Una de las tecnologías más influyentes de principios del siglo XXI, podrían ser las baterías. Los teléfonos inteligentes y la informática móvil son posibles gracias a las baterías baratas y compactas, así como las baterías más grandes y potentes representan la tecnología que permite la movilidad eléctrica, las energías renovables y la red inteligente.
Las aplicaciones de almacenamiento de batería se expanden a medida que su costo decae, tal y como es el caso de cualquier tecnología nueva. El aumento de la demanda conlleva a una mayor producción, lo que impulsa continuas reducciones de costos y mejoras de rendimiento en un círculo virtuoso.
Según BloombergNEF, durante estos últimos 10 años, los costos de las baterías han experimentado una caída dramática: de más de $ 1,000 por kilovatio-hora en 2010, a alrededor de $ 156 por kWh en 2019. Todo esto se viene acercando al denominado «número mágico» de $ 100 / kWh que muchos creen que llevará a los vehículos eléctricos a la paridad de precios con los vehículos heredados, y terminará con la Era del Petróleo. ¿Qué factores han contribuido a esta rápida reducción de precios?
Timothy B. Lee, señala en Ars Technica, que Tesla ha venido desempeñando un papel importante, no solo al incorporar los autos eléctricos a la corriente principal, sino al centrarse desde el principio, en la importancia de la tecnología de la batería. Lee escribe: «Tesla ha sido, tanto una compañía de baterías como una compañía de automóviles. Tesla reconoció la escala potencial del mercado de baterías antes que la mayoría de las otras compañías, y se ha convertido en un jugador líder en el mercado del almacenamiento en red».
Tesla continuó con una estrategia clásica de la industria tecnológica al comenzar con un producto de bajo volumen y de alto costo (el Roadster) avanzando así, a ofertas de mercado masivo de menor costo (Modelos 3 e Y). Este proceso iterativo fue habilitado en gran parte por la disminución de los costos de la batería. En 2014, JB Straubel dijo: «El Modelo S fue diseñado e introducido aproximadamente cinco años después del Roadster, viendo mejoras de alrededor del 40 por ciento en la tecnología de la batería, la química fundamental, el empaque del paquete de batería como tal. Eso se tradujo directamente sobre cómo podemos acercarnos a 300 millas de alcance en un Modelo S, casi 85 kWh de almacenamiento de energía en un paquete que en realidad es más pequeño que el paquete Roadster».
A medida que se avanza en la producción de más baterías, las economías de escala se activan y las empresas van aprendiendo cómo optimizar los procesos de producción y a reducir los costos. El Sr. Lee explica, los economistas miden esta reducción de costos en términos de la tasa de aprendizaje, la cual es definida como la disminución porcentual del costo cada vez que se duplica la producción manufacturera. Para 2019, BloombergNEF estimaba que la tasa de aprendizaje de las baterías era del 18 por ciento. En otras palabras, los costos de la batería caen un 18 por ciento cada vez que se duplica la producción global de la batería.
Bloomberg cree que la industria alcanzará el tan anhelado precio de $ 100 / kWh para 2023. Algunos observadores de la industria sospechan que Tesla ya está cerca de lograr el Grial, y hará un anuncio histórico en Battery Day el 15 de septiembre.
Los automóviles no son solo los que impulsan la demanda de baterías. Las aplicaciones de servicios públicos, son un área de gran crecimiento para el almacenamiento estacionario. Elon Musk ha dicho que el negocio de baterías de Tesla algún día podría superar su ángulo automotriz.
Justin Rowlatt, de acuerdo con esto, escribió para la BBC. «Las gigantescas baterías conectadas a nuestras redes eléctricas serán fundamentales para la gran revolución de las energías renovables»
El experto en baterías del University College London, profesor Paul Shearing, se pronunció a la BBC diciendo que el mundo está entrando en «una fase de crecimiento casi exponencial». Señala que la esperada «batería de un millón de millas» de Tesla, no solo será una buena noticia para las ventas de vehículos eléctricos y que se espera sea revelada en septiembre. Las baterías de mayor duración, también son esenciales en aplicaciones de almacenamiento estacionario.
