La escasez de materiales no detendrá la transición energética, si se planifica con antelación - World Energy Trade

La escasez de materiales no detendrá la transición energética, si se planifica con antelación

La generación renovable, la eficiencia energética y la electrificació tienen un papel fundamental

La generación renovable, la eficiencia energética y la electrificació tienen un papel fundamental

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Los signos del cambio climático están por todas partes. Cada vez son más los países que se han unido bajo la bandera de las emisiones netas de dióxido de carbono para mediados de siglo. Para alcanzar este objetivo, el mundo necesita una transición energética.

La senda descrita en el informe World Energy Transitions Outlook de IRENA: 1.5°C Pathway de IRENA indica que la generación de energía renovable, la eficiencia energética y la electrificación de los sectores de uso final tienen un papel fundamental. Esta visión se repite en otros escenarios energéticos destacados.

Algunos análisis recientes han sugerido que esto implica un enorme aumento de la demanda de minerales y metales. El Centro Común de Investigación Europeo se ha centrado en este tema durante años, al igual que la agencia alemana de materias primas.

En 2020, el Banco Mundial publicó un informe sobre las implicaciones mineras de la creciente demanda de energía limpia, y un estudio más reciente de la Agencia Internacional de la Energía también destacó el papel de los materiales críticos en la transición energética.

El cobre, la plata y los metales de tierras raras han recibido una atención notable, pero también se han mencionado en este contexto otros materiales como el grafito y el titanio. La lista de minerales y metales críticos identificados varía, ya que no existe una definición generalmente aceptada de criticidad.

El cobre, el litio y otros minerales y metales estratégicos han experimentado una importante subida de precios en los últimos meses. Esto ha suscitado un considerable interés por parte de los inversores, así como de los detractores de la transición energética, que ahora se pronuncian al respecto.

El término "greenflation" se ha introducido para describir el aumento de los precios de los metales y minerales -como el cobre, el aluminio y el litio- que son esenciales para la energía solar y eólica, los coches eléctricos y otras tecnologías renovables. En su opinión, la actual "greenflation" significa que es menos probable que alcancemos nuestros objetivos climáticos limitando los peores efectos del calentamiento global.

IRENA sostiene que esas preocupaciones son exageradas:

  • Para muchos materiales, las cantidades necesarias para la transición energética no son tan significativas en comparación con el consumo total: las aplicaciones energéticas constituyen en muchos casos sólo una fracción del uso total.
  • Existe un importante potencial de sustitución en esas nuevas aplicaciones, pero también en algunas de las ya existentes.
  • El reciclaje puede reducir la necesidad de producción primaria.
  • Los recursos necesarios existen, es cuestión de ampliar el volumen de producción.
  • Este breve documento expone los casos del cobre y los metales de tierras raras.

Debemos medir adecuadamente las reservas, los recursos y los impactos de la demanda, teniendo en cuenta la innovación y todos los tipos de usos.

La electricidad limpia desempeña un papel fundamental en la transición energética, y debemos hacer el cambio lo antes posible. La electricidad debe convertirse en la principal fuente de energía final y en la principal materia prima para los vectores energéticos limpios, como el hidrógeno.

Los vehículos eléctricos, las bombas de calor y el hidrógeno verde para la industria deben ser omnipresentes. Pero eso requiere cobre y metales de tierras raras.

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Veamos con más detalle la generación de energía eólica. Los metales de tierras raras, especialmente el neodimio y el disprosio, se utilizan en los imanes de los generadores de energía. Sin embargo, no todos los tipos de turbinas eólicas utilizan estos metales de tierras raras. Los productores occidentales suelen evitar los imanes que dependen de las tierras raras para las turbinas terrestres, mientras que los productores chinos los utilizan. Estos metales se utilizan más en las turbinas eólicas marinas porque ahorran espacio, lo que ayuda a reducir el coste.

