Los coches eléctricos, ya sean de batería o con pila de combustible, tienen una ventaja fundamental: no emiten gases contaminantes por el tubo de escape. Esto permite, primero: tener aires más limpios en las ciudades; y segundo: reducir las emisiones totales de gases de efecto invernadero en una determinada ciudad, país o continente. Sin embargo, los coches eléctricos de batería necesitan enchufarse para conseguir la electricidad necesaria que los mueve y esa electricidad proviene de muchos sitios, incluyendo algunas fuentes que emiten dióxido de carbono (CO2). Entonces uno puede preguntarse: ¿Cuánto CO2 genera la electricidad necesaria para un coche eléctrico? ¿Cuánto contamina indirectamente un coche eléctrico que se enchufe y recargue en España?
No es ningún secreto que los coches eléctricos tienen unas determinadas emisiones de dióxido de carbono asociadas a su fabricación y también a su uso. En el caso de la fabricación, las baterías suponen un extra en la huella de carbono en comparación con un vehículo equivalente con motor de combustión interna. Pero ese extra se compensa después conforme se utiliza el vehículo sin emitir gases contaminantes de manera directa. Que las emisiones se compensen antes o después depende de varios factores, entre ellos las fuentes de generación de electricidad del país donde se enchufe el coche eléctrico en cuestión. Si un país obtiene su electricidad quemando carbón, utilizar un vehículo eléctrico será como matar moscas a cañonazos. Si por el contrario hay una gran proporción de energías renovables, la huella de carbono de un eléctrico será muy reducida durante su uso.
En 2021 el 68% de la electricidad española se generó sin emitir CO2
Aunque todavía hay mucho margen de mejora, en España podemos presumir de tener una generación de electricidad relativamente buena en lo que a emisiones se refiere. En 2021 se generaron en España 259.905 GWh, de los cuales 121.371 GWh (el 46,7%) se obtuvieron a partir de fuentes de energía renovables. Toda la generación eléctrica provocó unas emisiones de 35.901.184 toneladas de CO2. Aunque la cifra parece (y es) enorme, es un 0,5% menos de dióxido de carbono que el año anterior y un 58% menos que hace diez años, lo cual habla bien de la evolución de España en este sentido.
Con los datos anteriores, y haciendo los cálculos correspondientes, resulta que generar 1 kWh conllevó emitir a la atmósfera 0,138 kg de CO2 de media. O lo que es lo mismo, 138 gramos de dióxido de carbono por cada kilovatio hora.
Es una cifra relativamente baja, la cual no hubiera sido posible si no fuera gracias a un récord de generación de la energía eólica y de las renovables en general el año pasado. Si a las renovables le sumamos la energía nuclear -fuente no renovable pero sin emisiones de CO2-, que contribuyó con un 21% de la generación total, tenemos que el 68% de la electricidad se generó a partir de fuentes libres de emisiones de CO2.
A continuación se muestra la proporción de cada fuente energía sobre el total de electricidad generada en España en 2021:
En la categoría Otras se incluye: motores diésel; residuos no renovables; turbina de vapor; residuos renovables; y turbina de gas.
El principal factor detrás de esta mejora en la reducción de emisiones es el incremento de la producción eólica y solar. Los aerogeneradores produjeron un 10% más electricidad que en 2020, con casi 60.480 gigavatios hora, en gran medida gracias al aumento en la capacidad instalada. Aún más relevante es el salto dado por la energía fotovoltaica, que en 2021 aportó casi 20.890 gigavatios hora, un 36% más que en 2020 y un 125% más que en 2019. La energía nuclear y la hidroeléctrica, dos tecnologías que tampoco emiten CO2, redujeron levemente su peso en la producción total en comparación con el año anterior.
Pérdidas de energía en el transporte de la electricidad
Otro factor que tenemos que tener en cuenta son las pérdidas de energía asociadas al transporte de la electricidad desde el punto donde se genera hasta los hogares o industrias donde se demanda. El transporte de energía eléctrica conlleva irremediablemente unas pérdidas de energía en la red. Esto significa que, para satisfacer un determinado consumo final, es necesaria una generación algo superior.
Existen diversos factores que generan las pérdidas: el efecto Joule, el efecto corona y los consumos propios de las subestaciones eléctricas necesarios para su correcto funcionamiento. De todos ellos, el más relevante es el efecto Joule asociado al paso de corriente por los conductores, y por el cual parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor.
Las pérdidas dependen principalmente de las distancias entre los puntos de generación y los puntos de consumo (aumentan cuanto mayor sea la distancia), de la cantidad de energía demandada en el año, de la estructura de la generación, los intercambios internacionales, la forma de la curva de la demanda y de las condiciones meteorológicas. La evolución del sistema eléctrico hacia uno con menor huella de carbono, con mayor participación de las renovables (cuya generación está alejada de los puntos de consumo), conllevará un mayor nivel de pérdidas. En este sentido también afectan los flujos internacionales cada vez más numerosos.
