China comienza a fabricar baterías de sodio

El gigante asiático vuelve a ser líder en la tecnología de baterías.

Para sorpresa de todos, el 2 de diciembre China, mediante la compañía estatal CTG, anunció que había empezado a fabricar baterías de sodio. 

El principal fabricante mundial de baterías de litio, la china CATL, ya había presentado en 2021 este tipo de baterías, pero con la intención de fabricarlas en masa a partir de 2023.

El desencadenante de todo ello son los inconvenientes que arrastra el litio, el componente clave en el que se basa la tecnología dominante de baterías. El gran aumento de demanda a raíz de la electrificación del consumo energético ha causado un crecimiento récord del precio del litio. Junto a las dificultades derivadas de la actual crisis, ha hecho que por primera vez las baterías de litio hayan subido de precio este diciembre, después de décadas de fuertes bajadas. 

Los inconvenientes del litio

Este fin de año hemos visto una subida sin precedentes del precio del litio. ¿No hay suficiente litio en el mundo, como dicen algunas voces? El Servicio Geológico de EE.UU. (USGS) publica cada año un resumen de la evolución de los recursos minerales. Respecto al litio, da datos muy interesantes. Los recursos mundiales de este elemento han aumentado sustancialmente a causa de la exploración minera, impulsada por el crecimiento de la demanda. Los expertos estadounidenses calculan que existen cerca de 89 millones de toneladas. Sin embargo, tan sólo una parte de estos recursos, que conocemos como reservas, puede extraerse de manera económicamente rentable con la tecnología actual. En 2021 las reservas de litio se situaban en 22 millones de toneladas. De estas, el país que más tiene es Chile, con 9,2 millones de toneladas, seguido de Australia (5,7 M), Argentina (2,2 M), China (1,5 M) y EE.UU. (0,75 M). Teniendo en cuenta que la batería de un coche eléctrico necesita unos 8 kilos de litio, con las reservas actuales se pueden construir 2.750 millones.

Anualmente se producen alrededor de ochenta millones de coches en todo el mundo (cifra en descenso), por lo que tenemos suficiente litio para hacer coches eléctricos durante treinta y cuatro años. Sin embargo, es necesario realizar diversas consideraciones sobre estas cifras. En primer lugar, que el volumen de las baterías para almacenamiento estacionario, es decir, las baterías para las casas y las centrales eléctricas, está previsto que tenga un volumen equivalente al automovilístico. Por lo que, la previsión para coches bajaría a la mitad, diecisiete años.

Aún así, hay dos fenómenos que podrían contrarrestarlo. Por un lado, la exploración minera para encontrar nuevos recursos de litio crece, incentivada por los precios elevados actuales. Esto hará que las reservas aumenten previsiblemente de forma muy significativa. Por otra, hay que considerar que las baterías de litio se pueden reciclar de un 90% o más, por lo que la demanda de litio nuevo bajará enormemente si se regula legalmente su reciclaje. No parece que haya peligro de terminar sin litio a medio plazo. ¿Dónde está el problema, entonces?

La respuesta debe buscarse en la producción anual. De nada sirve tener un embalse lleno, si necesitamos agua para millones de personas y sólo podemos extraerla gota a gota. En 2021 la producción de litio creció un 21% hasta alcanzar las 100.000 toneladas. Los principales productores fueron Australia, con 55.000 toneladas, seguido de Chile (26.000), China (14.000) y Argentina (6.200). En Europa, Portugal produjo 900 toneladas. Sin embargo, el aumento del consumo mundial fue superior y se elevó un 33% y alcanzó las 93.000 toneladas.

Durante el 2021 no faltó litio, pero la tendencia es que al ritmo actual pueda carecer dentro de poco. De hecho, durante 2022 la demanda de baterías casi se ha doblado en relación con 2021, alcanzando los 603 GWh. En todo el mundo se construyen gigafactorías de baterías, cada una de las cuales lucha en el mercado internacional para cerrar acuerdos con las empresas mineras. Incluso algunas compañías, como Tesla y el grupo Volkswagen, sopesan entrar en la minería de litio directamente, sin intermediarios, para garantizar su producción. China, como principal fabricante de baterías de litio (responsable del 79% de la producción mundial), es la primera afectada e interesada en resolver esta situación. Aquí entra en juego su opción por el sodio.

Las características de las baterías de sodio

Como hemos visto, a principio de mes la Corporación de las Tres Gargantas (CTG) ha empezado a fabricar baterías de sodio en su planta de baterías de la ciudad de Funyang, en la provincia de Anhui, en el este de China , después de haber trabajado en esta tecnología desde 2017 y disponer de más de 30 patentes. Es una producción pequeña por los estándares actuales del sector, con una línea de producción con una capacidad de 1 GWh anual, lo suficiente para aproximadamente 25.000 coches eléctricos. Sin embargo, la compañía ya ha dicho que trabajaba para ampliar su capacidad a 5 GWh, el equivalente a 125.000 coches.

