Las Baterías están en todas partes en nuestra vida cotidiana, teléfonos, autos y cualquier dispositivo alrededor. Pensemos por un momento si no tenemos que cargar nuestro teléfono por 1 mes, o que la nueva tecnología de autos eléctricos permita una autonomía superior 1 000 millas con sólo 10 minutos de carga eléctrica para ello.

Los emblemáticos autos eléctricos

En la actualidad, los autos eléctricos utilizan baterías de ION de litio y representan 3 % de la venta de autos a en el mundo con 2,1 millones en el ámbito global. China destaca como el mercado de mayor importancia con 1,2 millones de unidades nuevas en 2019. El líder del sector es TESLA (16,3 % del mercado en 2019) que busca incrementar eficiencia de las baterías al reducir el peso, el tiempo de carga necesario y la sustentabilidad necesaria para masificar la producción.

Hoy en día, 1 Kg de gasolina (equivalente a 1,35 litros) genera 48 Megajoules (trabajo realizado por la fuerza de 1 newton en un desplazamiento de 1 metro) de energía, mientras las baterías de ION de litio acumulan 0,3 Megajoules por Kg. Recordemos que con cada ciclo de carga de las baterías se van degradando y pierden su capacidad de almacenamiento progresivamente.

Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), el costo de las baterías para vehículos eléctricos está disminuyendo significativamente desde  USD 1 100 / kWh en 2010 hasta USD 156 kWh en 2019, incluida la reducción del tamaño promedio del paquete de baterías de todos los vehículos eléctricos ligeros vendidos con un rango de 50-70 kWh.

Esto ha llevado a una progresiva adopción de vehículos eléctricos, en particular donde existen regulaciones ambientales que establecen costos a la emisión de carbono. Destaca el continente europeo, donde se encuentran 9 de los 10 países de mayor penetración, de acuerdo con la publicación del índice de vehículos eléctricos de Mckinsey.

Las nuevas regulaciones que recién han sido promulgadas en California que establecen la prohibición de circulación de vehículos con emisión de carbón para el año 2035 debe acelerar la adopción de esta medida en EE.UU., que se ubica sobre el 3 %.

Para lograr la conversión del parque automotor, el aumento de la eficiencia de las baterías es determinante para esta transformación de la industria del transporte, logística y la automatización de la mayoría de los procesos cotidianos en el planeta. No obstante, en función de la trayectoria de costos, la adopción masiva puede dispararse al cruzar la curva de costo de los vehículos eléctricos a los de combustión, lo cual puede pasar en pocos meses.

Sustentabilidad de las materias primas de las baterías (litio y cobalto)

El litio es el insumo fundamental de las baterías desarrolladas hasta el momento, 80 % de los depósitos mundiales se encuentran en China. En el caso del cobalto, la República del Congo e incluso Venezuela están surtiendo el mercado con una explotación minera cuestionable desde el punto de vista ecológico como de respeto a los Derechos Humanos. Esto agrega una presión adicional a la producción de baterías, no sólo eficientes sino socialmente sustentables para sustituir a los contaminantes combustibles fósiles.

La demanda estimada de materias primas para las baterías de vehículos eléctricos vendidos en 2019 fue de unos 19 kt de cobalto, 17 kt de litio, 22 kt de manganeso y 65 kt de níquel. Para las necesidades de baterías en el escenario de políticas declaradas, la demanda de cobalto se expande a alrededor de 180 kt / año en 2030, litio a alrededor de 185 kt / año, manganeso a 177 kt / año y níquel de clase I a 925 kt / año. En el escenario de desarrollo sostenible, un mayor consumo de vehículos eléctricos conduce a valores de demanda de materiales para 2030 más del doble que en el escenario de Políticas aceptadas, de acuerdo con un reporte de la Agencia Internacional de Energía.

El día de la batería de TESLA cambia escenario de materias primas

El pasado 22 de septiembre, TESLA presentó el día de la batería, en la cual hizo anuncios importantes que no sólo revolucionan la industria del transporte sino ilustran el camino de desarrollo que sigue una empresa líder en vehículos eléctricos en el mundo, pero que se define como una empresa generadora de energías sustentables.

Con la visión de masificar la producción de baterías más eficientes, TESLA anunció la batería 4680 con aparentes mejoras en la densidad de energía, reducción de costos y simplificación del proceso de producción a través de las siguientes medidas:

  1. Eliminación de las pestañas de la batería por un espiral de tejas de las celdas que amplifican conexión, facilita el proceso de producción y reduce el calentamiento.
  2. Eliminación de materiales costosos y polémicos como el cobalto, sustituido por níquel para los cátodos.
  3. Integración vertical en la producción de los componentes de las baterías, para apostar por el control y sustentabilidad de los mismos en un negocio donde la batería es clave para lograr disrupción de toda la industria del transporte. Según TESLA, una nueva fábrica de baterías en Nevada, tendrá acceso a reservas de litio (derecho a 10 000 acres) que bajo una mejora en el reciclaje, debería ser capaz de sostener demanda para autos en EE.UU. al año 2030.

