Impactos en las baterías, metales, infraestructura de recarga y emisiones

Baterías y metales

La demanda de baterías de VE también está aumentando rápidamente, con los envíos en 2020 siendo 45% mayores que en 2019. Para el 2030, la demanda crece casi 15 veces, alcanzando 2.576 GWh en el Escenario de Transición Económica. Los fabricantes de baterías han anunciado planes que ascienden a 2.539 GWh de capacidad anual para el 2025. China sigue dominando, pero la capacidad está creciendo en otras regiones.

Los precios promedio de los paquetes de baterías se sitúan por debajo de los 100/kWh sobre una base promedio ponderada por volumen para el 2024, impulsados por la introducción de nuevas químicas de celdas y equipos y técnicas de fabricación. Los diseños de paquetes simplificados para las plataformas de vehículos eléctricos de baterías también son de ayuda. Para el 2030 los precios de los paquetes alcanzan US$58/kWh, pero serán necesarios altos niveles de inversión para que los precios sigan disminuyendo.

Las nuevas químicas de las baterías de VE están siendo adoptadas más rápidamente que en el pasado. Las baterías NMCA (óxido de litio, níquel, manganeso, cobalto y aluminio) ingresarán al mercado en 2021, dos años antes de nuestra expectativa anterior. Esta química proporciona mayores densidades de energía y un ciclo de vida mayor que el material equivalente de NMC o NCA. Para fines de la década nuevas químicas que utilizan más manganeso se volverán prevalentes para reducir la presión sobre el níquel. La capacidad de extracción y refinación del litio y el cobalto es suficiente para la década de 2020, pero una nueva capacidad de producción de sal de níquel y manganeso será necesaria para evitar problemas de suministro.

Esperamos que la oferta de litio, cobalto, manganeso y níquel sea suficiente para satisfacer la demanda de baterías de iones de litio hasta el 2030 bajo nuestro Escenario de Transición Económica. Se requerirán nuevas inversiones e instalaciones de refinación, pero confiamos en que el mercado responderá a esta necesidad. Bajo nuestro Escenario de Cero Emisiones Netas el rápido aumento en la demanda por baterías de iones de litio requerirá grandes volúmenes de materias primas.

Para evaluar los impactos que esto genera hemos creado dos escenarios de combinaciones químicas. Nuestra combinación química “base” depende altamente de la actual generación de cátodos basados en níquel, mientras que nuestra combinación de química “progresiva” utiliza cátodos de próxima generación que utilizan menos materias primas.

El reciclaje de baterías es un habilitador crítico para nuestro Escenario de Cero Emisiones Netas. Sin ello, para el 2050 la demanda acumulada de litio superará las reservas actualmente conocidas. Sin embargo, con el reciclaje universal de baterías, no solo la demanda primaria de litio permanecerá por debajo de las reservas conocidas, sino que también existe la posibilidad de establecer una industria de baterías completamente circular, con un suministro de litio reciclado que excederá la demanda anual total hacia mediados de siglo.

En general, la adopción de VE no se ve obstaculizada por las restricciones de suministro de metales incluso bajo el Escenario de Cero Emisiones Netas, pese al gran volumen de material que será requerido. Para metales como el manganeso, la oferta actual conocida es suficiente para satisfacer la demanda hasta el 2050. Para mantener en equilibrio la demanda de litio, níquel y cobalto, será necesario un conjunto de enfoques que requerirá que los gobiernos, automotrices, fabricantes de baterías, mineros y recicladores trabajen juntos. Esto incluye la necesidad de densas redes de recarga, nuevas químicas de celdas, reciclaje generalizado e inversiones en nuevas minas y capacidad de refinado. Las nuevas tecnologías de extracción y los precios persistentemente altos también podrían cambiar las reservas conocidas.

La tendencia en la última década ha sido de un aumento en el tamaño promedio de los paquetes de baterías. Esto podría parar y revertirse. Hemos modelado el impacto en la demanda de materiales si los tamaños de los paquetes de batería fueran un 25% menor para el 2040, en comparación con nuestro escenario principal. Por ejemplo, los paquetes de baterías para los SUV (automóviles todoterreno) promediarían 54 kWh en lugar de 71kWh. En este análisis, la demanda acumulada para baterías de iones de litio sería un 18% menor. Para el níquel esto significa que incluso bajo nuestro Escenario de Cero Emisiones Netas, usando nuestra combinación química base, las reservas y el reciclaje podrían satisfacer la demanda acumulada.

Reducciones adicionales en los tamaños promedio de los paquetes de baterías son posibles y deseables. Existe un fuerte argumento para que los gobiernos realicen grandes inversiones en la infraestructura de redes públicas de recarga de VE porque redes más densas pueden ayudar a permitir paquetes de baterías mucho menores, lo que genera mayores beneficios económicos y ambientales. El cambio en las regulaciones de vehículos basadas en las emisiones del ciclo de vida también podría ayudar a impulsar el mercado hacia paquetes más pequeños.

