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Dec 28, 2023

Escasez de batería EV: el mercado se calienta

A medida que el mundo acelera su transición a los vehículos eléctricos, la

A medida que el mundo cambia acelerando su transición a los vehículos eléctricos, la demanda de baterías se ha disparado en los principales mercados automotrices de Europa y Estados Unidos. Los fabricantes de automóviles y baterías se enfrentan a un difícil período de incertidumbre en la cadena de suministro de baterías, y muchos están recurriendo a la construcción de sus propias gigafábricas de baterías o a la formación de empresas conjuntas para hacer frente a la escasez de suministro.

Se espera que la demanda crezca alrededor de un 30 por ciento, acercándose a 4500 gigavatios-hora (GWh) al año a nivel mundial para 2030, y se espera que la cadena de valor de la batería aumente hasta diez veces entre 2020 y 2030 para alcanzar ingresos anuales tan altos como $ 410 mil millones. 1Nicolò Campagnol, Alexander Pfeiffer y Christer Tryggestad, "Capturing the battery value-chain chance", McKinsey, 7 de enero de 2022. En 2030, se espera que el 40 por ciento de la demanda de baterías de iones de litio provenga de China ( Exhibición 1). El pronóstico apunta a una división uniforme entre las dos químicas más comunes: fosfato de litio y hierro (LFP) y óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (NMC). Aproximadamente el 90 por ciento de la demanda provendrá de aplicaciones de movilidad, sobre todo, vehículos eléctricos (EV). En general, el crecimiento ha catalizado un nivel de inversión sin precedentes que los fabricantes de baterías deben hacer bien para seguir siendo competitivos, mientras que otras industrias buscan los mismos recursos escasos.

Esta velocidad de escalar nuevas tecnologías genera desafíos notables: escasez de mano de obra y materiales, retrasos en la construcción de gigafactorías para producir baterías a escala y competencia por los recursos en la cadena de suministro, entre otros. De hecho, la cadena de suministro de baterías corre el riesgo de enfrentar una situación similar a la actual escasez de chips semiconductores, donde el crecimiento de la demanda ha superado la inversión de capital en nuevos suministros. Además, los factores ambientales, sociales y de gobierno (ESG) desempeñarán un papel más importante, lo que planteará otro conjunto de problemas que las empresas deben abordar.

La situación es difícil y novedosa. Sin embargo, presenta oportunidades significativas de crecimiento en toda la cadena de valor para aquellos que eligen abordar los problemas en cuestión y acelerar su paso al mercado de baterías EV. Estos jugadores son de tres tipos principales: los fabricantes de baterías existentes que expanden sus operaciones, los OEM de automóviles que ingresan al espacio para respaldar sus ambiciones de EV y los nuevos participantes más pequeños que utilizan tecnologías disruptivas.

Este artículo se centra en tres medidas clave para prevenir o responder a la escasez de baterías de vehículos eléctricos: industrialización y ampliación de gigafábricas, estrategias para encontrar y retener talento y establecimiento de una cadena de suministro sólida y eficiente.

La mayoría de los OEM y los fabricantes de baterías han construido o planean construir gigafábricas para producir baterías de iones de litio a escala, ya sea de forma independiente o mediante empresas conjuntas, pero desarrollar gigafábricas es un desafío. Incluso los fabricantes de baterías más experimentados suelen encontrar retrasos en el inicio de la producción de nueve meses o más. Esto tiene un efecto significativo en la economía de un proyecto. Por ejemplo, cada día de pérdida de producción de una instalación de 50 GWh tiene un impacto de costo inmediato de alrededor de $4 millones. Una pérdida de producción de un mes puede reducir las ganancias en aproximadamente $120 millones, reduciendo el margen anual del primer año en 2,5 puntos porcentuales: un impacto de $220 por vehículo.2Russell Hensley, Kevin Laczkowski, Timo Möller y Dennis Schwedhelm, "¿Puede la industria automotriz escalar lo suficientemente rápido?" McKinsey, 12 de mayo de 2022.

Una vez que las instalaciones entran en funcionamiento, los rendimientos del primer año a menudo son solo alrededor del 60 por ciento de la capacidad nominal, con pérdidas divididas en partes iguales entre pérdidas de rendimiento superiores a las esperadas y tiempo de inactividad de la máquina. Los problemas de calidad durante la fabricación de baterías también presentan un desafío en términos de reputación y finanzas; por ejemplo, retirar del mercado las baterías de 100 000 vehículos podría convertir una ganancia del 5 por ciento en una pérdida neta de más del 150 por ciento, debido a la pérdida de ventas y costos de reembolso.

