Un estudio de Nature analiza la optimización del consumo energético de las fábricas de pilas
La producción de pilas desempeña un papel clave en la transformación de la movilidad y, por tanto, en la consecución de los objetivos nacionales de protección del clima
Con el estado actual de la tecnología de productos y producción, la demanda de electricidad de todas las fábricas de pilas previstas en el mundo en 2040 será de 130.000 GWh al año, lo que equivale al consumo eléctrico actual de Noruega o Suecia: esta es la conclusión de un estudio del equipo de investigación dirigido por el Dr. Florian Degen, del Instituto Fraunhofer de Investigación para la Producción de Pilas de Batería FFB, el MEET de la Universidad de Münster, el Instituto Helmholtz de Münster y la Universidad de Münster. Sin embargo, las nuevas tecnologías de producto y producción pueden optimizar la producción de células de batería para lograr un ahorro de hasta el 66%, equivalente al consumo energético de Bélgica o Finlandia (en 2021).
Los resultados de la investigación indican que la demanda de electricidad para las fábricas de pilas aumentará hasta 130.000 GWh al año en 2040.
Fraunhofer FFB
Con el rápido crecimiento de la demanda de vehículos eléctricos, el mercado de las baterías está creciendo rápidamente, lo que acelera la necesidad de fábricas de células de baterías. Un estudio del Foro Económico Mundial y la Global Battery Alliance predice que la demanda mundial de baterías crecerá hasta los 2.600 GWh anuales en 2030. Esto contrasta con una demanda de unos 400 GWh en 2022. Sin embargo, los procesos actuales de fabricación de células de baterías consumen mucha energía y producen altos niveles de emisiones de gases de efecto invernadero.
Un estudio de investigadores de Münster analiza el consumo energético de las gigafábricas
En este contexto, se plantea la cuestión de cómo evolucionará el consumo energético de la producción de células de batería y cómo puede reducirse en el futuro mediante tecnologías de producción y materiales. Para ello, el equipo de investigación -Dr. Florian Degen (Fraunhofer FFB), Prof. Dr. Martin Winter (Münster Electrochemical Energy Technology (MEET) de la Universidad de Münster; Instituto Helmholtz de Münster), Prof. Dr. Jens Tübke (Fraunhofer FFB, KIT) y Prof. Dr. David Bending (Universidad de Münster; REACH - EUREGIO Start-up Center)- analizó cuánta energía se necesita para la producción actual y futura a nivel de célula de batería y a nivel macroeconómico. Se distinguió entre baterías de iones de litio (LIB) y pilas de batería alternativas, las llamadas baterías post-litio-ion (PLIB).
130.000 GWh/a en 2040 con la tecnología actual de baterías y producción
En la industria automovilística y en otras industrias, el aumento de la producción de células de baterías se encuentra todavía en sus primeras fases, pero el Dr. Florian Degen, autor del estudio y Director de la División "Estrategia y Desarrollo Corporativo" de Fraunhofer FFB, apunta a la futura demanda de electricidad: "No sólo en Europa, sino también en Asia y Norteamérica, se está promoviendo la construcción de fábricas de pilas para impulsar el cambio necesario en la movilidad. La demanda de electricidad se multiplicará hasta alcanzar los 130.000 GWh anuales en 2040. Esto equivale a la demanda anual de electricidad de Noruega o Suecia en 2021". Según el estudio, con los conocimientos y la tecnología de producción actuales, se necesitan entre 20 y 40 kilovatios-hora de energía para producir una célula de batería con una capacidad de almacenamiento de un kilovatio-hora, dependiendo del tipo de batería producida e incluso sin tener en cuenta el material.
Producción futura: las nuevas tecnologías requieren menos energía
Los resultados del estudio del equipo de investigación predicen que las mejoras tecnológicas en la producción, como el uso de bombas de calor, tecnologías de secado alternativas, nuevos conceptos de salas de secado, etc., así como el aprendizaje y las economías de escala, pueden ahorrar hasta un 66% de energía de aquí a 2040. Este ahorro potencial equivale al consumo eléctrico de Bélgica o Finlandia en 2021. Del mismo modo, los resultados muestran que la producción de tecnologías alternativas de baterías, como las baterías de estado sólido, requiere mucha menos energía por unidad de capacidad de almacenamiento de batería producida que la producción de las actuales baterías de iones de litio.
Las baterías de iones de litio son actualmente la tecnología de baterías dominante en el mercado debido a su alta densidad energética para mayores autonomías y largos ciclos de carga de la batería (de 1.000 a 6.000 ciclos). Como resultado, cubren una amplia gama de aplicaciones en coches electrónicos o camiones, así como en terminales fijos y móviles. "Además de un rendimiento excelente y la máxima reciclabilidad, la eficiencia energética y los costes asociados -tanto para el montaje como para el funcionamiento de las celdas de la batería- desempeñarán un papel cada vez más importante en la elección de la tecnología en el futuro, especialmente para las baterías que vayan más allá de la tecnología de iones de litio", afirma el Prof. Dr. Martin Winter, Director Científico del Centro de Investigación de Baterías MEET de la Universidad de Münster y Director del Instituto Helmholtz Münster del Forschungszentrum Jülich.
El Fraunhofer FFB se centra en la investigación de tecnologías de producción nuevas e innovadoras. Sobre la base de amplios datos empíricos de la ciencia y la práctica, así como de investigaciones de la propia infraestructura de la empresa, se desarrollan soluciones que optimizan de forma sostenible toda la cadena de valor. Las soluciones medioambientales, por ejemplo, pueden contribuir decisivamente a reducir los costes energéticos y de explotación. "Nuestro objetivo es hacer más sostenible y rentable la producción de las baterías actuales (LIB) y permitir la producción industrial de las futuras pilas (PLIB)", subraya el Dr. Florian Degen.
Necesidad de investigación y desarrollo intensivos
Los autores del estudio extraen las siguientes conclusiones: La producción de pilas desempeña un papel clave en la transformación de la movilidad y, por tanto, en la consecución de los objetivos nacionales de protección del clima. Cabe suponer que la tecnología de iones de litio seguirá dominando el mercado de las baterías en un futuro previsible. Para satisfacer las enormes necesidades energéticas de las fábricas de pilas, es indispensable que Alemania y Europa sigan esforzándose en investigación y desarrollo, sobre todo en tecnologías de pilas alternativas. En el futuro, esto podría ahorrar el 50% o más de las necesidades energéticas actuales.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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