White Paper
Abril - 2024
El camino hacia la adopción de VE sostenibles y asequibles
Autora: Nhiura Coaquira R.
Contenido
Resumen ejecutivo
Vehículos eléctricos: IMPRESCINDIBLES para luchar contra el cambio climático
El desafío de las baterías para vehículos eléctricos
Explorando una “segunda vida” para las baterías de vehículos eléctricos
Construyendo un ecosistema de baterías para vehículos eléctricos
Conclusión
caso Estudios
Sobre el Autor
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2da vida de baterias: el camino hacia una adopción de vehículos eléctricos más sostenible y asequible
Resumen ejecutivo
- Los fabricantes de automóviles están haciendo la transición a vehículos eléctricos (VE) sostenibles para luchar contra el calentamiento global, pero estos vehículos requieren baterías de iones de litio actualmente costosas y difíciles de reciclar.
- Dado que se prevé que las ventas mundiales de vehículos eléctricos alcancen los 11 millones en 2025, debemos hacer frente a una creciente reserva de baterías usadas para vehículos eléctricos.
- Cuando las baterías del vehículo llegan al final de su vida útil, todavía tienen entre el 70% y el 80% de su capacidad energética y se les puede dar una segunda vida en una nueva aplicación antes de que sea necesario reciclarlas.
- Si construimos un ecosistema para baterías de vehículos eléctricos, podemos reducir sus costos, el impacto ambiental y al mismo tiempo generar ingresos adicionales.
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Vehículos eléctricos: imprescindibles para luchar contra el cambio climático
Desde el comienzo de la Revolución Industrial, la actividad humana ha producido gases atmosféricos que han atrapado una mayor parte de la energía del Sol en el sistema de la Tierra, elevando la temperatura promedio de la superficie del planeta y provocando cambios rápidos y generalizados en la temperatura, el clima y los ecosistemas globales. Este aumento de la temperatura global ha provocado un aumento en la frecuencia y gravedad de los fenómenos meteorológicos extremos, un aumento de las enfermedades y muertes relacionadas con el calor, daños más costosos por tormentas, sequías prolongadas que reducen la productividad agrícola y sobrecargan los sistemas de agua, e incendios forestales más graves que amenazan hogares y degradar la calidad del aire y el agua. Se espera que estas perturbaciones afecten desproporcionadamente a la nutrición y la salud de las mujeres, los niños, los adultos mayores y las comunidades de bajos recursos.
En respuesta a la amenaza del cambio climático, los fabricantes de automóviles y los consumidores están haciendo la transición a los vehículos eléctricos para reducir los gases de efecto invernadero. Las ventas mundiales de vehículos eléctricos están aumentando, pasando de 3,2 millones en 2020 a casi 14,1 millones en 2023. Representaron el 15% de las ventas en EE. UU. en 2023, y esos vehículos se sumaron a los 2,4 millones de vehículos eléctricos que ya circulan por las carreteras estadounidenses. América Latina está experimentando un crecimiento similar, y se espera que los vehículos eléctricos representen el 16% de las ventas de vehículos para 2028 y el 50% para 2040. Con actualmente más de 5.000 autobuses eléctricos en funcionamiento, la región latinoamericana se ha distinguido por la implementación de autobuses eléctricos en los Sistemas de Transporte Público. Esto ha sido posible gracias a avances prometedores en la región, incluida la adopción de marcos de políticas para promover la movilidad urbana sostenible.
El sector del transporte es el que más contribuye a los gases de efecto invernadero en los Estados Unidos, con más de 278 millones de vehículos personales y comerciales que generarán el 28% de las emisiones de gases de efecto invernadero en 2021. La transición de los vehículos de combustión a los eléctricos puede reducir significativamente las emisiones de gases del transporte porque, incluso cuando Teniendo en cuenta las emisiones de la fuente de generación de electricidad, los vehículos eléctricos generan entre un 17% y un 30% menos de carbono que los automóviles de gasolina o diésel. Esta reducción de las emisiones de carbono mejorará aún más a medida que adoptemos formas más limpias de generación de energía, como la solar y la nuclear.