Las mejores prácticas para hacer frente a estos desafíos se centran en tres componentes fundamentales: el diseño de la fábrica, la optimización del cronograma de construcción y las estructuras de gobierno y gestión del rendimiento.

Para incorporar flexibilidad, las empresas podrían considerar diseños de fábrica que estén lo más modularizados posible, incluidos componentes de fábrica complejos prefabricados. Las empresas también podrían ajustar el diseño de fábrica estándar de acuerdo con los estándares de diseño de plantas de baterías locales y optimizar el espacio (como el volumen de la sala limpia) y el costo.

El diseño de la fábrica basado en un flujo de proceso simple, combinado con una importante reducción del transporte de materiales, podría reducir aún más los gastos operativos y el tiempo de producción. Reconsiderar los diferentes procesos de producción no como áreas separadas sino como piezas que encajan a la perfección también podría ayudar a impulsar la eficiencia del diseño. Permitir suficiente espacio para capacidad adicional evitaría un extenso rediseño de la fábrica en el futuro.

Una vez que se finaliza el diseño, se debe desarrollar un cronograma de construcción robusto y completamente optimizado para que la fábrica se construya sin demoras ni gastos adicionales. Un rol fundamental del equipo de construcción o entrega de proyectos es evitar entorpecer las rutas críticas de producción de equipos; en comparación con los entornos de fabricación convencionales, el equipo de producción de baterías es mucho más complejo de entregar y aumentar. La demanda laboral podría pronosticarse por etapa del proyecto frente a la oferta local para predecir la escasez y ajustar el cronograma en consecuencia, limitando así el grado y el impacto de la oferta laboral reducida. El software de programación de vanguardia e impulsado por IA podría ayudar a determinar rutas óptimas, como la capacidad de equilibrio de carga de diferentes oficios en el sitio de construcción, y podría programar actualizaciones tan pronto como haya nueva información disponible.

La coordinación entre los ingenieros de diseño de la fábrica y los trabajadores de la construcción de la base, utilizando un gemelo digital integrado de la fábrica para respaldar la ideación y la acción, es la clave para una planificación de la construcción eficaz. La longitud de la ruta crítica podría reducirse ejecutando tantos pasos de construcción en paralelo como sea posible, mientras que las herramientas de construcción digital y ajustada podrían aprovecharse para mejorar la productividad de los trabajadores sin experiencia.

Los procedimientos detallados de gobierno y la gestión del rendimiento son esenciales para una construcción exitosa y para cumplir con las fechas planificadas de inicio de producción. Las empresas podrían crear los sistemas de gestión del rendimiento y la capacidad necesarios, como los KPI de tasa de desguace, en la oficina central y a nivel local. También podrían considerar trabajar con empresas de ingeniería o diseño para establecer centros de competencia para garantizar que la mano de obra se utilice de manera efectiva con cualquier sistema de gestión de ingeniería, adquisición y construcción (EPCM) disponible. A partir de entonces, se podría establecer un modelo de coordinación entre la instalación local, la oficina central y el centro de competencia para garantizar una comunicación y sincronización de circuito cerrado entre las partes interesadas.

Todos los empleados deberían recibir capacitación lo antes posible, aprovechando a los expertos de la empresa y la industria. Tener liderazgo presente puede evitar cuellos de botella en la toma de decisiones. Principios como la propiedad y la flexibilidad para tomar decisiones pueden proporcionar la base para la formación y la cultura de la empresa.

Un proyecto de gigafábrica exitoso necesita una fuerza laboral altamente competente y productiva, tanto durante la construcción como en la operación posterior de la fábrica. Una de las prácticas más importantes aquí es hacer que el mercado laboral local sea un factor clave en la selección del sitio para garantizar un suministro suficiente de las habilidades necesarias en relación con la actividad industrial en el área. Los factores de decisión podrían incluir la mano de obra disponible para la construcción y las operaciones, el atractivo de la región dentro de un radio de viaje razonable y los grupos de mano de obra regionales que podrían aprovecharse, por ejemplo, para comercios con capacidad local limitada. Otra mejor práctica es invertir en infraestructura local para facilitar una base de suministro de componentes celulares localizada.

Las empresas podrían considerar ofrecer capacitación a los supervisores locales en las instalaciones existentes para transferir las mejores prácticas y navegar las diferencias culturales. También es posible que deban mirar más allá del mercado laboral local para satisfacer la demanda de técnicos y especialistas técnicos en baterías.

