Vehículo eléctrico

En enero de 1990, el presidente de General Motors presentó su prototipo de vehículo eléctrico biplaza, el "Impact", en el Salón del Automóvil de Los Ángeles. En septiembre de ese mismo año, la Junta de Recursos del Aire de California ( CARB) impuso a los principales fabricantes de automóviles la venta de vehículos eléctricos por fases, comenzando en 1998. Entre 1996 y 1998, GM produjo 1117 EV1 , de los cuales 800 se ofrecieron mediante arrendamientos a tres años. ^{[ 5 ]}

Chrysler , Ford, GM, Honda y Toyota también produjeron un número limitado de vehículos eléctricos para los conductores de California durante este período. En 2003, al expirar los contratos de arrendamiento del EV1 de GM, la compañía suspendió su producción. Esta suspensión se ha atribuido a diversos factores: la exitosa impugnación por parte de la industria automotriz ante un tribunal federal del mandato de vehículos de cero emisiones de California , una regulación federal que obligaba a GM a producir y mantener repuestos para los pocos miles de EV1, y el éxito de la campaña mediática de las industrias petrolera y automotriz para reducir la aceptación pública de los vehículos eléctricos.

Una película sobre el tema, realizada entre 2005 y 2006, se tituló ¿Quién mató al coche eléctrico? y fue estrenada en cines por Sony Pictures Classics en 2006. La película explora el papel de los fabricantes de automóviles , la industria petrolera , el gobierno estadounidense , las baterías , los vehículos de hidrógeno y el público en general, y el papel de cada uno de ellos a la hora de limitar el despliegue y la adopción de esta tecnología.

Ford lanzó al mercado varias furgonetas de reparto Ford Ecostar . Honda, Nissan y Toyota también confiscaron y destruyeron la mayoría de sus vehículos eléctricos, que, al igual que los GM EV1, solo estaban disponibles mediante arrendamiento a plazo fijo. Tras las protestas públicas, Toyota vendió 200 unidades de su RAV4 EV ; posteriormente, se vendieron por encima de su precio original de cuarenta mil dólares. Más tarde, BMW de Canadá vendió varios Mini EV al finalizar sus pruebas en Canadá.

La producción del Citroën Berlingo Electrique cesó en septiembre de 2005. Zenn comenzó la producción en 2006, pero la finalizó en 2009. ^{[ 6 ]}

El parque mundial de vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) y vehículos eléctricos de batería (BEV) ha crecido de forma constante desde la década de 2010. ^{[ 7 ]}

Ventas de vehículos eléctricos de pasajeros (VE) en todo el mundo desde 2012 ^{[ 8 ]}

Durante finales del siglo XX y principios del XXI, el impacto ambiental de la infraestructura de transporte basada en el petróleo, junto con el temor al pico del petróleo , llevó a un renovado interés en la infraestructura de transporte eléctrico. ^{[ 9 ]} Para el siglo XXI, una transición energética para electrificar la mayor cantidad de cosas posible, no solo vehículos, en lugar de quemar combustibles fósiles, se convirtió en algo muy importante para la salud humana y el medio ambiente. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Los vehículos eléctricos se diferencian de los vehículos impulsados ​​por combustibles fósiles en que la electricidad que consumen puede generarse a partir de una amplia gama de fuentes, incluidos combustibles fósiles , energía nuclear y energías renovables como la energía solar y eólica , o cualquier combinación de estas. Los avances recientes en la tecnología de baterías y la infraestructura de carga han abordado muchas de las barreras anteriores para la adopción de vehículos eléctricos, haciendo que estos vehículos sean una opción más viable para una gama más amplia de consumidores. ^{[ 12 ]}

La huella de carbono y otras emisiones de los vehículos eléctricos varían según el combustible y la tecnología utilizados para la generación de electricidad . ^{[ 13 ] [ 14 ]} La electricidad puede almacenarse en el vehículo mediante una batería, un volante de inercia o supercondensadores . Los vehículos que utilizan motores de combustión interna generalmente obtienen su energía de una o pocas fuentes, generalmente combustibles fósiles no renovables. Una ventaja clave de los vehículos eléctricos es el frenado regenerativo , que recupera la energía cinética , que normalmente se pierde durante el frenado por fricción en forma de calor, como electricidad restaurada a la batería a bordo. Aunque más del 20 % de los coches nuevos vendidos en 2024 eran eléctricos, solo el 2 % de los camiones lo eran. ^{[ 15 ]} China es el principal productor mundial de vehículos eléctricos, representando más del 70 % de la producción mundial y el 67 % de las ventas mundiales de vehículos eléctricos en 2024. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

• Conexión directa a las redes eléctricas, como es común en trenes eléctricos , tranvías, trolebuses y camiones trolebuses (véase también: líneas aéreas , tercer carril y captación de corriente por conductos ).
• El vehículo eléctrico en línea obtiene energía de las regletas eléctricas enterradas bajo la superficie de la carretera mediante inducción electromagnética.