Las turbinas eólicas también necesitan cobre. El cobre se utiliza en la turbina física, pero sobre todo en la línea eléctrica que conecta el aerogenerador con la red, y en los transformadores. Un estudio realizado en el Reino Unido reveló que alrededor de un tercio del cobre utilizado en los parques eólicos se emplea en la turbina y dos tercios en el cableado entre la turbina y la subestación. Este efecto es aún más pronunciado en el caso de las turbinas en alta mar, donde el emplazamiento de un proyecto a 100 kilómetros de la costa triplica la demanda de cobre. El mismo estudio destaca que en Europa continental se especifica el uso de aluminio en los cables subterráneos en tierra, lo que reduce las necesidades de cobre en dos tercios. Las normas pueden suponer una gran diferencia en cuanto a la intensidad de los materiales y merecen un análisis más detallado.

La generación de energía actual en todo el mundo incluye alrededor de un 30% de energías renovables. La senda de 1,5 ºC de IRENA indica que este porcentaje debe aumentar hasta cerca del 90% en 2050, con más del 60% de toda la energía procedente de la energía solar fotovoltaica (FV) y la eólica.

Por tanto, necesitamos 8.000 gigavatios (GW) de energía eólica y 15.000 GW de energía solar fotovoltaica para 2050. Esto requiere una media de 250 GW de energía eólica y 350 GW de capacidad solar añadida al año de aquí a 2050. Para 2030, es necesario triplicar los niveles de 2020.

Este rápido crecimiento puede repercutir en los mercados del cobre. La demanda de cobre de las turbinas eólicas terrestres y marinas puede crecer hasta 2 millones de toneladas al año.

En comparación con la actual demanda de cobre de 30 millones de toneladas al año, esto representa un crecimiento del 7%: no es trivial, pero al mismo tiempo no es un obstáculo. Mientras tanto, las necesidades de cobre para la generación de energía solar fotovoltaica están creciendo en 4 millones de toneladas al año. Además, la generación de energía sólo representa una parte de las necesidades totales de minerales y metales.

Las redes eléctricas y los vehículos eléctricos son otros dos mercados de crecimiento clave para la transición energética en los que se utiliza ampliamente el cobre.

Las aplicaciones de automoción representan alrededor del 9% del uso actual del cobre. Los vehículos eléctricos pueden duplicar o cuadruplicar el uso de cobre hasta 40-80 kilogramos por vehículo, en comparación con los vehículos con motor de combustión interna.

Con un volumen de producción de 100 millones de vehículos, se necesitarían entre 4 y 8 millones de toneladas de cobre al año, lo que equivale a entre el 14% y el 28% del uso actual de cobre. Pero la innovación puede reducir esta necesidad.

Sólo el paquete de baterías representa unos 40 kilogramos de cobre; el cableado adicional de cobre y el cableado de los motores representan el resto del aumento del uso del metal. Pero las necesidades de cobre pueden variar mucho en los paquetes de baterías, y la composición de éstas sigue evolucionando rápidamente.

BloombergNEF prevé una demanda de 4 millones de toneladas de cobre para las baterías de iones de litio en 2030 (Figura 1), lo que supone alrededor del 13% de la oferta actual de cobre, un área de crecimiento importante.

 Figura 1. Proyecciones de referencia de la demanda de materiales para baterías y un escenario de sustitución de materiales para cátodos

Figura 1. Proyecciones de referencia de la demanda de materiales para baterías y un escenario de sustitución de materiales para cátodos

El cobre es único en el sentido de que el uso del metal es omnipresente en la transición energética. Los precios más altos promoverán mayores tasas de reciclaje: hoy en día, la mitad de los residuos de cobre postconsumo se pierden, mientras que un tercio de la producción se basa en el reciclaje. Además, la extracción de antiguos residuos mineros ofrece la posibilidad de aumentar rápidamente el suministro de cobre.

La sustitución de materiales también puede aliviar los cuellos de botella del suministro. Por ejemplo, el aluminio puede sustituir al cobre en el cableado eléctrico.

Las propiedades técnicas no son las mismas, pero el aluminio se utiliza ampliamente en las redes de transmisión y distribución. Algunos usuarios clave, como los fabricantes de aire acondicionado, ya están cambiando el cobre por el aluminio. Esto aliviará las limitaciones de la oferta.

Se espera que los precios medios de las baterías sigan bajando, acercándose al codiciado punto de inflexión de 100 dólares por kilovatio-hora.

Esto presiona a los proveedores de baterías y a los fabricantes de vehículos para que aumenten el rendimiento y reduzcan las necesidades de materiales.