Emisiones

En nuestro Escenario de Transición Económica, las emisiones de CO2 derivadas del transporte en carretera repuntan relativamente rápido en comparación a los periodos de pandemia del COVID-19, alcanzando niveles superiores a los del 2019 en el 2023. A pesar del rápido aumento de los VE las emisiones del transporte en carretera no alcanzarán su pico hasta 2030, cuando llegarían a 7,1 GtCO2. Este es un crecimiento cercano al 7% desde el 2019 y se debe principalmente al aumento de las emisiones de vehículos pesados. Tras alcanzar un nivel máximo en 2030, las emisiones de CO2 derivadas del transporte en carretera se sitúan en 2050 un 28% por debajo del nivel de 2019 en nuestro Escenario de Transición Económica.Los camiones pesados representan el 59% de todas las emisiones restantes directas de CO2 del transporte en carretera en 2050 en el ETS, lo que destaca la urgente necesidad de adoptar medidas en este segmento.

El Escenario de Cero Emisiones Netas conlleva una transformación mucho más rápida que en el ETS, y la tasa de reducción de emisiones varía significativamente a partir del 2030 a medida que se eliminan de los caminos más vehículos de combustión. Estas cifras se refieren solo a las emisiones de los tubos de escape. La materialización completa de los beneficios de emisiones de los vehículos eléctricos y de pila de combustible de hidrógeno también requerirá una rápida descarbonización del sector de energía y de producción de hidrógeno.

Infraestructura de carga

En nuestro Escenario de Transición Económica, para el 2040 la red de recarga requiere crecer a más de 309 millones de cargadores globalmente. El total está dominado por los cargadores en hogares, que ascienden a 270 millones en el período, y representan el 87% de toda la red. Además de estos, se requieren 24 millones de cargadores públicos, 12 millones de cargadores en los lugares de trabajo y 4 millones de cargadores de autobuses y camiones.

Se necesitan más de US$589.000 millones de inversión acumulada en la red para instalar todos estos cargadores en el Escenario de Transición Económica. En comparación, la inversión mundial en capacidad de energía renovable fue de US$304.000 millones solo en el 2020.

La inversión requerida alcanza un máximo de US$39.000 millones anuales en 2037 para todos los cargadores y un máximo de US$15.700 millones anuales en 2035 cuando se centra en cargadores públicos. Si bien los cargadores públicos rápidos y de autobuses y camiones son solo el 2% de todos los cargadores, representan casi la mitad de la inversión total para 2040 en el Escenario de Transición Económica. La recarga doméstica sigue siendo la categoría más grande y que representa el 40% del total.

Las necesidades de la red de electricidad cambiarán significativamente entre ahora y 2040 a medida que crece la demanda de electricidad de vehículos compartidos, furgonetas y camiones. Esto aumentará la necesidad por más centros de carga de alta capacidad en áreas urbanas y en carreteras para servir específicamente a estos vehículos.

Las necesidades de los conductores de vehículos privados también variarán ya que el conductor del mercado masivo de VE es probable que tenga menos acceso a la carga domiciliaria. Aunque no parece lógico, la cantidad de VE por conector de carga pública aumenta a entre 30 y 40 en la mayoría de los mercados desde los actuales 5 a 20 VE por conector de carga pública, a medida que crece el uso de la infraestructura de carga y la entrega promedio de energía.

Los vehículos autónomos aumentan rápidamente al 10% de toda la demanda eléctrica de VE en 2040 y al 20% de la demanda en 2050. Esto tiene el potencial de cambiar los requisitos de la red de carga cuando se complete el despliegue a escala masiva. La carga inalámbrica y robótica podría ser más importante en este escenario.

El sistema vehículo a red eléctrica (V2G) tiene el potencial de convertirse en una herramienta importante para los operadores de redes en la gestión de la demanda máxima de energía. Para el 2040 en Alemania, si todos los vehículos eléctricos en la flota en el Escenario de Transición Económica tuvieran capacidad de vehículo a red y estuvieran disponibles para la red, podrían proporcionar el triple de la cantidad de energía de nuestra demanda máxima proyectada. Si solo el 25% de la flota tuviera capacidad V2G y el 50% de esos vehículos estuvieran disponibles para proporcionar servicios, la energía disponible aún podría ser equivalente al 40% del máximo de la demanda total.

Para alcanzar el Escenario de Cero Emisiones Netas, el número requerido de cargadores aumenta a 504 millones de conectores para 2040 y a 722 millones de conectores para 2050. Esto requiere una inversión acumulada de US$939.000 millones para el 2040 y de US$1.600 millones para 2050. Cerca del 47% de la inversión adicional requerida entre el Escenario de Transición Económica y el Escenario de Cero Emisiones Netas es para la infraestructura de carga de camiones y autobuses.

El apoyo a la infraestructura de recarga requiere un incremento significativo para mantenerse encaminado hacia el Escenario de Cero Emisiones Netas, que incluyen las ubicaciones remotas y subatendidas. Los gobiernos también deberían revisar los mecanismos de recuperación de costos para las actualizaciones de las redes y conexiones de redes para permitir más puntos de recarga, y considerar si pueden ser incluidas en la tasa base de los operadores de redes pertinentes en un área determinada.