• Generada a bordo mediante un motor diésel: locomotora diésel-eléctrica y unidad múltiple diésel-eléctrica (DEMU).
• Generado a bordo mediante una pila de combustible : vehículo con pila de combustible
• Generada a bordo mediante energía nuclear : submarinos y portaaviones nucleares.
• Fuentes renovables como la energía solar : vehículo solar

También es posible tener vehículos eléctricos híbridos que obtienen electricidad de múltiples fuentes, como por ejemplo:

• Sistema de almacenamiento de electricidad recargable a bordo (RESS) y una conexión continua directa a plantas de generación terrestres para fines de recarga en carretera con autonomía ilimitada en carretera ^{[ 19 ].}
• Sistema de almacenamiento de electricidad recargable a bordo y fuente de propulsión mediante combustible (motor de combustión interna): híbrido enchufable

Para vehículos eléctricos de gran tamaño, como los submarinos , la energía química del sistema diésel-eléctrico puede sustituirse por un reactor nuclear . El reactor nuclear suele proporcionar calor, que acciona una turbina de vapor , la cual acciona un generador, que a su vez alimenta el sistema de propulsión. Véase Propulsión marina nuclear .

Algunos vehículos experimentales, como ciertos automóviles y un puñado de aeronaves, utilizan paneles solares para generar electricidad.

Estos sistemas se alimentan de una planta generadora externa (casi siempre cuando el vehículo está parado) y se desconectan antes de que se produzca el movimiento, almacenándose la electricidad en el vehículo hasta que sea necesaria.

• Vehículos totalmente eléctricos (VTE). ^{[ 20 ]} Los métodos de almacenamiento de energía incluyen:
  • Energía química almacenada en el vehículo en baterías a bordo: Vehículo eléctrico de batería (VEB) normalmente con una batería de iones de litio.
  • Almacenamiento de energía cinética: volantes de inercia
  • Energía estática almacenada en el vehículo mediante condensadores eléctricos de doble capa integrados.

Las baterías, los condensadores eléctricos de doble capa y el almacenamiento de energía mediante volantes de inercia son formas de sistemas recargables de almacenamiento de electricidad a bordo. Al evitar un paso mecánico intermedio, se puede mejorar la eficiencia de conversión de energía en comparación con los híbridos, evitando conversiones de energía innecesarias. Además, las conversiones de las baterías electroquímicas son reversibles, lo que permite almacenar la energía eléctrica en forma química. ^{[ 21 ]}

Además de los sistemas de baterías de tracción especializados para vehículos industriales (o recreativos), las baterías para vehículos eléctricos (EVB) son aquellas que alimentan el sistema de propulsión de un vehículo eléctrico de batería (BEV). Estas baterías suelen ser recargables y, por lo general, de iones de litio.

Las baterías de tracción, diseñadas específicamente con una alta capacidad en amperios-hora, se utilizan en carretillas elevadoras, carritos de golf eléctricos, fregadoras de suelos con conductor, motocicletas eléctricas, coches eléctricos, camiones, furgonetas y otros vehículos eléctricos. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

La mayoría de los vehículos eléctricos de batería también incluyen una batería auxiliar de bajo voltaje independiente, generalmente un sistema de 12 voltios, que alimenta los accesorios y la electrónica de control. Esta batería auxiliar normalmente se recarga desde la batería de tracción de alto voltaje a través de un convertidor CC/CC. ^{[ 24 ]}

Las fallas en el sistema de carga de la batería auxiliar pueden inmovilizar un vehículo incluso cuando la batería de tracción permanece cargada. En 2024, Hyundai y Kia realizaron retiros del mercado debido a fallas en la Unidad de Control de Carga Integrada (ICCU), las cuales podían interrumpir la carga de la batería de 12 voltios y provocar una pérdida de potencia de tracción. ^{[ 25 ]}

Batería de iones de litio

Desde su primer lanzamiento comercial en 1991, las baterías de iones de litio se han convertido en una tecnología importante para lograr sistemas de transporte con bajas emisiones de carbono. La mayoría de los vehículos eléctricos utilizan baterías de iones de litio (Li-iones o LIBs). Las baterías de iones de litio tienen una mayor densidad de energía , una vida útil más larga y una mayor densidad de potencia que la mayoría de las demás baterías prácticas. ^{[ 27 ]} Entre los factores que complican su uso se incluyen la seguridad, la durabilidad, la degradación térmica, el impacto ambiental y el costo . Las baterías de iones de litio deben utilizarse dentro de rangos seguros de temperatura y voltaje para funcionar de manera segura y eficiente. ^{[ 28 ]}

Aumentar la vida útil de la batería reduce los costos efectivos y el impacto ambiental. Una técnica consiste en operar un subconjunto de las celdas de la batería a la vez e intercambiar estos subconjuntos. ^{[ 29 ]}