Todo ello, un golpe de efecto de una compañía propiedad del estado chino, dado que todo el mundo esperaba que durante el próximo año fuera CATL, la mayor empresa del mundo de baterías de litio, la que empezara la producción de las nuevas baterías de sodio, anunciada a bombo y platillo el año pasado. Este año ha estado preparando la cadena de suministro para su producción en masa. Pero, ¿por qué el sodio, más allá de que es un ion que puede ser usado en baterías?

El sodio puede extraerse de la sal común, que es cloruro de sodio, mediante un procedimiento sencillo de electrólisis. De hecho, nuestro país fue pionero en esta técnica con la electroquímica de Flix, fundada en 1897 por iniciativa alemana en esta población de la Ribera d’Ebre, gracias a un pequeño embalse que generaba la electricidad requerida ya la sal obtenida en el Delta del Ebro. En ese caso, el elemento que se buscaba originariamente era el cloro, empleado como desinfectante y para hacer productos de limpieza, como la lejía. Ahora la tortilla se ha tumbado y el elemento que interesa es el sodio.

La ventaja principal del sodio es un precio más económico que el litio , aparte de su disponibilidad universal y fácil obtención. Los expertos calculan que podría bajar de un 25% el coste del kWh de batería en relación con las baterías de litio más económicas, las LFP (por litio, hierro y fosfato, en sus siglas en inglés). Además, cualquier país con acceso a un mar u océano puede conseguir sodio, lo que puede impulsar mucho esta tecnología de baterías. También podría ayudar a resolver un problema ambiental conocido: las salmueras producidas por las desaladoras, y que ahora pueden convertirse en un recurso de alto valor económico que podría disminuir o evitar que se derramaran en el mar. En los Països Catalans tenemos unas cuantas, lo que podría favorecer a futuras plantas de baterías, como la de Sagunto.

Pero las baterías de sodio tienen también sus inconvenientes. El principal es la densidad energética, que hace que las baterías de sodio sean mayores y pesadas. CTG ha anunciado una densidad energética de 145 Wh/kg , frente a los habituales 190-200 Wh/kg de las LFP, o los 250-300 Wh/kg de las NMC de litio (por níquel, molibdeno y cobalto). Sin embargo, tanto CTG como CATL dicen que llegarán en breve a los 200 Wh/kg. Otro parámetro a tener en cuenta es el número total de ciclos que admiten las baterías de sodio. Las desarrolladas por CTG alcanzan 4.500 ciclos, más que las NMC (1.000-2.500 ciclos), pero todavía lejos de los 10.000 de las LFP. Sin embargo, CTG espera alcanzar los 8.000-10.000 ciclos en la próxima generación e igualar las características de las LFP. Esperando estos progresos, de momento no parece que puedan sustituir inmediatamente y del todo las de litio.

¿El occidente se ha equivocado?

Por ahora las baterías de sodio se añadirían a la batalla que existe entre las dos principales tecnologías de baterías de litio. Por un lado, están las NMC, impulsadas sobre todo por Tesla, pero también por las marcas automovilísticas occidentales. Su ventaja es la superior densidad energética. Hay que tener en cuenta que, en los coches, el espacio para colocar una batería es limitado. Cuanta más densidad tenga, mayor autonomía puede proporcionar. Sin embargo, las NMC son más caras por el uso de cobalto, un elemento polémico, por otra parte.

En cambio, China optó por la química LFP. Sin cobalto y con un elemento muy barato como el hierro. El precio es la principal ventaja, junto con su gran vida útil, que multiplica por 4 y por 5 la de las NMC. Asimismo, proporciona autonomías bajas y requiere una gestión de la carga más sofisticada. En cualquier caso, la tendencia actual del sector automovilístico mundial es de adoptar las LFP para los modelos más económicos, aunque dé autonomías de unos 350-400 kilómetros, y reservar las NMC para los modelos de autonomías superiores. Ahora, China confía en aumentar aún más la densidad de las LFP, producir coches eléctricos más baratos y disputar por completo el mercado en las NMC.

Las baterías de sodio son una clave de vuelta en este objetivo. Aparte de solucionar las dificultades de suministro de litio actuales, permite bajar aún más el precio de las baterías y los coches. Debe tenerse en cuenta que las líneas actuales de producción de baterías de litio se podrán adaptar fácilmente a las de sodio. China no está satisfecha con dominar el 79% de las baterías de litio en el mundo: de cara al 2030 ha planificado tener 148 factorías de baterías en el país, frente a las 21 en Europa y 11 en Norteamérica previstas hasta ahora.