Sabemos que muchas baterías son utilizadas en los sistemas de almacenamiento a gran escala. En 2017, Tesla instaló el sistema de baterías de iones de litio más grande del mundo en el parque eólico Hornsdale en Australia, con una capacidad de almacenamiento de 129 MWh, equivalente a 2,000 modelos 3 o 10 millones de teléfonos inteligentes. Durante este año, la capacidad del lugar se incrementó a 185 MWh. A pesar de todo esto, se verá opacado por el planificado Manatee Energy Storage Center en Florida, el cual se se supone, tendrá una capacidad de 900 MWh y será puesto en funcionamiento a finales de 2021. Con todo ello, ciertamente, se avecinan más economías de escala con sus correspondientes reducciones de precios.
Otra de las vías para disminuir los costos sería reduciendo los costos de las materias primas como el litio, que pese a las historias de miedo que haya visto, no hay riesgo de escasez: el litio es abundante en todo el mundo.
Sin embargo, podría surgir como un cuello de botella debido a la demanda intempestiva, porque los métodos actuales de extracción de litio de los depósitos de sal son lentos e ineficientes. Rowlatt escribe que, en el Salar de Atacama en Chile, el proceso de evaporación utilizado para producir sales de litio lleva meses y recupera solo el 30% del litio disponible.
Muchas de las compañías están trabajando para desarrollar mejores métodos de refinación. La BBC informa que EnergyX tiene en desarrollo, un nuevo tipo de filtro de nano partículas, que espera pueda recuperar litio de una solución salina, con una eficiencia del 90%, para reducir el tiempo requerido de meses a días. Por otra parte, el innovador Lilac Solutions, está probando un proceso de intercambio iónico, en el Mar Salton de California, en sus ricos depósitos de litio. Mientras tanto, a solo unos cientos de kilómetros al norte de Giga Factory 1 en Nevada, Tesla espera explotar un enorme y fácilmente explotable tesoro de litio en el llamado Lithium Valley.
De allí que observemos que Tesla está trabajando en varios frentes para mantener bajos los costos de la batería. Otros fabricantes de automóviles se están quedando cada vez más atrás, según señala un artículo reciente de Loup Ventures. Gene Munster, por su parte escribe: “Creemos que Tesla tiene una ventaja competitiva en baterías que los inversores no aprecian demasiado. En el futuro, esperamos que esa ventaja se amplíe».
De acuerdo a todos los informes, las baterías de Tesla son las mejores de la industria, no siendo ésta la única ventaja de la que goza la compañía de California. Su cadena de suministro de baterías es más madura y robusta que la de cualquier otro fabricante de automóviles. Munster señala que Tesla tiene fuertes relaciones con los proveedores de baterías. La mayoría de las celdas de la batería de la compañía son fabricadas por el socio de baterías Panasonic desde hace mucho tiempo en Nevada Giga Factory de Tesla. Loup Ventures cree que más del 60% de la producción de celdas de batería de Panasonic es destinada actualmente a Tesla.
Recientemente, Tesla comenzó a trabajar con CATL de China y LG Chem de Corea del Sur. Como si eso no fuera suficiente, también se cree que la compañía está trabajando en su propio diseño de celda de batería, probablemente utilizando una nueva química patentada. Con sus recientes adquisiciones de Maxwell Technologies y Hibar Systems, Tesla ha asegurado el acceso a tecnología de baterías de vanguardia que seguramente conducirá a una mayor reducción de costos. El proceso de fabricación de «electrodos secos» de Maxwell podría permitir a Tesla rehacer su línea de producción de baterías, ahorrando una gran cantidad de dinero, tiempo y espacio de fábrica.
Fuente: Evannex