En el pasado, se utilizaban baterías de níquel-metal hidruro en algunos coches eléctricos, como los fabricados por General Motors. ^{[ 30 ]} Este tipo de baterías se consideran obsoletas debido a su tendencia a autodescargarse con el calor. ^{[ 31 ]} Además, Chevron poseía una patente para este tipo de batería, lo que dificultó su desarrollo generalizado. ^{[ 32 ]} Estos factores, junto con su elevado coste, han llevado a que las baterías de iones de litio se conviertan en la opción predominante para los vehículos eléctricos. ^{[ 33 ]}

Los precios de las baterías de iones de litio han disminuido drásticamente durante la última década, lo que ha contribuido a una reducción del precio de los vehículos eléctricos, pero un aumento en el precio de minerales críticos como el litio desde 2021 hasta finales de 2022 ha ejercido presión sobre la histórica disminución de los precios de las baterías. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

La potencia del motor eléctrico de un vehículo , al igual que en otras máquinas, se mide en kilovatios (kW). Los motores eléctricos pueden ofrecer su par máximo en un amplio rango de revoluciones por minuto (RPM). Esto significa que el rendimiento de un vehículo con un  motor eléctrico de 100 kW supera al de un vehículo con un  motor de combustión interna de 100 kW, que solo puede ofrecer su par máximo dentro de un rango limitado de velocidad del motor.

La eficiencia de carga varía considerablemente según el tipo de cargador, ^{[ 36 ]} y se pierde energía durante el proceso de conversión de la energía eléctrica en energía mecánica.

Normalmente, la electricidad de corriente continua (CC) se introduce en un inversor CC/CA donde se convierte en electricidad de corriente alterna (CA) y esta electricidad CA se conecta a un motor de CA trifásico.

Para trenes eléctricos, carretillas elevadoras y algunos coches eléctricos, se suelen utilizar motores de CC. En algunos casos, se emplean motores universales , y en otros, se pueden utilizar motores de CA o CC. En vehículos de producción recientes, se han implementado diversos tipos de motores; por ejemplo, motores de inducción en los vehículos Tesla y motores de imanes permanentes en el Nissan Leaf y el Chevrolet Bolt . ^{[ 37 ]}

Motor de tracción del Tesla Model S

Montado sobre chasis

Vista en sección

Los motores eléctricos son mecánicamente muy simples y a menudo alcanzan una eficiencia de conversión de energía del 90 % ^{[ 39 ]} en todo el rango de velocidades y potencia de salida y pueden controlarse con precisión.

El movimiento lo proporciona un motor eléctrico rotativo . Sin embargo, es posible "desenrollar" el motor para impulsarlo directamente contra una vía especial adaptada. Estos motores lineales se utilizan en trenes de levitación magnética que flotan sobre los rieles sostenidos por levitación magnética . Esto permite una resistencia a la rodadura prácticamente nula del vehículo y evita el desgaste mecánico del tren o la vía. Además de los sistemas de control de alto rendimiento necesarios, el cambio y el giro de las vías se dificultan con los motores lineales, lo que hasta la fecha ha limitado su uso a servicios de alta velocidad punto a punto.

La tracción eléctrica permite el uso del frenado regenerativo , en el que los motores funcionan como frenos y generadores, transformando el movimiento, generalmente de un tren, en energía eléctrica que luego se reinyecta en las vías. Este sistema es particularmente ventajoso en operaciones en zonas montañosas, ya que los vagones que descienden pueden generar gran parte de la energía necesaria para los que ascienden, y en el uso urbano con paradas y arranques frecuentes. Este sistema regenerativo solo es viable si el sistema es lo suficientemente grande como para aprovechar la energía generada por los vagones que descienden.

Se pueden controlar con precisión y proporcionan un alto par motor desde parado hasta en movimiento, a diferencia de los motores de combustión interna, y no necesitan múltiples engranajes para igualar las curvas de potencia. Esto elimina la necesidad de cajas de cambios y convertidores de par .

Los vehículos eléctricos (VE) ofrecen un funcionamiento silencioso y suave y, por consiguiente, generan menos ruido y vibraciones que los motores de combustión interna. ^{[ 40 ]} Si bien esta es una característica deseable, también ha suscitado preocupación, ya que la ausencia de los sonidos habituales de un vehículo que se aproxima supone un peligro para los peatones ciegos, ancianos y niños pequeños. Para mitigar esta situación, muchos países exigen la emisión de sonidos de advertencia cuando los VE se mueven lentamente, hasta alcanzar una velocidad en la que los ruidos normales de movimiento y rotación (carretera, suspensión, motor eléctrico, etc.) se vuelven audibles. ^{[ 41 ]}

Los motores eléctricos no requieren oxígeno, a diferencia de los motores de combustión interna; esto resulta útil para los submarinos y los vehículos espaciales .

