Modelación del proceso de fabricación de baterías de Ión-Litio para vehículos eléctricos o híbridos

Abstract

El objetivo de este trabajo es aportar a la investigación e innovación tecnológica, mediante el desarrollo de un modelo computacional que permita comprender las consecuencias económicas y medioambientales de implementar parte o la totalidad del proceso de fabricación de baterías de ión de litio para vehículos eléctricos o híbridos en Chile. Este trabajo se enmarca en el proyecto CIL Centro de Innovación del litio perteneciente a la universidad de Chile, cuyo objetivo es desarrollar un área de investigación aplicada sobre el uso del litio en baterías avanzadas que se usarán en los nuevos vehículos eléctricos . Se construye un modelo del proceso productivo de baterías de ión de litio, el que divide su proceso de producción en 5 etapas. Para cada una de las etapas y su interacción con las otras se estiman los costos desagregados. Para la obtención de materias primas y exportación de baterías, se estiman las emisiones de dióxido de carbono. Lo anterior permite calcular el valor actual neto (VAN) del proyecto y el impacto medioambiental del transporte de las materias primas y baterías terminadas. En este trabajo, se modela el proceso de fabricar baterías de ión-litio tipo NCA-G (con materiales activos compuestos de LiNi0,8Co0,15Al0,05O2 para el cátodo y grafito para el ánodo), con un cliente en U.S.A. Se consideran los costos de inversión, fijos y variables. La mayor parte de los costos se obtienen de referencias extranjeras, pero se ha buscado considerarlos de forma que sean adecuados para el modelo del proceso de fabricación en Chile. El resultado de este modelo, muestra que el proceso evaluado es rentable bajo ciertos supuestos detallados a continuación. Las materias primas han sido evaluadas a los menores precios encontrados y los proveedores son los más cercanos a una localización en el norte de Chile. Asimismo, se supone un decrecimiento de los costos de producción del 20% anual exponencial y costos del transporte de un 52% de los costos encontrados en empresas de correos. Cabe destacar, que en las baterías NCA, el costo es elevado y que para obtener el valor de realizar algunos procesos productivos, se consideran equivalentes conservadores con la información disponible de precios de venta en el extranjero. Respecto del impacto medioambiental del proyecto, se compara la emisión de gases de efecto invernadero por parte del transporte de materias primas y baterías, para una planta ubicada en Antofagasta, con la misma planta ubicada en China. En ambos casos se considera un cliente en los Estados Unidos. Se observa que las emisiones del transporte de las baterías terminadas, es mucho mayor para China que para Chile, a pesar de que la emisión por parte de la importación a Chile es cercana a las emisiones de las importaciones para China. Se observa que las mayores emisiones por distancia recorrida, se tienen con las baterías terminadas. Dado que la producción de baterías está fuertemente incentivada en los Estados Unidos, competir con ellos, resultaría difícil, e incluso si ellos producen sus baterías probablemente contaminen menos debido al transporte, que importándolas desde Chile. Se propone como trabajo futuro, el generar un grupo multidisciplinario, que por un lado busque mercados latinoamericanos de baterías, determine sus características; y por otro construya un modelo computacional que en base a características de los mercados de baterías que se deseen satisfacer, permita un análisis de los proyectos de fabricación o ensamblaje de baterías.