Según Red Eléctrica Española, las pérdidas en la red de transporte respecto a la demanda en España alcanzan el 1,85%. Es decir, para que lleguen 100 kWh al punto de consumo, es necesario producir 101,89 kWh.
¿Cuánto CO2 emite indirectamente un coche eléctrico en España?
Con los datos de generación del año 2021, ya hemos visto que generar 1 kWh supuso emitir a la atmósfera 0,138 kg de CO2. Si tenemos en cuenta el mix de la red eléctrica en lo que llevamos de 2022 (hasta el 31 de mayo), las emisiones generadas alcanzan 0,150 kg CO2 por kWh (cifra ligeramente mayor). En nuestro caso tomaremos los datos del último año completo, 2021.
Sabiendo esto, un coche eléctrico que consuma 18 kWh/100 km tiene unas emisiones teóricas asociadas de CO2 de 2,49 kg de CO2 cada 100 km (resultado de multiplicar 0,138 kg de CO2/kWh x 18 kWh/100 km). Para ser más rigurosos, tendremos en cuenta las pérdidas de energía en la red durante el transporte.
Esto significa que, realmente, para generar los 18 kWh que consume el coche cada 100 kilómetros, ha sido necesario generar 18,33 kWh. Y esto se traduce en unas emisiones de CO2 de 2,53 kg de CO2 cada 100 kilómetros para el coche eléctrico del ejemplo.
Expresado en gramos por kilómetro, como suelen indicarse las emisiones homologadas de los turismos, tenemos que un coche eléctrico en España emite indirectamente 25,3 g CO2 por kilómetro (cifra orientativa teniendo en cuenta el consumo medio mencionado anteriormente). Es importante reseñar la palabra indirectamente, pues ningún coche eléctrico emite CO2 de manera directa cuando circula. Esta característica de los eléctricos es crucial para mejorar la calidad del aire en las ciudades.
Cabe mencionar que también hay pérdidas de energía durante el proceso de carga. En nuestros cálculos vamos a despreciar estas pérdidas por ser muy dispares en función del cargador, del vehículo y de las condiciones de la recarga (temperatura ambiente, potencia de carga, etcétera).
Comparación con un coche de gasolina
Ahora que ya sabemos cuánto contamina en España generar la electricidad que necesita un coche eléctrico, pasemos a la siguiente pregunta: ¿cuánto contamina un coche de gasolina? Quemar un litro de gasolina E5 (con un 5% de bioetanol, la típica que encontramos en las gasolineras) supone emitir aproximadamente 2,3 kg de CO2 a la atmósfera. Si tomamos como ejemplo un coche de gasolina con un consumo medio de 6,5 l/100 km, resulta que estará emitiendo 14,95 kg de CO2 cada 100 kilómetros.
Haciendo la misma conversión que en el ejemplo anterior, tenemos que un coche que consuma 6,5 litros de gasolina cada 100 kilómetros emite 149,5 gramos de CO2 por cada kilómetro recorrido. Con estos datos resulta que un coche de gasolina medio emite 5,9 veces más CO2 que un coche eléctrico que recargue en España, teniendo en cuenta el mix energético de nuestro país.
A la hora de calcular el CO2 que provoca quemar un litro de gasolina, hasta ahora no hemos tenido en cuenta las emisiones generadas durante la extracción, el transporte del crudo hasta la refinería, el refinado posterior del crudo (altamente contaminante) y el transporte de la refinería hasta la gasolinera. Es decir, la huella de carbono resultante de quemar un litro de gasolina es notablemente mayor que la mencionada en el párrafo anterior, cuyo cálculo es altamente complejo de abordar. Además, la combustión de hidrocarburos lleva asociada también la emisión de monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx), partículas de hollín (PM), hidrocarburos (HC) y dióxido de azufre (SO2).
Un estudio realizado en 2010 tomando de muestra más de 3.000 yacimientos que suministran petróleo a Europa concluyó que, de media, extraer, transportar y refinar crudo emite 12 gramos de CO2 por megajulio (MJ). Teniendo en cuenta que 1 litro de gasolina contiene 33,7 MJ de energía, resulta que obtener 1 litro de gasolina emite 404,4 gramos de dióxido de carbono. Si sumamos esto a las emisiones de la combustión, resulta que 1 litro de gasolina emite 2,704 kilos de dióxido de carbono desde el pozo hasta la rueda del coche (conocido en inglés como well-to-wheel).