Los barcos eléctricos fueron populares a principios del siglo XX. El interés por el transporte marítimo silencioso y potencialmente renovable ha aumentado constantemente desde finales del siglo XX, ya que las células solares han proporcionado a las lanchas motoras la autonomía infinita de los veleros . Los motores eléctricos también se pueden usar y se han usado en veleros en lugar de los motores diésel tradicionales. ^{[ 61 ]} Los transbordadores eléctricos operan de forma rutinaria. ^{[ 62 ]} Los submarinos usan baterías (cargadas por motores diésel o de gasolina en la superficie), energía nuclear , pilas de combustible ^{[ 63 ]} o motores Stirling para hacer funcionar hélices impulsadas por motores eléctricos. Se están utilizando remolcadores totalmente eléctricos en Auckland, Nueva Zelanda (junio de 2022), ^{[ 64 ]} Vancouver, Columbia Británica (octubre de 2023), ^{[ 65 ]} y San Diego, California. ^{[ 66 ]}

Desde los inicios de la aviación, la propulsión eléctrica para aeronaves ha sido objeto de mucha experimentación. Actualmente, las aeronaves eléctricas incluyen vehículos aéreos tripulados y no tripulados.

La energía eléctrica tiene una larga historia de uso en naves espaciales . ^{[ 67 ] [ 68 ]} Las fuentes de energía utilizadas para las naves espaciales son baterías, paneles solares y energía nuclear. Los métodos actuales de propulsión de una nave espacial con electricidad incluyen el cohete de arco , el propulsor iónico electrostático , el propulsor de efecto Hall y la propulsión eléctrica por emisión de campo .

En lugar de recargar los vehículos eléctricos en enchufes eléctricos, las baterías podrían reemplazarse mecánicamente en estaciones especiales en pocos minutos ( intercambio de baterías ).

Las baterías con mayor densidad energética , como las pilas de combustible de metal-aire, no siempre se pueden recargar de forma puramente eléctrica, por lo que se puede utilizar algún tipo de recarga mecánica. Una batería de zinc-aire , técnicamente una pila de combustible , es difícil de recargar eléctricamente, por lo que se puede "reabastecer" reemplazando periódicamente el ánodo o el electrolito. ^{[ 72 ]}

General Motors (GM) está incorporando una función llamada V2H , o carga bidireccional, que permite a sus nuevos vehículos eléctricos enviar energía de sus baterías al hogar del propietario. GM comenzará con los modelos de 2024, incluyendo los Silverado y Blazer EV, y promete mantener esta función hasta el año modelo 2026. Esto podría ser útil para el propietario durante cortes de energía inesperados, ya que un vehículo eléctrico es una batería gigante sobre ruedas. ^{[ 73 ]}

Los vehículos eléctricos no emiten contaminantes atmosféricos por el tubo de escape y reducen las enfermedades respiratorias como el asma . ^{[ 75 ]} Al reducir ciertos tipos de contaminación atmosférica, como el dióxido de nitrógeno , los vehículos eléctricos también podrían prevenir cientos de miles de muertes prematuras cada año, ^{[ 76 ] [ 77 ]} especialmente las causadas por camiones y el tráfico en las ciudades. ^{[ 78 ]} Además, los vehículos eléctricos generan mucha menos contaminación acústica en las zonas urbanas, lo que mejora la calidad de vida en general.

Las emisiones de carbono derivadas de la producción y el funcionamiento de un vehículo eléctrico son, en la mayoría de los casos, menores que las de la producción y el funcionamiento de un vehículo convencional. ^{[ 79 ]} Al adoptar una estrategia de carga eléctrica que responda a los costos (en lugar de una estrategia de carga que responda a las emisiones), podrían surgir emisiones considerablemente mayores, ya que las emisiones de carbono incorporadas en la electricidad son dinámicas. ^{[ 80 ]} Los vehículos eléctricos en áreas urbanas casi siempre contaminan menos que los vehículos de combustión interna. ^{[ 81 ]}

Sin embargo, los vehículos eléctricos se cargan con electricidad que puede generarse mediante medios que tienen impactos en la salud y el medio ambiente. ^{[ 82 ] [ 83 ]} Esto es particularmente relevante en lugares que dependen de redes eléctricas alimentadas con carbón. ^{[ 84 ]} También tiene impactos ambientales negativos debido a la fabricación y el reciclaje de baterías. El impacto ambiental total de los vehículos eléctricos incluye los impactos del ciclo de vida de las emisiones de carbono y azufre, así como los metales tóxicos que ingresan al medio ambiente. ^{[ 85 ]}

A pesar de ello, los vehículos con motor de combustión interna (ICE) utilizan muchas más materias primas a lo largo de su vida útil que los vehículos eléctricos (VE). ^{[ 86 ]} Una fuente estima que más de una quinta parte del litio y alrededor del 65 % del cobalto necesarios para los coches eléctricos provendrán de fuentes recicladas para 2035. ^{[ 87 ]} Por otro lado, si se tienen en cuenta las grandes cantidades de combustible fósil que consumen los coches no eléctricos a lo largo de su vida útil, se puede considerar que los coches eléctricos reducen drásticamente las necesidades de materias primas. ^{[ 87 ]}