Los metales del cátodo representan entre el 30% y el 45% del coste total de los materiales de las baterías, según el tipo de composición que se considere.

La necesidad de vehículos eléctricos de mayor autonomía y la desvinculación de los costes de las baterías de los siempre volátiles precios del cobalto ya han impulsado a los fabricantes a inclinarse cada vez más por composiciones de níquel más elevadas. El uso de cátodos de fosfato de hierro y litio puede crecer sustancialmente, reduciendo así la demanda de níquel y cobalto (Figura 1). Lo mismo ocurrirá con otros metales escasos, como el cobre.

Aunque todo el mundo se centra en las baterías, los vehículos eléctricos también aumentarán la demanda de imanes permanentes y, por tanto, de los metales de tierras raras neodimio y disprosio.

Son los mismos imanes permanentes que se utilizan en los generadores eólicos. Los minerales de tierras raras suelen producirse de forma mixta, y el neodimio representa alrededor del 10% de la producción total. Esta coproducción crea problemas de suministro adicionales si se necesita un aumento rápido de un solo mineral. La preocupación por el medio ambiente y la salud ha demostrado ser un obstáculo para la expansión acelerada del suministro.

El reciclaje puede ayudar a reducir las necesidades de materias primas, y se están realizando importantes esfuerzos para reciclar las turbinas eólicas y los paneles solares fotovoltaicos, así como las baterías. Pero la creación del enorme stock de capital que se necesita llevará tiempo y materiales. El reciclaje irá a la zaga de la demanda de materiales para la transición energética durante las próximas décadas. Por lo tanto, será necesaria una nueva e importante actividad minera.

Hay que gestionar adecuadamente los riesgos de suministro.

Mientras que los defensores de la transición energética piden que se amplíe el suministro de minerales y materiales, la industria minera se muestra recelosa debido a la experiencia con los ciclos de suministro anteriores.

El litio es un buen ejemplo, ya que hace unos años los precios estaban por las nubes y se desplomaron cuando la nueva oferta se incorporó más rápido que el crecimiento de la demanda.

El precio actual es la mitad del que tenía a finales de 2017.

Otros metales han experimentado ciclos similares de oferta y demanda, y la tendencia de los precios a largo plazo ha sido descendente. Esta vez puede ser diferente, pero aún es demasiado pronto para saberlo.

Los inversores esperan una bonanza. Los precios de las acciones de las mineras de cobre y litio están al alza y se exploran febrilmente nuevos proyectos. Esto es muy necesario porque el desarrollo de nuevas minas puede llevar décadas y está plagado de incertidumbres. La mina de cobre Resolution, en el estado norteamericano de Nevada, es un caso de este tipo, con 2.000 millones de dólares invertidos en los últimos 30 años sin que se haya producido cobre hasta ahora.

Por otra parte, la mina de borato de litio de 2.400 millones de dólares prevista por el Grupo Rio Tinto en Serbia se enfrenta a duros interrogantes y a la exigencia de más garantías medioambientales.

Estas nuevas actividades mineras deben gestionarse adecuadamente, y las preocupaciones deben tomarse en serio. Las actividades de extracción de hierro de Río Tinto destruyeron un importante yacimiento prehistórico en Australia en 2020 y ocuparon los titulares de todo el mundo, empañando la reputación del gigante minero. Hay que evitar este tipo de negligencias y gestionar adecuadamente los residuos mineros.

Las poblaciones locales también esperan la creación de puestos de trabajo locales y el desarrollo económico de los proyectos mineros. Demasiados actores de este sector siguen buscando beneficios rápidos. La minería de metales en los fondos marinos es un área a vigilar en este contexto.

Otro tipo de riesgo de suministro está relacionado con la distribución geográfica de la oferta. China se ha hecho con una posición dominante en el suministro de tierras raras, pero también de muchos otros minerales y metales.

Las cadenas de suministro se están revisando a la luz de las vulnerabilidades que se han hecho visibles en los últimos años y las crecientes tensiones geopolíticas. Los gobiernos tienen un papel que desempeñar en la gestión de este proceso, con un claro equilibrio entre el suministro barato del extranjero, por un lado, y las preocupaciones geopolíticas, por otro.

 

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