Con este dato en la mano, sumando las emisiones directas y las indirectas (generadas en la producción de la gasolina), un coche que consuma 6,5 litros de gasolina cada 100 kilómetros emite a la atmósfera 17,58 kilos de CO2 cada cien kilómetros. En este caso las emisiones de CO2 son casi 7 veces mayores que las de un coche eléctrico que recargue en España.
Otro estudio más reciente publicado en la revista Science en 2018 tomó una muestra de 8.966 yacimientos de petróleo en 90 países que representan el 98% de la producción mundial. Concluyó que la media de emisiones generadas a nivel global es de 10,3 g CO2eq/MJ, con grandes diferencias según el país donde se extraiga y refine. Argelia es el país más contaminante, con 20,3 g CO2eq/MJ, porque los operadores de los campos petrolíferos queman habitualmente grandes cantidades de gas. Sin embargo, Arabia Saudí, otro gran exportador de crudo, tiene la segunda huella de carbono más baja porque quema poco gas y su crudo tiene bajo contenido de agua, por lo que destina menos energía a tratar y separar el petróleo. El país con menor huella de carbono es Dinamarca, con 3,3 g CO2eq/MJ. Dinamarca, por cierto, es también el mayor productor de petróleo de la Unión Europea.
¿Cuántos kilómetros hay que hacer para compensar la contaminación de las baterías?
Llegados a este punto, habrá quien se pregunte sobre la huella de carbono de fabricar una batería. Extraer las materias primas necesarias, refinarlas y convertirlas en una celda requiere gran cantidad de recursos y conlleva la emisión de dióxido de carbono. Aún teniendo esto en cuenta, un coche eléctrico es mucho menos contaminante a lo largo de su vida útil. Pero, ¿a partir de qué momento un coche eléctrico empieza a tener mejor balance neto que un coche con motor gasolina o diésel?
Para calcularlo tomaremos los datos de Volvo, que es el único fabricante hasta la fecha que ha publicado detalladamente la huella de carbono que genera la fabricación de sus coches, tanto los de combustión interna como los eléctricos -incluyendo lógicamente la fabricación de las baterías-. Más concretamente, centrándonos en el Volvo XC40 gasolina y el C40 Recharge eléctrico. Según datos de Volvo, fabricar un C40 Recharge eléctrico -incluyendo su batería- supone emitir 10,6 toneladas más de CO2 en comparación con su mellizo de gasolina, un 65% más.
Casualmente, los consumos homologados de ambos modelos son bastante similares a los que hemos tomado como referencia para los cálculos anteriores. Para el siguiente cálculo utilizaré el consumo homologado en ciclo WLTP, tanto para el modelo de gasolina como para el eléctrico. Así pues, hacer 100 kilómetros en el XC40 de gasolina significa emitir 18,12 kilos de dióxido de carbono (CO2), mientras que hacer 100 kilómetros en el C40 Recharge eléctrico supone emitir 2,54 kilos de CO2. El de gasolina emite 15,58 kilos más de CO2 cada 100 kilómetros recorridos.
Teniendo en cuenta los datos proporcionados por Volvo, las cifras de consumo tomadas como referencia y las emisiones de CO2 del mix energético español, las matemáticas nos dicen que la huella contaminante extra que supone fabricar un coche eléctrico (batería incluida) se compensa a los 68.036 kilómetros en el caso de nuestro ejemplo. A partir de ese momento, utilizar un coche eléctrico está reduciendo las emisiones totales en comparación con un modelo equivalente de gasolina.
Evidentemente, esa cifra variará dependiendo de qué modelos se comparen, el impacto medioambiental de su fabricación (cuyo dato no suele ser público) o el consumo energético de cada uno de ellos. Lo que sí estaremos haciendo con un eléctrico desde el primer momento, desde el primer kilómetro, es no emitir gases de manera local, es decir, contribuir a tener un aire más limpio en las ciudades.
Fuentes y Bibliografía consultada:
ICCT (2010). Carbon Intensity of Crude Oil in Europe. theicct.org/sites/default/files/ICCT_crudeoil_Eur_Dec2010_sum.pdf
Masnadi, M. S. et al. (2018). Global carbon intensity of crude oil production. Science 361. www.science.org/doi/10.1126/science.aar6859
Volvo (2021). Volvo C40 Recharge. Carbon footprint report. https://www.volvocars.com/images/v/-/media/Market-Assets/INTL/Applications/DotCom/PDF/C40/Volvo-C40-Recharge-LCA-report.pdf
Factores de conversión de hidrocarburos: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2021-approximate-conversion-factors.pdf
- Consumo combinado C40 Recharge Single Plus: 18,1 kWh/100 km
- Consumo combinado XC40 B3 Plus (163 CV): 6,7 l/100 km