Una limitación del potencial ambiental de los vehículos eléctricos es que simplemente cambiar la flota de automóviles privados existente de vehículos con motor de combustión interna a vehículos eléctricos no liberará espacio vial para el transporte activo o el transporte público. ^{[ 88 ]} Los vehículos de micromovilidad eléctrica , como las bicicletas eléctricas, pueden contribuir a la descarbonización de los sistemas de transporte, especialmente fuera de las áreas urbanas que ya cuentan con un buen servicio de transporte público. ^{[ 89 ]}

Minería, extracción y producción

La información relativa a la sostenibilidad del proceso de producción de baterías se ha convertido en un tema políticamente controvertido. ^{[ 90 ]} Los procesos comerciales de extracción de materia prima plantean, en la práctica, problemas de transparencia y rendición de cuentas en la gestión de los recursos extractivos. En la compleja cadena de suministro de la tecnología del litio, existen diversos grupos de interés que representan intereses corporativos, grupos de interés público y élites políticas preocupadas por los resultados de la producción y el uso de la tecnología. Una posibilidad para lograr procesos extractivos equilibrados sería el establecimiento de estándares consensuados sobre la gobernanza de la tecnología a nivel mundial. ^{[ 90 ]}

El cumplimiento de estas normas puede evaluarse mediante los Marcos de Evaluación de la Sostenibilidad en las Cadenas de Suministro (ASSC). La evaluación cualitativa consiste en examinar la gobernanza y el compromiso social y ambiental . Los indicadores para la evaluación cuantitativa son los sistemas y normas de gestión, el cumplimiento y los indicadores sociales y ambientales. ^{[ 91 ]}

La fase inicial de producción de vehículos eléctricos conlleva un costo ambiental, a menudo denominado " deuda de carbono ", impulsado principalmente por la fabricación intensiva en energía de baterías de alto voltaje y la extracción de materias primas críticas. ^{[ 92 ]} Los motores de los vehículos eléctricos utilizan metales de tierras raras ( neodimio , disprosio ) y otros metales extraídos (cobre, níquel, hierro), mientras que las baterías utilizan litio, cobalto y manganeso. ^{[ 93 ] [ 94 ]} En 2023, el Departamento de Estado de EE. UU. afirmó que el suministro de litio tendría que aumentar 42 veces para 2050 a nivel mundial para apoyar una transición a la energía limpia. ^{[ 95 ]} La mayor parte de la producción de baterías de iones de litio se realiza en China, donde la mayor parte de la energía utilizada es suministrada por centrales eléctricas que queman carbón .

La extracción y el procesamiento de estos metales contribuyen a la destrucción del hábitat y la degradación ambiental. ^{[ 96 ]} Por ejemplo, el proceso de extracción de minerales como el litio y el cobalto , componentes esenciales de las químicas de baterías actuales, conlleva importantes riesgos ambientales localizados. La extracción de litio, frecuentemente realizada mediante la extracción de salmuera con alto consumo de agua , contribuye a las emisiones globales de carbono, estimadas en más de 1,3  millones de toneladas de carbono al año, y cada tonelada de litio extraído equivale a 15 toneladas de CO ₂ liberadas a la atmósfera. ^{[ 97 ] [ 98 ]} En regiones ricas en cobalto, como la República Democrática del Congo (RDC), los costos ambientales son sustanciales, incluyendo la deforestación , la destrucción del hábitat y la contaminación del agua. ^{[ 99 ]} Los científicos han observado altos niveles de radiactividad en algunas regiones mineras, y los procesos industriales, incluyendo la pulverización de la roca, liberan polvo que causa problemas de salud respiratoria a las poblaciones cercanas. ^{[ 100 ] [ 101 ]} La minería de níquel a cielo abierto ha provocado degradación ambiental y contaminación en países en desarrollo como Filipinas e Indonesia . ^{[ 102 ] [ 103 ]} En 2024, la minería y el procesamiento de níquel fueron una de las principales causas de deforestación en Indonesia . ^{[ 104 ] [ 105 ]}

En 2022, la Agencia Internacional de Energía publicó un informe que afirma que la fabricación de un vehículo eléctrico emitía en promedio alrededor de un 50 % más _de CO₂ que un vehículo equivalente con motor de combustión interna, pero esta diferencia se ve más que compensada por las emisiones mucho mayores del petróleo utilizado para impulsar un vehículo con motor de combustión interna a lo largo de su vida útil en comparación con las de la generación de la electricidad utilizada para impulsar el vehículo eléctrico. ^{[ 107 ]}