Para evitar retrasos y sobrecostos, las empresas deben considerar el abastecimiento, en particular, el equipo de fabricación de baterías y las materias primas, durante las operaciones de construcción y producción. Se espera que todos los aspectos de la cadena de valor de las baterías crezcan rápidamente hasta 2030, siendo la producción de celdas y la extracción de materiales los mercados más importantes (Gráfico 2). Es probable que ese crecimiento genere desafíos continuos en la cadena de suministro.

Para equipos específicos de baterías, los plazos de entrega de un año y medio desde el pedido hasta la puesta en servicio son comunes debido al rápido crecimiento en la construcción de gigafábricas. De hecho, algunos OEM están comenzando a asegurar equipos críticos ahora para la construcción planificada para 2025.

Para equipos específicos de baterías, los plazos de entrega de un año y medio desde el pedido hasta la puesta en servicio son comunes debido al rápido crecimiento en la construcción de gigafábricas.

Para asegurar el suministro de equipos de fabricación de baterías, las empresas pueden elegir entre cuatro enfoques. El escenario ideal es asegurar el suministro de proveedores de equipos que tengan experiencia en baterías; la siguiente mejor opción sería encontrar personas con experiencia similar. Algunos OEM también podrían aprovechar su propia experiencia en equipos de otras industrias para revolucionar la producción de equipos de fabricación de baterías o, en el escenario más disruptivo, rediseñar el proceso de fabricación de celdas a través de la innovación tecnológica.

El desarrollo de una estrategia sólida para la adquisición de materias primas puede ayudar a las empresas a controlar los costos y asegurar la puesta en marcha de la fábrica. Las materias primas provienen de metales recién extraídos y refinados o de baterías recicladas al final de su vida útil o chatarra de producción.

Los materiales recién extraídos presentan desafíos. Se espera que representen la gran mayoría del suministro total hasta 2030, por lo que los fabricantes de baterías dependen en gran medida de los precios de los materiales básicos. Y las recientes interrupciones en la cadena de suministro han aumentado significativamente el precio de los materiales clave en más del 20 por ciento, lo que provocó que los costos de las baterías de iones de litio aumentaran en 2021, por primera vez en muchos años.

A más largo plazo, las limitaciones geopolíticas y laborales probablemente limitarán el suministro de materiales. Por ejemplo, si bien el litio es muy abundante, alrededor del 70 por ciento de la producción mundial actual se encuentra en Australia y Chile, por lo que estos países tienen un impacto enorme en el suministro.3Marcelo Azevedo, Magdalena Baczyńska, Ken Hoffman y Aleksandra Krauze, "Lithium mining: How las nuevas tecnologías de producción podrían impulsar la revolución mundial de los vehículos eléctricos", McKinsey, 12 de abril de 2022. Del mismo modo, la mayor parte de la producción mundial de cobalto se encuentra en la República Democrática del Congo, donde su extracción ha sido motivo de controversia.

Es probable que una mayor presión alcista sobre los precios de las materias primas provenga de aumentos significativos en la demanda. Por ejemplo, se espera que la demanda de litio de la industria de las baterías crezca a una tasa de crecimiento compuesto anual del 25 por ciento entre 2020 y 2030, mientras que la demanda de níquel podría multiplicarse a medida que la demanda de baterías cambie a productos ricos en níquel.4Marcelo Azevedo, Magdalena Baczyńska, Ken Hoffman y Aleksandra Krauze, "Minería de litio: cómo las nuevas tecnologías de producción podrían impulsar la revolución global de vehículos eléctricos", McKinsey, 12 de abril de 2022.

Al momento de escribir este artículo, el níquel parece correr el mayor riesgo de escasez, causado por la competencia de otras industrias y los largos plazos de entrega para nuevas fuentes. Aproximadamente el 65 por ciento de la demanda de níquel de clase 1 (que contiene un mínimo de 99,8 por ciento de níquel) proviene de otras industrias, particularmente del acero inoxidable. Se espera que estas industrias continúen representando un alto porcentaje de la demanda mundial de níquel de clase 1 en 2030.5 "El desafío de las materias primas: cómo el sector de metales y minería será el núcleo para permitir la transición energética", McKinsey, 10 de enero , 2022.