Es emocionante ver cómo los compradores preocupados por el cambio climático comienzan a invertir en vehículos eléctricos sostenibles. Sin embargo, tenemos preguntas urgentes sobre el impacto comercial y ambiental de una creciente reserva de baterías usadas de los vehículos eléctricos.
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El desafío de las baterías de los vehículos eléctricos
Las baterías de vehículos eléctricos son el componente más complejo y caro de un vehículo y representan aprox. el 40% de su coste. La producción de estas baterías requiere metales costosos, incluidos litio, cobalto y níquel. La demanda de estos metales pronto superará nuestra producción actual, y la minería a menudo puede provocar daños ecológicos y abusos contra los derechos humanos.
El litio, el componente principal de las baterías de los vehículos eléctricos, se puede reciclar ya que el metal no se degrada ni deteriora. Sin embargo, el proceso de reciclaje es delicado y complejo porque el litio es altamente reactivo y debe manipularse con cuidado, lo cual es un desafío adicional con baterías de vehículos eléctricos que pesan más de 1000 libras. Muchos otros productos químicos utilizados en las baterías son tóxicos y deben eliminarse de forma adecuada. Por otra parte, las celdas de las baterías pueden provocar incendios de desechos y los metales pesados pueden filtrarse al suelo y a los cursos de agua. Esto puede aumentar significativamente el riesgo de toxicidad aguda y crónica, daño hepático, renal e intestinal, anemia y cáncer en las poblaciones vecinas.
Ningún país de América del Norte o del Sur tiene políticas o leyes claras que regulen la composición, los estándares o el reciclaje de las baterías. La mayoría de los fabricantes de automóviles eléctricos utilizan sistemas de monitoreo de batería (BMS) patentados, a los que terceros no pueden acceder para determinar el estado y la información técnica de una batería. Deben confiar en pruebas costosas, a menudo enviadas a laboratorios externos, para determinar la composición química y las propiedades eléctricas de la batería antes de poder reutilizarla o reciclarla.
Mejorar nuestra infraestructura y regulaciones de reciclaje de baterías es fundamental para reducir el impacto ambiental de los vehículos eléctricos. Sin embargo, también se necesitan otras estrategias, además del reciclaje de baterías, para mitigar este impacto.
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Explorando una “segunda vida” para las baterías de VEs
Cuando las baterías llegan al final de su vida útil en el vehículo, todavía tienen entre el 70 y el 80% de su capacidad energética, una cantidad importante de potencial no utilizado. Al planificar el ciclo de vida de una batería de vehículo eléctrico, podemos transformar el costo inicial de una barrera a una inversión.
Necesitamos reimaginar el ciclo de vida de una batería de vehículo eléctrico como una progresión a través de varias funciones que se ajustan a su capacidad operativa actual en cada etapa. La batería comienza su vida como una opción ideal para el uso más exigente: la fuente de energía de un vehículo eléctrico. A medida que envejezca y su capacidad disminuya, se reutilizará para funciones menos exigentes antes de reciclarse.
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Actualmente, existen tres opciones principales para baterías de VE usados:
vehículos más pequeños
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Las baterías de vehículos eléctricos se pueden utilizar en vehículos más pequeños con menor demanda de energía debido a que tienen una autonomía más corta y un peso total más bajo. Esta reutilización directa requiere pocas modificaciones y es un primer paso sencillo para reutilizar baterías. Por ejemplo, la nueva empresa germano-india Nunam está reutilizando baterías Audi e-tron para alimentar auto-rickshaws de 3W en India.