En 2023, Greenpeace publicó un vídeo criticando la idea de que los vehículos eléctricos sean la solución definitiva para el clima, argumentando que la fase de construcción tiene un alto impacto ambiental. Por ejemplo, el aumento de las ventas de SUV de Hyundai prácticamente anula los beneficios climáticos de la transición a los vehículos eléctricos en esta empresa, ya que incluso los SUV eléctricos tienen una alta huella de carbono al consumir gran cantidad de materias primas y energía durante su construcción. Greenpeace propone, en cambio, un concepto de movilidad como servicio , basado en la bicicleta, el transporte público y los viajes compartidos. ^{[ 108 ]}

La eficiencia de los vehículos eléctricos (VE) desde el depósito de combustible hasta las ruedas es aproximadamente tres veces mayor que la de los vehículos con motor de combustión interna. ^{[ 40 ]} No se consume energía mientras el vehículo está parado, a diferencia de los motores de combustión interna que consumen combustible al ralentí. En 2022, los VE permitieron una reducción neta de aproximadamente 80 Mt de emisiones de GEI, desde la extracción hasta las ruedas , y el beneficio neto de GEI de los VE aumentará con el tiempo a medida que se descarbonice el sector eléctrico. ^{[ 119 ]}

La eficiencia energética de un vehículo eléctrico (VE) en todo su ciclo de vida (desde la producción hasta el consumo) depende menos del vehículo en sí y más del método de producción de electricidad. Un VE específico duplicaría instantáneamente su eficiencia si la producción de electricidad se cambiara de combustibles fósiles a energías renovables, como la eólica, la mareomotriz, la solar y la nuclear. Por lo tanto, cuando se habla de "desde la producción hasta el consumo", la discusión ya no se centra en el vehículo, sino en toda la infraestructura de suministro de energía ; en el caso de los combustibles fósiles, esto también debería incluir la energía invertida en exploración, extracción, refinación y distribución. ^{[ 120 ]} 

El análisis del ciclo de vida de los vehículos eléctricos muestra que, incluso cuando se alimentan con la electricidad más contaminante de Europa, emiten menos gases de efecto invernadero que un vehículo diésel convencional. ^{[ 121 ]}

Los vehículos eléctricos pueden tener un alcance menor en comparación con los vehículos con motores de combustión interna, ^{[ 122 ] [ 123 ]} razón por la cual la electrificación del transporte de larga distancia, como el transporte marítimo de larga distancia, sigue siendo un desafío. ^{[ 124 ]} A partir de 2025Las aeronaves eléctricas prácticas son pequeñas y tienen un alcance limitado a unos pocos cientos de kilómetros. ^{[ 125 ]}

Los vehículos eléctricos con una baja cuota de mercado mundial, como los barcos, ^{[ 126 ]} suelen tener un precio de compra inicial más elevado que los vehículos con motor de combustión interna comparables. Este mayor coste inicial constituye una barrera de entrada significativa. Si bien los análisis financieros a largo plazo pueden favorecer a los vehículos eléctricos, el desembolso de capital inmediato suele determinar las decisiones de compra, lo que ralentiza el ritmo de la transición general del mercado. ^{[ 127 ]}

El precio inicial más elevado suele compensarse con un coste total de propiedad (CTP) superior durante la vida útil del vehículo. ^{[ 127 ]} Los gastos operativos de los vehículos eléctricos son notablemente inferiores. ^{[ 128 ] [ 129 ]}

Los avances en las baterías de iones de litio, impulsados ​​inicialmente por la industria de la electrónica de uso personal, permiten que los vehículos eléctricos de tamaño completo, aptos para circular por carretera, recorran casi la misma distancia con una sola carga que los automóviles convencionales con un solo tanque de gasolina. Las baterías de litio se han vuelto seguras, se pueden recargar en minutos en lugar de horas (véase tiempo de recarga ) y ahora duran más que un vehículo típico (véase vida útil ). El costo de producción de estas baterías de iones de litio más ligeras y de mayor capacidad está disminuyendo gradualmente a medida que la tecnología madura y aumentan los volúmenes de producción. ^{[ 130 ] [ 131 ]} También se están realizando investigaciones para mejorar la reutilización y el reciclaje de baterías, lo que reduciría aún más el impacto ambiental de las mismas. ^{[ 132 ] [ 133 ]} Muchas empresas e investigadores también están trabajando en nuevas tecnologías de baterías, incluidas las baterías de estado sólido ^{[ 134 ]} y tecnologías alternativas. ^{[ 135 ]}

El riesgo de tener que reemplazar la batería fuera de garantía representa la mayor fuente de incertidumbre financiera a largo plazo para muchos potenciales compradores de vehículos eléctricos. A pesar de las inquietudes de los consumidores, los reemplazos de baterías son estadísticamente poco frecuentes, y las baterías modernas para vehículos eléctricos demuestran una durabilidad significativamente mayor de lo previsto inicialmente. ^{[ 136 ] [ 137 ]} Los estudios han confirmado que las baterías de vehículos eléctricos pueden durar más que la vida útil del vehículo con una degradación mínima. ^{[ 138 ]}

