevas tecnologías energéticas: Conoce los metales clave para un futuro más limpio
El cambio del paradigma energético supondrá no solo sustituir los coches con motor de combustión por coches eléctricos, sino también dejar atrás las fuentes de producción eléctrica fósiles por las renovables. Un enorme reto que necesitará una serie de metales, minerales y demás componentes que darán forma a un futuro más limpio, sostenible, y con mayor seguridad energética y económica para espacios fuertemente dependientes energéticamente como Europa.
El listado de componentes que serán necesarios para afrontar esta transformación energética abarcará buena parte de la tabla periódica, lo que supondrá tener que poner en marcha nuevas minas, plantas de procesado, pero también desarrollar una potente industria de reciclaje para sacar el máximo partido al titánico esfuerzo que estamos empezando a hacer.
Materiales clave para la transformación energética
1. Litio
El litio es un metal crucial en las baterías de litio, actuando en ambos electrodos, ya que su movimiento durante la descarga y recarga genera corriente eléctrica.
Ofrece un alto potencial electroquímico y bajo peso atómico, lo que permite fabricar baterías con una alta densidad energética y bajo peso, fundamental en aplicaciones que van desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos.
Según la AIE, cada coche eléctrico requiere 8,9 kg de litio. Este tipo de baterías también son las más utilizadas para los sistemas de almacenamiento estacionario, lo que permite mitigar las intermitencias de las energías renovables, con la necesidad de multiplicar por seis el almacenamiento mundial de energía para alcanzar los objetivos de 2030, según la AIE.
Hay más, pero estas 10 materias primas desempeñan un papel fundamental en la transición hacia un futuro energético más sostenible y limpio.
Desde el cobre que impulsa la electrificación hasta el litio que alimenta las baterías, cada material desempeña un papel crucial en la creación de tecnologías más eficientes y respetuosas con el medio ambiente.
2. Cobre
El cobre es fundamental para la electrificación en la transición energética. Se espera que su demanda anual aumente de 28 millones de toneladas en 2020 a más de 68 millones en 2050, y que se destinará a apartados como la producción de motores para coches eléctricos, así como infraestructura de carga pública, energías renovables y sistemas de almacenamiento.
Un coche eléctrico puede contener 53,2 kg de cobre, mientras que un coche de combustión interna utiliza 22,3 kg.
3. Níquel
El acero inoxidable representa más de dos tercios de la demanda de níquel, mientras que las baterías menos del 10%.
Sin embargo, se espera que la demanda de níquel para baterías crezca significativamente en las próximas dos décadas debido a su capacidad para aumentar la densidad de energía y la capacidad de almacenamiento a menor coste.
Los cátodos de baterías de litio, como NCA (níquel-cobalto-aluminio) y NCM (níquel-cobalto-manganeso), dependen en gran medida del níquel. Un coche eléctrico contiene casi 40 kg de níquel, comparado con casi nada en un coche de combustión interna.
Además, el níquel es crucial en la energía nuclear, donde sus aleaciones resistentes al calor y la corrosión garantizan la durabilidad de las centrales. Generar un megavatio de energía nuclear requiere 1.297 kg de níquel, la carga más alta entre diversas fuentes de energía.
4. Aluminio
El aluminio es fundamental en la transición energética, ya que está presente en energía eólica, solar, hidrógeno verde, cables de alta tensión y baterías. Su alta conductividad, ligereza y resistencia a la corrosión lo hacen ideal para exteriores.
Según el Banco Mundial, más del 85 % del material en marcos de energía solar es aluminio. En baterías, mejora la conductividad térmica, evitando sobrecalentamientos. También es preferido en cables de transmisión por su excelente relación conductividad-peso.
En la producción de hidrógeno verde, el aluminio se usa como metal de placa base, y su demanda aumenta con el crecimiento de los electrolizadores de hidrógeno. Además, en las bombas de calor, los intercambiadores de calor suelen ser de aluminio, reforzando su papel en la transición energética.
5. Plata
La plata es un metal clave en la transición energética, con alrededor del 57 % de su demanda proveniente de aplicaciones industriales. Y se espera que la energía solar y los vehículos eléctricos impulsen su demanda futura.
Un panel solar típico contiene hasta 20 gramos de plata, utilizada en una pasta que transporta los electrones, maximizando la producción de energía. En 2023, la energía solar vio un aumento del 85 % en su despliegue global, subrayando la creciente demanda de plata.
