El precio de las baterías ha bajado un 97% en las últimas tres décadas

Para hacer la transición hacia sistemas de energía bajos en carbono, necesitamos almacenamiento de energía de bajo costo. Los costos de la batería han estado cayendo rápidamente.

Por Hannah Ritchie

04 de junio de 2021

Resumen

Para reducir las emisiones globales de gases de efecto invernadero, debemos cambiar hacia un sistema energético bajo en carbono. Las grandes reducciones en el costo de las tecnologías renovables, como la solar y la eólica, las han hecho competitivas en costos con los combustibles fósiles. Pero para equilibrar estas fuentes intermitentes y electrificar nuestros sistemas de transporte, también necesitamos almacenamiento de energía de bajo costo. Las baterías de iones de litio son las más utilizadas.

En este artículo muestro que las celdas de batería de iones de litio también han visto una reducción de precio impresionante. Desde 1991, los precios han caído alrededor de un 97%. Los precios caen en promedio un 19% por cada duplicación de la capacidad. Aún más prometedor es que esta tasa de reducción aún no parece estar disminuyendo.

Para reducir las emisiones, el mundo necesita hacer una transición rápida hacia un sistema energético bajo en carbono. Alrededor de las tres cuartas partes de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero provienen de la energía y la industria.

Una de las barreras para esta transición energética ha sido el costo relativo de las diferentes fuentes de energía. Los combustibles fósiles eran más baratos que las energías renovables y, por lo tanto, se convirtieron en las fuentes de energía dominantes.

Afortunadamente esto está cambiando rápidamente. Como mostró mi colega Max Roser en este artículo, el costo de las tecnologías renovables se ha desplomado. Ahora son competitivos en costos o más baratos que los nuevos combustibles fósiles. En 2009, era más de tres veces más caro que el carbón. Ahora el guion ha cambiado y una nueva planta solar es casi tres veces más barata que una nueva de carbón. El precio de la electricidad solar disminuyó un 89% entre 2009 y 2019.

Pero el costo de las tecnologías eléctricas en sí mismas es solo una parte de lo que importa para esta transición. Uno de los desafíos que enfrentan las energías renovables es que producen energía de manera intermitente. El sol no siempre brilla y el viento no siempre sopla, por lo que no tenemos un flujo constante de generación a lo largo del día. Una solución obvia es almacenar el exceso de energía y liberarlo más tarde. Pero para hacerlo, necesitamos mucho almacenamiento de energía y esto agrega grandes costos a nuestro sistema energético.

La noticia prometedora es que estas tecnologías han visto descensos de precios igualmente impresionantes como los paneles solares.

El precio de las baterías de iones de litio ha disminuido un 97% desde 1991

Hay varias formas de almacenar el exceso de energía. La mayoría de nosotros pensamos en las baterías. Aquí vamos a ver las baterías de iones de litio: el tipo más común. Las baterías de iones de litio se usan en todo, desde su teléfono móvil y computadora portátil hasta vehículos eléctricos y almacenamiento en la red.

El precio de las celdas de las baterías de iones de litio se redujo en un 97 % en las últimas tres décadas. Una batería con una capacidad de un kilovatio-hora que costaba $7500 en 1991, costaba solo $181 en 2018. Eso es 41 veces menos. Lo que es prometedor es que los precios siguen cayendo abruptamente: el costo se redujo a la mitad entre 2014 y 2018. Una reducción a la mitad en solo cuatro años.

Vemos esta disminución en el gráfico, que muestra la tendencia del precio promedio de las celdas de iones de litio desde 1991 hasta 2018.4 Esto se muestra en un eje logarítmico y se mide en dólares estadounidenses de 2018 por kilovatio-hora. Estos datos provienen del trabajo de Micah Ziegler y Jessika Trancik, quienes construyeron una base de datos global que rastrea los precios de las celdas de iones de litio, la capacidad instalada y otras métricas, como la densidad de energía a lo largo del tiempo. Esta base de datos combina datos de la serie 90 que describen cómo han cambiado las tecnologías de iones de litio desde 1990 en adelante. El artículo completo incluye muchos más resultados y la discusión de los autores sobre su relevancia, así como la metodología detrás de este trabajo. Además, también puede acceder la serie de datos asociada.

Pongamos esta caída de precios en perspectiva:

• El popular coche eléctrico Nissan Leaf, que también es uno de los modelos más asequibles, tiene una batería de 40 kWh. A nuestro precio de 2018, la batería cuesta alrededor de $7300. Imagínese tratando de comprar el mismo modelo en 1991: solo la batería costaría $ 300.000.