El riesgo financiero asociado con el reemplazo futuro se está reduciendo debido a los avances en la fabricación de baterías y la economía. ^{[ 139 ]} Los informes de la industria proyectan que el exceso de oferta del mercado global persistirá hasta 2028, acelerando las reducciones de precios. ^{[ 140 ] [ 141 ]}

La autonomía y el rendimiento de la batería de los vehículos eléctricos se ven afectados negativamente por el frío extremo, ya que las temperaturas ambiente obligan a desviar energía para la calefacción del habitáculo y el mantenimiento de una temperatura óptima de la batería. Un estudio exhaustivo sobre el rendimiento invernal realizado por la Asociación Canadiense del Automóvil (CAA) reveló que el clima frío impacta significativamente la autonomía, con reducciones de entre el 14 % y el 39 % en comparación con las estimaciones oficiales cuando se opera a -15 ^° C. ^{[ 142 ]} Esta pérdida de autonomía cuantificable representa un desafío práctico importante para los propietarios en climas fríos. Sin embargo, a medida que la industria madura, se espera que la creciente estandarización y optimización de estos sistemas térmicos mitigue la ansiedad por la autonomía en climas fríos. ^{[ 143 ]}

Las normas de seguridad para vehículos eléctricos han evolucionado significativamente desde el Reglamento 100 de la CEPE de la ONU. Las normativas actuales se centran en la protección contra el sobrecalentamiento , y diversas normas internacionales exigen sistemas de alerta temprana y medidas de contención de la propagación térmica.

Los recientes avances tecnológicos abordan las preocupaciones sobre el desbordamiento térmico de manera más proactiva. Los materiales avanzados de protección contra incendios para baterías de vehículos eléctricos se han convertido en un área de investigación fundamental, con desarrollos en cerámica, mica, aerogeles, recubrimientos y materiales de cambio de fase diseñados para prevenir o retrasar la propagación del desbordamiento térmico. ^{[ 146 ]}

Las normativas actuales varían según la región. China fue una de las primeras en adoptar requisitos específicos para el desbordamiento térmico, que exigen la prevención de incendios o humo en los paquetes de baterías durante cinco minutos después de que ocurra el evento. Sin embargo, los expertos de la industria sugieren que podrían ser necesarios tiempos de escape más prolongados en futuras normativas, y los fabricantes de equipos originales buscan extender los períodos de protección para anticiparse a futuros requisitos regulatorios. ^{[ 146 ]}

Una investigación publicada en el British Medical Journal indica que los coches eléctricos atropellan a los peatones al doble de velocidad que los vehículos de gasolina o diésel debido a que son más silenciosos. ^{[ 147 ]}

La infraestructura para la reparación de vehículos después de accidentes es una preocupación para las aseguradoras y los mecánicos debido a los requisitos de seguridad. ^{[ 148 ]} Aunque no se han reportado muertes en la reparación de vehículos eléctricos hasta el año 2024, la reparación de la batería de alto voltaje incluye lesiones eléctricas , arco eléctrico y riesgo de incendio . ^{[ 149 ]} Las baterías y otros componentes deben evaluarse cuidadosamente en lugar de ser dados de baja por completo por las aseguradoras . ^{[ 150 ]}

Un estudio de 2003 en el Reino Unido encontró que "[l]a contaminación se concentra más en áreas donde es más probable que vivan niños pequeños y sus padres, y menos en áreas a las que tienden a migrar los ancianos", y que "aquellas comunidades que están más contaminadas y que también emiten menos contaminación tienden a estar entre las más pobres de Gran Bretaña". ^{[ 151 ]} Un estudio de 2019 en el Reino Unido encontró que "los hogares en las áreas más pobres emiten menos NOx y PM, mientras que las áreas menos pobres emitieron las mayores emisiones vehiculares por hogar, por kilómetro recorrido, debido a una mayor posesión de vehículos, una mayor cantidad de vehículos diésel y una mayor distancia recorrida en coche". ^{[ 152 ]}

El planificador de transporte Karel Martens advirtió en un artículo de 2009 que los vehículos eléctricos solo solucionan el problema de las emisiones de los automóviles, sin resolver ni mejorar su impacto en el espacio que ocupan ni los problemas de estacionamiento . Martens, experto en justicia del transporte , también afirmó que los vehículos eléctricos no mejoran la accesibilidad para las personas que no poseen automóvil. ^{[ 153 ] [ 154 ]}

Dado que los vehículos eléctricos pueden conectarse a la red eléctrica cuando no están en uso, podrían reducir la necesidad de generación gestionable al inyectar electricidad a la red desde sus baterías durante períodos de alta demanda y baja oferta (como justo después del atardecer), mientras que la mayor parte de su carga se realiza por la noche o al mediodía, cuando hay capacidad de generación sin utilizar. ^{[ 166 ] [ 167 ]} Esta conexión vehículo-red (V2G) tiene el potencial de reducir la necesidad de nuevas centrales eléctricas, siempre que a los propietarios de vehículos no les importe reducir la vida útil de sus baterías, al ser descargadas por la compañía eléctrica durante los períodos de máxima demanda. Los estacionamientos para vehículos eléctricos pueden proporcionar respuesta a la demanda . ^{[ 168 ]}