almacenamiento in situ o soluciones de microrred
Las baterías se pueden agregar para crear almacenamiento en el sitio. Los operadores de redes pueden usarlos como almacenamiento a escala de servicios públicos, o los propietarios pueden usarlos para alimentar edificios utilizando fuentes de energía renovables intermitentes como la solar. Estas soluciones pueden ofrecer resiliencia a la comunidad y mejorar el acceso a la energía. Estas soluciones de almacenamiento también pueden ayudar a las empresas eléctricas a reducir el coste de la electricidad. Es difícil para las centrales eléctricas aumentar la producción de energía durante épocas de alto uso cuando ya existe una demanda significativa de energía por parte de los consumidores, las empresas y las instalaciones de producción. Para satisfacer estos aumentos repentinos de la demanda, a menudo dependen de formas de generación eléctrica menos limpias, como el carbón o el gas, y a los usuarios se les cobra una tarifa mucho más alta por la energía para incentivar la reducción del uso. El almacenamiento de energía in situ puede ayudar a optimizar el uso de energía de un edificio o red al proporcionar energía durante los períodos de alta demanda y recargarla durante los períodos de baja demanda.
carga de vehículos eléctricos
Por último, las baterías de los vehículos eléctricos pueden ayudar con la carga de los vehículos eléctricos, haciéndola más rápida y económica. Pueden proporcionar un aumento de potencia a los cargadores de bajo voltaje para permitir una carga más rápida. Además, las baterías pueden suministrar energía a los cargadores durante tiempos de uso intenso, manteniendo bajo el costo de carga para el consumidor. Un excelente ejemplo de esta solución es Electrify America, que se ha asociado con Volkswagen para reutilizar las baterías de sus vehículos usados en estaciones de carga.
Las baterías de vehículos eléctricos de segunda vida o reutilizadas pueden ser activos valiosos que conservan gran parte de su valor y ayudan a proporcionar acceso a la energía manteniendo bajos los costos. Estas soluciones innovadoras también ayudan a reducir la huella de carbono al hacer un uso más prolongado de los paquetes de baterías existentes y no tener que comprar baterías nuevas para almacenamiento de energía, carga de vehículos eléctricos o aplicaciones de vehículos eléctricos. Por último, las baterías de segunda vida tienen claros beneficios ambientales, ya que evitan un mayor agotamiento de los minerales de la Tierra y evitan el procesamiento de materiales intensivos en energía y emisiones necesarios para crear o reciclar baterías.
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Un ecosistema de baterías para vehículos eléctricos
Para reimaginar el ciclo de vida de las baterías de vehículos eléctricos, necesitamos crear un ecosistema para baterías de vehículos eléctricos de segunda vida. Algunas áreas importantes de crecimiento incluyen:
Regulación
Estados Unidos, el tercer mercado más grande de vehículos eléctricos, actualmente no tiene políticas federales ni infraestructura para reciclar baterías de vehículos eléctricos, y lo mismo ocurre en América Latina. Debemos reunir a partes interesadas de los productores de baterías y de los gobiernos locales y federales para crear estándares para los diseños de paquetes de baterías y las prácticas de reciclaje.
Es esencial exigir que los sistemas BMS sean accesibles para terceros, ya que muchos grandes fabricantes de equipos originales, como BYD y Tesla, actualmente mantienen estos sistemas bajo llave. Para aprovechar al máximo esta oportunidad innovadora, tenemos que brindar un mejor acceso a las nuevas empresas y a la comunidad de I+D, que están mejor posicionadas para ayudar a maximizar el valor económico y ambiental de estos nuevos "productos básicos". Incorporar a innovadores del suministro de energía, los vehículos eléctricos y otras industrias relacionadas puede ayudar a descubrir nuevos usos valiosos para estas baterías.
Responsabilidad
Debemos establecer una cadena de responsabilidad que se aplique desde la creación de la batería para determinar quién es el responsable de su gestión y eliminación durante todo su ciclo de vida. Esto se puede hacer a través de medios legislativos, como las leyes de Responsabilidad Ampliada del Productor (REP) de la UE. Estos exigen que todos los productores de baterías apoyen financieramente los programas de reciclaje y tengan planes para reutilizar, reutilizar y reciclar sus baterías. Esto también puede suceder a través de la colaboración académica y comercial, como Battery Passport Action Partnership. Esta asociación entre varios fabricantes de automóviles y baterías, incluidos Tesla, Audi, LG Chemical y CATL, busca crear un marco para evaluar e identificar baterías y proporcionar estándares para una batería sostenible. También están creando un Pasaporte de Batería digital que brindaría transparencia sobre el impacto de la batería a lo largo de la cadena de valor.