Con estos cambios, TESLA aspira una mejora de 56 % del kWh de las baterías, lo que equivale a un incremento de 5 veces la capacidad de almacenaje, un aumento de 16 % en el rango y 6 veces mayor potencia. La meta de la empresa líder en la masificación de acumuladores de energía es pasar de 100 GWh a 3 TWh (3 000 veces más almacenamiento de energía en casi una década) en 2030.

Actualmente, TESLA ha declarado que su modelo 3 tiene una vida útil de 1 millón de millas, pero la batería actual debe reemplazarse entre las 300 000 a 500 000 millas (después de 1 500 recargas aproximadamente).

Avances en baterías vienen de distintos sectores

Pese al rol de liderazgo de TESLA en el campo de innovación de las baterías, existen otros avances que utilizan distintas tecnologías en la misma dirección, alcanzar un punto de eficiencia en almacenamiento que dispare la autonomía de dispositivos desde nanodispositivos hasta grandes aeronaves en los próximos años.

Por ejemplo, la nanotecnología ha reportado avances de la mano de Samsung, la cual ha patentado una tecnología llamada ¨bola de grafeno¨. Una empresa de nombre NanoGraf Technologies  y otra como Amprius utilizan hojas de grafeno para producir baterías de carbono-silicio, lo que les ha permitido incrementar en 30 % la capacidad de almacenaje de energía y alcanzar 500 Wh/Kg, un rango que permite incluso la viabilidad para los aeronaves, de acuerdo con Airbus Space and Defence, que firmó desde 2019 un acuerdo con esta última para desarrollar baterías de alta densidad en su programa de aviones sin emisiones, cuya potencia necesaria para el despegue es muy demandante.

Otras tecnologías en desarrollo como el sulfuro de litio son utilizadas en parte de la industria de autos eléctricos.

¿Qué nos cambian las nuevas baterías?

Productos como autos, teléfonos computadoras, cámaras, drones, otras aeronaves y un sinfín de dispositivos usa baterías. ¿Qué ocurre sin son más eficientes en consumo, duración, tiempo de carga?

En nuestra opinión, el primer campo de disrupción es la industria del transporte, que migra por completo, por un tema de eficiencia de costos.

En segundo lugar, la autonomía de dispositivos se expande, permitiendo la adopción masiva en la logística y automatización de funciones (limpieza por ejemplo).

En tercer lugar, el mapa de productores de petróleo enfrenta un severo reto ante la caída en demanda de petróleo como desarrollamos en un artículo anterior. Sólo Shell esta semana anunció un plan de recorte de 9 000 empleos en su empresa, uniéndose a BP que anunció en junio pasado 10 000 puestos de recorte.

Por último, la experiencia de venta en el planeta va a ver cambios muy importantes al cambiar tanto la experiencia de compra de la población interactuando tanto con dispositivos como con drones que realicen la entrega de productos. Esto será gracias, entre otras cosas, a la autonomía que permite la nueva tecnología de baterías.

Por ejemplo, la FAA aprobó a Amazon la licencia para operar con su flota de drones aéreos para hacer entregas, lo cual es un simple ejemplo de la adopción de automatización de procesos masivo en la vida cotidiana. Walmart está dando los mismos pasos  para cambiar la experiencia de los consumidores que no requerirán ir a una tienda para tener la experiencia de comprar.

El reto para los menos desarrollados

Al conocer del avance de nuevas tecnologías en las baterías y acumulación de energías y entender que China, Europa y EE.UU. avanzan en la adopción de la autonomía de dispositivos que cambia tanto la experiencia de consumidores y la vida cotidiana de su población, pero fundamentalmente que hace más eficientes sus economías, nos preguntamos, ¿Cómo Latinoamérica va a enfrentar la pérdida de competitividad si no es capaz de desarrollar una infraestructura logística que permita a sus productores competir con el resto del mundo?

La reflexión importante, una persona en EE.UU. probablemente le será más barato tener unas bananas del Ecuador en su casa, que a una misma persona en Quito.

¿Qué tan grande será la brecha entre las economías a baterías versus las economías a gasolina?

Creo que será tan grande la desigualdad como grande sea la incapacidad de Latinoamérica de atraer inversión extranjera y promover la seguridad para desarrollar y aplicar tecnologías que la hagan más competitiva.

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