La infraestructura eléctrica actual podría tener que hacer frente a una creciente proporción de fuentes de energía de salida variable, como la eólica y la solar . Esta variabilidad podría abordarse ajustando la velocidad a la que se cargan las baterías de los vehículos eléctricos, o incluso posiblemente a la velocidad de descarga. ^{[ 169 ]}

Algunos conceptos contemplan intercambios de baterías y estaciones de carga, muy similares a las gasolineras actuales. Estas requerirán una enorme capacidad de almacenamiento y carga, que podría manipularse para variar la velocidad de carga y suministrar energía durante períodos de escasez, de forma similar a como se utilizan generadores diésel durante cortos períodos para estabilizar algunas redes eléctricas nacionales. ^{[ 170 ] [ 171 ]}

Las baterías de estado sólido representan una de las tecnologías de baterías de próxima generación más prometedoras, ofreciendo ventajas potenciales sobre las baterías de iones de litio convencionales, como una mayor densidad de energía, una carga más rápida, mayor seguridad y una vida útil más prolongada. Según una revisión exhaustiva publicada en Chemical Engineering Journal, las baterías de litio de estado sólido que utilizan electrolitos sólidos se consideran la próxima generación de dispositivos de almacenamiento de energía, y los recientes avances están acelerando significativamente su camino hacia la viabilidad comercial. ^{[ 178 ]}

La hoja de ruta Fraunhofer ISI Solid-State Battery 2035+, ^{[ 179 ]} desarrollada con contribuciones de más de 100 expertos europeos, proporciona una evaluación integral del potencial de desarrollo de baterías de estado sólido durante la próxima década, comparándolas con las baterías de iones de litio ya establecidas. ^{[ 180 ]} Según un análisis de mercado publicado en Scientific Talks, se prevé que las baterías de estado sólido alcancen la producción en masa con costos de 140–175 USD por kWh para 2028–2030, dependiendo de los desafíos tecnológicos y de fabricación. ^{[ 181 ]}

Entre los desarrollos comerciales recientes se incluyen las pruebas en carretera que Mercedes-Benz y Factorial Energy realizaron con baterías de estado sólido en el sedán EQS, prometiendo un aumento del 25 % en la autonomía con densidades energéticas de 391 vatios-hora por kilogramo. Esto representa la primera integración mundial de baterías de estado sólido de litio-metal en un vehículo de producción. ^{[ 182 ]} Sin embargo, según el análisis de IEEE Spectrum, las baterías de estado sólido se enfrentan a importantes desafíos en su desarrollo, y los expertos señalan un marcado escepticismo hacia los anuncios técnicos actuales y los obstáculos de ingeniería que se avecinan. ^{[ 183 ]}

Toyota continúa liderando los esfuerzos de desarrollo, con el objetivo de producir baterías de estado sólido para 2027-2028, alcanzando una  autonomía de 1000 km y capacidades de carga rápida de 10 minutos. La compañía afirma que los recientes avances tecnológicos han superado las limitaciones anteriores en la vida útil de las baterías y han centrado su atención en la preparación para la producción en masa. ^{[ 184 ]} Un estudio publicado en ACS Energy Letters destaca que, si bien las baterías de estado sólido son prometedoras para los vehículos eléctricos, persisten importantes desafíos en la implementación del litio metálico, la estabilidad interfacial y la fabricación a gran escala. ^{[ 185 ]}

Las baterías de iones de sodio siguen demostrando ser prometedoras, con densidades de energía potenciales de 400  Wh/kg y una mínima expansión/contracción durante los ciclos de carga, además de utilizar materiales más abundantes y económicos que la tecnología de iones de litio. Investigaciones recientes publicadas en Energy & Fuels destacan las baterías de iones de sodio y las baterías de sodio de estado sólido como opciones prometedoras para futuros sistemas de almacenamiento de energía debido a la abundancia de recursos de sodio y a sus menores costos en comparación con los sistemas basados ​​en litio. ^{[ 186 ]}

Un sistema de carreteras eléctricas (SRE) es una carretera que suministra energía eléctrica a los vehículos que circulan por ella. Las implementaciones comunes incluyen líneas eléctricas aéreas sobre la carretera, suministro de energía a nivel del suelo mediante rieles conductores y transferencia dinámica de energía inalámbrica (TDE) mediante bobinas inductivas resonantes o rieles inductivos integrados en la carretera. Las líneas eléctricas aéreas están limitadas a vehículos comerciales, mientras que los rieles a nivel del suelo y la transferencia de energía inductiva pueden ser utilizados por cualquier vehículo, lo que permite la carga pública mediante sistemas de medición y facturación de energía. De los tres métodos, se estima que los rieles conductores a nivel del suelo son los más rentables. ^{[ 188 ] : 10–11}