Innovación
Aprovechar las oportunidades de mercado únicas que brindan estas baterías. Modelos de negocio como la “Batería como Servicio” (BaaS) pueden desvincular el vehículo y la propiedad de la batería. Los terceros pueden asumir los costos iniciales de las baterías, pero recuperarlos con el tiempo arrendando las baterías a consumidores, sistemas de transporte público, propietarios de flotas y soluciones de redes inteligentes. Para el consumidor final, los costos iniciales del vehículo eléctrico se pueden reducir a un nivel relativo al de un vehículo de combustión, reduciendo las barreras para la adopción de vehículos eléctricos. Para los propietarios de baterías, tienen una importante fuente de ingresos recurrentes durante la vida útil de la batería, que puede durar varias décadas.
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Conclusión
Los fabricantes de baterías, los fabricantes de automóviles y los legisladores enfrentan un desafío cada vez mayor en la eliminación de baterías de vehículos eléctricos. Cuando reconocemos el valor de las baterías de vehículos eléctricos en otros usos, este desafío puede ser una oportunidad importante para que los participantes de la industria accedan a nuevas y valiosas fuentes de ingresos, aseguren el suministro de materias primas y aumenten la adopción de vehículos eléctricos. Desarrollar un mercado de baterías de segunda vida es fundamental para la viabilidad futura de los vehículos eléctricos y será un diferenciador competitivo significativo a la hora de determinar quién impulsa el nuevo y veloz mercado de vehículos eléctricos.
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Casos de Estudio
Durante mi carrera profesional trabajando con los principales fabricantes de vehículos eléctricos y empresas de compañías prestadoras de servicios de energía, tuve la experiencia de primera mano con proyectos de baterías de segunda vida y desarrollé el modelo de batería como servicio (BaaS) yde eFleet-as-as-service (FaaS). Quería compartir algunos ejemplos de usos exitosos, aunque aún imperfectos, en el mundo real de las baterías de VE de segunda vida.
Caso 1: EPR de un OEM líder - BYD
BYD Colombia opera un programa de incentivos para facilitar el segundo uso de sus baterías de repuesto para autobuses. Garantizan un costo fijo y un descuento por reemplazar todas las baterías de autobús si el propietario de la flota paga la segunda batería como parte de la compra inicial y acepta transferir la propiedad de la batería vieja después del reemplazo. Este es un buen negocio para el propietario de la flota porque puede resultar difícil planificar la disponibilidad y el precio futuro de la segunda batería, que deberá reemplazarse en aproximadamente 7 a 10 años. También reciben un descuento del 30-40 % en el coste de la batería y quedan exentos de la responsabilidad de su eliminación. Luego, BYD puede utilizar la batería como sistema de almacenamiento de energía en sus proyectos de energía renovable antes de recuperar los minerales mediante el reciclaje. BYD toma posesión y asume la responsabilidad de EPR hasta que se complete el reciclaje final de la batería.
Caso 2: Integrador de energía de baterías - ENEL
En Enel X, como Head of Business Development - eBuses para América Latina, ofrecimos un nuevo modelo de negocio para la financiación de flotas. Enel, una empresa líder en servicios eléctricos, compró autobuses eléctricos, baterías y estaciones de carga y los arrendó al operador de transporte público de Santiago, Chile; un ejemplo de modelos de negocio eFleet-as-a-Service y Battery-as-a-Service. Enel asumió el riesgo y los costes iniciales de los autobuses, las baterías y las estaciones de carga. Con el tiempo, recuperan los costos y obtienen ganancias adicionales a través de pagos fijos de arrendamiento por parte del operador de la flota.