• O tome el Tesla Model S 75D que tiene una batería de 75 kWh. En 2018 la batería cuesta alrededor de $13,600; en 1991 hubiera sido de $564.000. Más de medio millón de dólares por una batería de coche.

Esto muestra cuán importantes son estas reducciones de precios para descarbonizar no solo nuestras redes eléctricas sino también nuestros sistemas de transporte.

Si está interesado en los precios de otros modelos de vehículos, la herramienta Carbon Counter le permite ver el costo y los desgloses de gases de efecto invernadero para otros.

• Acceda a la base de datos subyacente sobre costos de batería e indicadores de rendimiento
• Lea el artículo revisado por pares detrás de este trabajo (acceso abierto).
• Reexamen de las tasas de mejora de la tecnología de baterías de iones de litio y reducción de costos

Más pequeñas y ligeras: el despliegue y las mejoras tecnológicas hacen que las baterías sean cada vez más baratas

A menudo observamos estas reducciones de precios en relación con el tiempo. Pero, por supuesto, no es el tiempo en sí mismo el que impulsa estas reducciones. Son las innovaciones en la producción de estas baterías las que hacen posible producirlas a costos cada vez más bajos. A medida que aumenta la producción, hay más oportunidades e incentivos para lograr tales innovaciones: es por eso que los precios suelen caer cuando las tecnologías comienzan a escalar [la publicación de Max analiza este mecanismo, llamado Ley de Wright, en detalle].

En el gráfico vemos la relación entre los precios y la capacidad instalada acumulada de las baterías. Ambos se muestran en ejes logarítmicos.

En 1991, el tamaño del mercado de las celdas de iones de litio era pequeño: solo había 0,13 megavatios (MWh) instalados. Eso es solo 130 kWh, menos de dos paquetes de baterías de 75 kWh que encontraría en un automóvil Tesla. Desde entonces, la capacidad desplegada ha aumentado rápidamente. Para 2016, esto había crecido a 78,000 MWh. Eso es seis órdenes de magnitud más alto.

La relación entre el precio y la capacidad instalada acumulada se denomina 'curva de aprendizaje'. Este es un concepto que se usa a menudo para comprender las mejoras de costos en las tecnologías de escalado. La tasa de aprendizaje nos dice, en promedio, cuánto cae el precio de algo por cada duplicación de la capacidad acumulada. Encontramos que para las celdas de iones de litio, esta tasa de aprendizaje fue del 20,1%. Esto significa que los precios cayeron en promedio un 18,9% cada vez que se duplicó la capacidad instalada. Da la casualidad de que esto es similar a la tasa de aprendizaje de los módulos solares; con cada duplicación de la capacidad solar instalada, el precio de los módulos solares se redujo en un promedio de 20,2%.

Las mejoras que hemos visto en las tecnologías de baterías no se limitan a costos más bajos. Como muestran Ziegler y Trancik, la densidad de energía de las células también ha ido en aumento. La densidad de energía mide la cantidad de energía eléctrica que puede almacenar en un litro (o unidad) de batería. En 1991 solo se podían obtener 200 vatios-hora (Wh) de capacidad por litro de batería. Ahora puedes obtener más de 700 Wh. Eso es un aumento de 3,4 veces.

Lo que esto significa es que las baterías se han vuelto más pequeñas y livianas para cualquier capacidad eléctrica dada. Es posible que lo haya notado usted mismo a medida que sus teléfonos móviles se vuelven más livianos y delgados. Esta es una mejora tecnológica crucial, ya que uno de los principales inconvenientes de algunas tecnologías de baterías es que son pesadas y esto limita su uso en una serie de tecnologías que todavía funcionan con combustibles fósiles. Imagina tratar de volar un avión eléctrico lleno de baterías pesadas. De hecho, el tamaño y el peso de las baterías que necesitaría para impulsar aviones grandes es una de las mayores barreras para la transición a la aviación electrificada. Lo mismo ocurre con los envíos o los camiones: las baterías más grandes y pesadas solo hacen que todo sea más costoso en términos de energía. Necesita muchas baterías grandes, que ocupan espacio y agregan peso para transportar.

Nuestras baterías ahora son solo una fracción del costo y son más pequeñas y livianas. Estas mejoras tecnológicas son tan esenciales para hacer de la electricidad baja en carbono la opción asequible predeterminada como las reducciones en el costo de los paneles solares o las turbinas eólicas. Pero todavía queda mucho por hacer si queremos volar en aviones eléctricos o que nuestros bienes sean transportados a través de los océanos en barcos eléctricos en el corto plazo.

El original, AQUÍ.