A medida que el mundo avanza rápidamente hacia la electrificación, la industria de almacenamiento de energía depende cada vez más de materias primas críticas como el litio y el cobalto.
La diversificación de las químicas de las baterías es fundamental para el crecimiento de la capacidad a largo plazo. Debería ser evidente que ninguna química de baterías posee todos los atributos para todas las aplicaciones: cada mercado tiene sus matices y requiere soluciones únicas.
No cabe duda de que la química del sodio-ión (Na-ión) no será la respuesta para todas las aplicaciones; sin embargo, será muy adecuada para complementar, en lugar de desplazar, las tecnologías de iones de litio existentes y futuras en muchas aplicaciones.
La preocupación por la seguridad energética y las consideraciones geopolíticas en la cadena de suministro también impulsan a los países sin acceso local a materias primas de iones de litio a buscar químicas alternativas para satisfacer la demanda de almacenamiento de energía.
Pequeñas plantas piloto y grandes planes
En la actualidad funcionan sobre todo plantas piloto y se están poniendo en marcha algunas fábricas más pequeñas, que sólo producen unos pocos gigavatios hora (GWh) de baterías de Na-ion al año, pero las capacidades que han anunciado públicamente varios fabricantes de materias primas suman por sí solas bastante más de 100 GWh en los próximos tres años.
Sin embargo, una vez conocidos los procesos de producción, se tarda menos de dos años en aumentar las capacidades. De aquí a 2025, se podrá construir una capacidad considerablemente mayor que la financiada hasta ahora si se encuentran inversores para ello en el transcurso de 2023.
La previsión de una conversión radical de gran parte de la industria a una nueva tecnología en pocos años puede sonar atrevida, pero sólo en los últimos cinco años, esto ha ocurrido dos veces en la industria de las baterías con NMC811 y LFP.
El Na-ion apenas requiere una nueva tecnología de planta, sólo materiales de partida y parámetros de producción diferentes. El último informe de IDTechEx, "Baterías de iones de sodio 2023-2033: tecnología, actores, mercados y pronósticos", cubre los esfuerzos mundiales de comercialización de baterías de Na-ion mediante el análisis de patentes y constata que China vuelve a tomar la delantera.
La demanda no se ve limitada por la falta de materias primas
Según las previsiones de IDTechEx, en 2025 se instalarán unos 10 GWh de baterías de Na-ion, a medida que entren en funcionamiento importantes capacidades de fabricación y las líneas de Li-ion existentes se reconviertan a la producción de Na-ion.
El éxito (o el fracaso) de una empresa puede tener un impacto significativo en el mercado. Para el periodo 2025-2033 se espera una CAGR del 27%. El crecimiento sigue una tasa de crecimiento del mercado similar a la de las baterías de Li-ion.
En los próximos 10 años, es probable que los mercados a los que se puede llegar sean muy superiores a la expansión de las cadenas de suministro y las capacidades de fabricación de Na-ion o incluso a la demanda. Pero puede haber potencial para un crecimiento más rápido de lo previsto una vez que la tecnología sea fiable, cualificada, financiable, disponible, etc.
Y lo que es más importante, el Na-ion es una tecnología que puede integrarse en las actuales líneas de producción de Li-ion. Las Gigafábricas pueden adaptarse para producir células de Na-ion con relativa rapidez. Las capacidades de producción de los fabricantes de materiales también indican que un número significativamente mayor de empresas construirán sus propias baterías de sodio en 2024 y que podría haber capacidades mucho mayores en 2025.
Sin ahorros significativos respecto a la LFP
Actualmente no existe ninguna tecnología de baterías rentable con una densidad energética entre las baterías de plomo y las de litio. Según un estudio de IDTechEx, el coste medio de las celdas de Na-ion es de 87 dólares/kWh, teniendo en cuenta las distintas químicas.
Para finales de la década, el coste de producción de las pilas de Na-ion que utilizan principalmente hierro y manganeso probablemente se situará en torno a los 40 dólares/kWh, lo que equivaldría a unos 50 dólares/kWh a nivel de pack. Es probable que las pilas de Na-ion tengan un sobreprecio inicial, pero IDTechEx prevé una reducción del coste/precio a corto plazo gracias a la eficiencia de fabricación, la escala y el desarrollo tecnológico.
Sin embargo, la reducción de costes a largo plazo será más difícil a medida que la tecnología y la fabricación se consoliden y maduren. El informe de IDTechEx incluye modelos de varias químicas de Na-ion con un desglose del material y los precios.
El sodio no es el fin del litio
Para la mayoría de los vehículos eléctricos, la densidad de energía volumétrica es la primera o segunda prioridad, porque cuanto más espacio ocupa una célula de batería para una densidad de energía dada, menos células se pueden meter debajo de un vehículo, lo que limita la autonomía.
Para el almacenamiento en red, el espacio que ocupen las baterías no afecta a su viabilidad comercial, y la prioridad es el coste por kWh y ciclo. El almacenamiento comercial de energía se basa en el control de costes, y aquí es donde los iones de sodio pueden dominar a otros productos químicos. El mayor potencial en aplicaciones de transporte para las baterías de Na-ion existe allí donde no se aprovecha plenamente la densidad energética de las baterías de litio.
Esto incluye casi todos los coches eléctricos con la llamada autonomía estándar, es decir, con una capacidad de batería reducida en comparación con modelos más caros de la misma construcción.
En este caso, las baterías de sodio, con mayor velocidad de carga y menor pérdida de capacidad a bajas temperaturas, podrían representar una alternativa muy atractiva. Sobre todo, gracias a esta tecnología alternativa de almacenamiento de energía, las baterías de litio estarán disponibles allí donde sean realmente indispensables.
Fuente: Shazan Siddiqi, analista tecnológico de IDTechEx.
galan
23/07/2023