Firmamos un acuerdo con el mayor fabricante de baterías para vehículos eléctricos (CATL) para proporcionar información sobre el BMS y la composición de la batería. Esta información se compartió con una innovadora startup de redes para construir sistemas de gestión de energía personalizados para edificios. El negocio de suministro de energía de Enel ahora podría ofrecer un nuevo producto para clientes residenciales o industriales de alto consumo; Soluciones de almacenamiento in situ para ayudar a reducir los costos de energía. El valor de las baterías y su plan para una segunda vida son esenciales para garantizar la rentabilidad de Enel; con esas fuentes de ingresos adicionales consolidamos una adopción de vehículos eléctricos más asequible.
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Sobre la Autora
Con más de 13 años de experiencia en desarrollo de negocios, relaciones gubernamentales, ventas y marketing. Ha colaborado con líderes de la industria como BYD, Engie y Enel en proyectos en China, América Latina y Estados Unidos. Es pionera en su ramo, responsable de poner a rodar las primeras flotas de taxis y autobuses eléctricos en América Latina.
Se destaca en la creación de soluciones completas de movilidad eléctrica, la promoción de asociaciones público-privadas, la comercialización de nuevos productos de nuevas energías, infraestructura de carga con modelos "como servicio" y la formulación de estrategias de mercado innovadoras. Es una apasionada defensora de la sostenibilidad y participa activamente en funciones de oradora, mentoría y asesoramiento de empresas.
Nhiura está entusiasmada de seguir reduciendo las emisiones con las soluciones CircularEV de Evolectric, colaborando estrechamente con empresas como AB InBev y pequeños propietarios de flotas de todo el mundo.
Nhiura Coaquira Rubin de Celis
Experta EV
www.linkedin.com/in/nhiura-coaquira-rdc/
nhiura.coaquira@gmail.com
+1 424 305 9155
Versión en inglés:
https://white-paper-second-life-of-batteries.my.canva.site/nhiura-coaquira
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Referencias
- Angueira, G. A. (2023, May 30). The US doesn’t have a law mandating EV battery recycling. should it? Grist. https://grist.org/technology/the-u-s-doesnt-have-a-law-mandating-ev-battery-recycling-should-it/
- Banner, J. (2024, March 6). Electrify America stations will repurpose old VW EV batteries for energy storage. MotorTrend. https://www.motortrend.com/news/volkswagen-ev-battery-production-recycling-electrify-america/
- Bloomberg’s 2023 Electric Vehicle Outlook.
- Ce Neutral. (2024, January 8). 2024, Próspero y sostenible año nuevo. https://ceneutral.com/2024-prospero-y-sostenible-ano-nuevo/
- Does the world have enough lithium for batteries? (n.d.). https://www.popularmechanics.com/science/energy/a42417327/lithium-supply-batteries-electric-vehicles/
- Dunn, J., Kendall, A., Slattery, M., University of California, Davis. E. S., & University of California, Davis. D. of C. and E. E. (2022, October 1). Electric vehicle lithium-ion battery recycled content standards for the US – targets, costs, and environmental impacts.
- How EVs are reducing carbon (CO2) emissions. Blink Charging. (2024, February 29). https://blinkcharging.com/blog/how-evs-are-reducing-carbon-co2-emissions
- Kothari, V. (2023, April 20). How to ensure a sustainable future for Electric School Bus Batteries. World Resources Institute. https://www.wri.org/technical-perspectives/electric-school-bus-battery-sustainability
- News, P. I. (n.d.). Which environmental pollutants are produced by lithium batteries?. Petro Online. https://t.ly/0Ztg9
- Program, U. S. G. C. R. (1970, January 1). Fifth national climate assessment. Fifth National Climate Assessment. https://nca2023.globalchange.gov/
- Second-life use: Audi e-tron battery modules power electrify rickshaws in India. Audi MediaCenter. (n.d.). https://www.audi-mediacenter.com/en/press-releases/second-life-use-audi-e-tron-battery-modules-power-electrify-rickshaws-in-india-14745
- The Economist Newspaper. (n.d.). A variety of new batteries are coming to Power Evs. The Economist. www.economist.com/science-and-technology/2024/02/28/a-variety-of-new-batteries-are-coming-to-power-evs
- Valentine, A. (2024, March 28). Car ownership statistics 2024. Forbes. www.forbes.com/advisor/car-insurance/car-ownership-statistics
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