Fortalecimiento del suministro de materias primas. En el corto plazo, los fabricantes de baterías podrían considerar firmar contratos de suministro plurianuales con empresas mineras para limitar el efecto de las fluctuaciones de precios. A más largo plazo, a medida que más baterías lleguen al final de su vida útil, el reciclaje de baterías podría proporcionar materiales tanto de las propias baterías del fabricante como de otras fuentes. Los fabricantes podrían incluir un acuerdo de reciclaje en la venta de la batería original, lo que ampliaría aún más la oferta potencial. Los fabricantes más grandes también podrían considerar invertir directamente en la extracción y refinación de materias primas para asegurar el suministro y ganar exposición al conjunto de materiales de valor en rápida expansión.

Localización de la cadena de suministro. Si bien se esperan inversiones significativas en toda la cadena de valor de las baterías a nivel mundial, existe una tendencia creciente hacia la localización de la fabricación de baterías cerca de las instalaciones de fabricación de vehículos eléctricos. Dicho esto, la cadena de suministro para la fabricación de baterías aún no se ha fusionado en torno a esta tendencia.

Por ejemplo, más del 70 por ciento de los proveedores de equipos clave, tanto para recubrimiento como para equipos generales de ensamblaje de celdas, tienen su sede en Asia, y el resto se divide equitativamente entre América del Norte y Europa.6 "Desbloqueando la oportunidad de crecimiento en equipos de fabricación de baterías". McKinsey, 3 de mayo de 2022. En consecuencia, es posible que las empresas de América del Norte y Europa deban considerar desarrollar relaciones sólidas de abastecimiento internacional.

De manera similar, la refinación de materias primas para baterías se lleva a cabo principalmente en Asia, con potencialmente menos perspectivas de localización que la fabricación de baterías y equipos. Dado que las materias primas sin refinar suelen tener fracciones más bajas del material objetivo, las instalaciones de refinación se ubican preferentemente cerca de las fuentes de materias primas, en lugar de sus mercados finales. Otra complicación es que la refinación de metales es un proceso que consume mucha energía, lo que hace que la competitividad de los costos de energía sea otro factor crítico al seleccionar las ubicaciones de las refinerías.

Compra de baterías a otros proveedores. Los desafíos descritos anteriormente, así como el gran costo de capital de las gigafábricas, hacen que algunos jugadores de EV compren baterías de proveedores más grandes en lugar de invertir en sus propias gigafábricas. A menudo, esta es una decisión defendible desde el punto de vista táctico para los jugadores más pequeños que planean solo una entrada limitada en el espacio de los vehículos eléctricos, así como para las empresas que desean mantener la flexibilidad estratégica. Por ejemplo, las empresas emergentes pueden carecer de los activos necesarios para construir una gigafábrica o el tiempo para esperar hasta que se complete la construcción.

Las empresas más grandes que ingresan a los subsectores más incipientes dentro de los mercados de EV, como camiones o autobuses eléctricos, pueden considerar comprar baterías debido a la baja demanda esperada para estas aplicaciones especializadas en el futuro previsible. Y las empresas que prefieren ser seguidoras rápidas pueden optar por comprar baterías inicialmente como una forma de conocer qué tecnologías se volverán dominantes y para determinar sus necesidades anticipadas de baterías antes de realizar grandes inversiones de capital.

A medida que la industria crece y madura, el reciclaje y la reutilización de baterías se volverán vitales tanto para la cadena de suministro como para la responsabilidad ESG. Han surgido tres vías potenciales al final de la vida para abordar este desafío, cada una con un paso de procesamiento diferente. Probablemente, el más sencillo desde el punto de vista conceptual sea la reparación de paquetes de baterías para su uso en vehículos eléctricos, alargando su vida útil. Una segunda opción, la reutilización de baterías en otras aplicaciones de segunda vida (como el almacenamiento en la red), podría brindar beneficios significativos tanto para las empresas de servicios públicos como para los usuarios de energía. Finalmente, el uso de materiales de baterías reciclados como insumos para la fabricación de baterías nuevas aliviaría las presiones de la demanda sobre los principales productos básicos y reduciría la huella de recursos de las baterías.

La transición a los vehículos eléctricos está provocando una rápida aceleración en la fabricación de baterías, lo que genera importantes oportunidades de crecimiento en toda la cadena de valor. Sin embargo, aprovechar la oportunidad requerirá grandes inversiones y creará un riesgo para el negocio principal de los fabricantes. Los actores de la industria automotriz y de baterías que actúan en tres áreas clave pueden aprovechar el momento para expandir sus ingresos y rentabilidad mientras atienden la demanda de vehículos eléctricos de los propietarios de vehículos.