En los vehículos eléctricos, que registraron un incremento del 35 % en ventas en 2023, la plata se emplea en todas las conexiones eléctricas por su conductividad y resistencia a la corrosión, abarcando desde el motor hasta sistemas como elevalunas y asistencia de estacionamiento.
6. Estaño
El estaño es crucial para la fabricación de soldadura, esencial para las conexiones eléctricas, lo que lo convierte en un componente vital en la transición energética. Sin estaño, la electrónica, las baterías de vehículos eléctricos y el Internet de las Cosas no funcionarían.
En energías renovables, el estaño se usa en los paneles solares para conectar células solares mediante una ‘cinta solar’ de alambre de cobre recubierto con estaño.
Los vehículos eléctricos pueden requerir alrededor de 4 kg de estaño, comparado con poco más de 1 kg en los vehículos de combustión interna. Aunque las cantidades son menores que las de otros metales, su impacto en el mercado es significativo.
7. Zinc
El zinc se utiliza principalmente en el galvanizado del acero para protegerlo de la corrosión en estructuras como edificios, puentes, torres de transmisión y turbinas eólicas.
Entre el 66 % y el 79 % de una turbina eólica está hecha de acero, lo que resalta la importancia del zinc, especialmente en la energía eólica marina. Generar un megavatio de energía eólica requiere 5.500 kg de zinc, mientras que casi no se necesita para producir energía a partir del carbón o el gas natural.
Con el compromiso global de triplicar la capacidad de energía renovable para 2030, la demanda de zinc se incrementará. Además, las baterías de flujo de zinc-bromo, con alta densidad de energía y larga vida útil, ofrecen una solución prometedora para el almacenamiento de energía a escala de red.
8. Plomo
El plomo es esencial en la transición energética, mejorando la durabilidad de los paneles solares al reducir el estrés térmico mediante cintas de cobre recubiertas de plomo, lo que prolonga su vida útil.
En la energía eólica, los cables revestidos de plomo en parques eólicos marinos aseguran una transmisión eficiente y resistencia a la corrosión, con una vida útil de hasta 50 años.
Además, las baterías de plomo, con una vida útil de más de 15 años y 5.000 ciclos de carga, son cada vez más importantes para el almacenamiento de energía, ofreciendo asequibilidad, sostenibilidad y fiabilidad para almacenar energía renovable.
9. Platino
El platino, uno de los metales más raros y preciados, destaca por sus propiedades catalíticas únicas en la transición energética.
Aunque es demandado principalmente en el sector automotriz para reducir emisiones, su papel como catalizador en la economía del hidrógeno lo hace crucial. Se utiliza en electrolizadores y pilas de combustible, con un aumento del 360 % en la capacidad de electrolizadores en 2023 según la Agencia Internacional de la Energía (AIE).
Este crecimiento prometedor en la producción de hidrógeno verde complementa la energía renovable, y se espera que la demanda de platino en este sector sea significativa para 2030, potencialmente convirtiéndose en el segmento más grande para 2040, según el Consejo Mundial de Inversiones en Platino.
10. Cobalto
El cobalto es fundamental en la transición hacia la movilidad eléctrica y la generación de energía renovable debido a su capacidad de almacenamiento de energía y resistencia a altas temperaturas. De hecho, es reconocido como materia prima crítica por la Unión Europea y los Estados Unidos.
En las baterías de litio, el cobalto mejora la densidad energética, contribuyendo a una mayor autonomía y mejor rendimiento de los vehículos eléctricos. Los cátodos a base de cobalto garantizan estabilidad y larga vida útil, permitiendo numerosos ciclos de carga y descarga sin degradación significativa.
Estas baterías ofrecen una salida de voltaje estable y pueden manejar altas velocidades de carga, lo que las hace indispensables en la búsqueda de cero emisiones. Cada vehículo eléctrico requiere aproximadamente 13,3 kg de cobalto, en comparación con casi nada para un vehículo con motor de combustión interna, según la AIE.
Un componente que, junto con el níquel, está dejando paso a alternativas libres de estos dos elementos que son escasos y caros. Alternativas como las baterías de litio-ferrofosfato, o las más nuevas de sodio, dibujan un futuro más sostenible, y también más económico gracias a la mayor abundancia de estos componentes.
Fuente | Motor.es