Los países occidentales tratan de revertir esta situación, pero China vuelve a pulsar el acelerador con las nuevas baterías de sodio, mientras que Europa y EEUU siguen optando por las baterías de litio de estado sólido y mejorar el número de ciclos de las NMC, una tecnología más cara. Una opción incierta y sin fecha, que por ahora solo funciona en el laboratorio y no parece escalable a una producción industrial en masa. En paralelo, en occidente comienza a llegar una nueva generación de coches eléctricos chinos con el objetivo de echar por tierra la supremacía europea y estadounidense. Tienen una calidad y tecnología igual o superior a las marcas occidentales, a precios más económicos.

Ahora somos testigos de una guerra comercial que apenas comienza y de la culminación de un plan chino que se diseñó en los años noventa, con el ingreso en la Organización Mundial del Comercio: la apertura del mercado automovilístico del país en las marcas occidentales, pero con tal de que las fábricas se hicieran con un socio chino, bajo el argumento de que era un país subdesarrollado. Cada vez más voces occidentales acusan a China de haber manipulado las reglas del comercio internacional a su favor para copiar la tecnología occidental en una primera fase y sustituir mundialmente a la industria europea y estadounidense en una fase posterior, que ya habría comenzado.

El primer coche con baterías de sodio, muy cerca

Aparte de CTG y CATL, hay un tercer contendiente en la batalla por la comercialización de baterías de sodio, los también chinos de BYD. A diferencia de las anteriores, la compañía no sólo es uno de los grandes productores mundiales de baterías de litio, sino que también es uno de los principales fabricantes de coches y autobuses eléctricos. Estos días ha anunciado que termina las pruebas con el primer coche movido por baterías de sodio, el BYD Seagull , que se empezará a comercializar en China el próximo año a partir de 8.000 euros al cambio. Esto nos marca el futuro inmediato del mercado de las baterías de sodio. Usadas en un primer momento en la franja de vehículos más económicos y urbanos, a los que darán unas autonomías de alrededor de 200-250 kilómetros.

Si se logran los objetivos de la segunda generación, las baterías de sodio podrían ocupar el mercado de coches con 300-350 kilómetros de autonomía. Las LFP, de mejorar la densidad, podrían ocupar una franja media, entre los 350 kilómetros y los 500, autonomías más que suficientes para la mayor parte de usos, incluidos viajes largos, y que podrían liquidar las NMC, con un mercado muy reducido que las encarecería aún más.

En el resto de vehículos, como autobuses y camiones, que disponen de más espacio para albergar baterías, al tiempo que tienen baterías muy grandes y caras, las de sodio pueden representar un abaratamiento extraordinario, aunque solo puedan dar autonomías bajas. Es posible que puedan verse en breve en vehículos de reparto urbanos, pero hoy por hoy hay que descartar verlas en camiones de largo recorrido, como el Tesla Semi . Es decir, en la automoción veremos una convivencia de diversas tecnologías de baterías, según el precio y la autonomía deseadas, pero seguramente veremos un abaratamiento general de los vehículos eléctricos.

¿Y el almacenamiento estacionario? En este tipo de aplicación, la densidad energética no es tan importante, dado que se dispone de mayor espacio. Sin embargo, el número de ciclos es crítico, porque si en los vehículos se puede realizar un ciclo semanal, en las baterías estacionarias se realizan habitualmente 250 ciclos anuales, casi uno diario. Por eso, este mercado hoy en día está dominado por la química LFP, que da 10.000 ciclos. La tecnología actual de baterías de sodio por ahora no parece que pueda competir con ellas: si bien son un 25% más baratas, dan un 50% menos de ciclos. Sin embargo, dependerá del caso de aplicación, el precio final y la disponibilidad de litio. Quizás se tendrán que adquirir de sodio porque no habrá de litio.

Con los datos que tenemos ahora mismo, parece que las baterías de sodio no van a desaparecer. Pueden ayudar a una previsible falta de litio en los próximos años, con una minería de litio que necesita varios años para poder cubrir la demanda –una mina nueva puede tardar entre cinco años y quince en ser productiva. Por el contrario, establecer una cadena de suministro de sodio puede tardar menos de dos años, es un elemento muy abundante y de fácil acceso, y más económico que el litio. Con una densidad energética de 145 Wh/kg y 4.500 ciclos, por ahora no puede competir directamente con las de litio, pero puede ocupar segmentos importantes de su mercado, especialmente si iguala las características actuales de las LFP, y de esta forma , ayuda a descender la demanda de litio y abaratarlo. Ahora, también acentuarán el dominio chino en ese sector económico fundamental.

Vilaweb.cat

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