Un nuevo estudio concluye que las inversiones en I+D sobre materiales y química fueron clave, mientras que las economías a escala contribuyeron algo menos.
Las baterías de iones de litio, esas maravillas de la energía ligera que han hecho posible la actual era de la electrónica de bolsillo y los vehículos eléctricos, han bajado de coste desde su introducción hace tres décadas a un ritmo similar al de la caída de los precios de los paneles solares, como documenta un estudio publicado el pasado marzo. Pero, ¿Qué es lo que ha provocado un descenso de costes tan asombroso, de alrededor del 97%?
El principal factor para el extraordinario ahorro
Algunos de los investigadores de aquel estudio han analizado ahora a qué se debe este extraordinario ahorro. Descubrieron que el mayor factor, con diferencia, fue el trabajo en investigación y desarrollo, sobre todo en química y ciencia de los materiales. Esto superó las ganancias conseguidas mediante las economías de escala, aunque resultó ser la segunda categoría más importante en cuanto a reducciones.
Las nuevas conclusiones se publican esta semana en la revista Energy and Environmental Science, en un artículo elaborado por Micah Ziegler, postdoctor del MIT, Juhyun Song, estudiante de doctorado de 19 años, y Jessika Trancik, profesora del Instituto de Datos, Sistemas y Sociedad del MIT.
Según Trancik, los resultados podrían ser útiles para que los responsables políticos y los planificadores puedan orientar las prioridades de gasto con el fin de continuar el camino hacia unos costes cada vez más bajos para esta y otras tecnologías cruciales de almacenamiento de energía. Su trabajo sugiere que todavía hay un margen considerable de mejora en las tecnologías de baterías electroquímicas, dice.
El análisis exigió investigar en diversas fuentes, ya que gran parte de la información relevante consiste en datos comerciales de propiedad exclusiva. “La recopilación de datos fue exhaustiva”, dice Ziegler.
“Buscamos artículos académicos, informes industriales y gubernamentales, comunicados de prensa y hojas de especificaciones. Incluso miramos algunos expedientes legales que se publicaron. Tuvimos que reunir datos de muchas fuentes diferentes para hacernos una idea de lo que estaba ocurriendo”.
Dice que recogieron “unos 15.000 puntos de datos cualitativos y cuantitativos, a través de 1.000 registros individuales de aproximadamente 280 referencias”.
Los datos de las épocas más tempranas son los de más difícil acceso y pueden presentar las mayores incertidumbres, afirma Trancik, pero al comparar diferentes fuentes de datos del mismo periodo han intentado tener en cuenta estas incertidumbres.
En general, dice, “estimamos que la mayor parte del descenso de los costes, más del 50%, provino de actividades relacionadas con la investigación y el desarrollo”. Esto incluye tanto la investigación y el desarrollo del sector privado como la financiada por el gobierno, y “la gran mayoría” de esa disminución de costes dentro de la categoría de I+D provino de la investigación en química y materiales.
Se trata de un hallazgo interesante, dice, porque “había muchas variables en las que se trabajaba a través de distintos tipos de esfuerzos”, incluyendo el diseño de las propias celdas de las baterías, sus sistemas de fabricación, las cadenas de suministro, etc. “La mejora de los costes surgió de un conjunto diverso de esfuerzos y de muchas personas, y no del trabajo de sólo unos pocos individuos”.
Los resultados sobre la importancia de la inversión en I+D fueron especialmente significativos, dice Ziegler, porque gran parte de esta inversión se produjo después de que se comercializara la tecnología de las baterías de iones de litio, una etapa en la que algunos analistas pensaban que la contribución de la investigación sería menos significativa.
A lo largo de un periodo de aproximadamente 20 años, que comenzó cinco años después de la introducción de las baterías a principios de la década de 1990, dice, “la mayor parte de la reducción de costes seguía procediendo de la I+D”. La contribución de la I+D no terminó cuando comenzó la comercialización. De hecho, seguía siendo la que más contribuía a la reducción de costes”.
El estudio aprovechó un enfoque analítico que Trancik y su equipo desarrollaron inicialmente para analizar la caída igualmente precipitada de los costes de los paneles solares de silicio en las últimas décadas.
También aplicaron el enfoque para entender el aumento de los costes de la energía nuclear. “Se trata de llegar a los mecanismos fundamentales del cambio tecnológico”, afirma.
“Y también podemos desarrollar estos modelos mirando hacia adelante en el tiempo, lo que nos permite descubrir las palancas que se podrían utilizar para mejorar la tecnología en el futuro”.
Ventajas de la metodología utilizada
Una de las ventajas de la metodología que Trancik y sus colegas han desarrollado, dice, es que ayuda a ordenar la importancia relativa de los distintos factores cuando muchas variables cambian a la vez, lo que suele ocurrir cuando una tecnología mejora.
“No se trata simplemente de sumar los efectos del coste de estas variables”, dice, “porque muchas de estas variables afectan a muchos componentes de coste diferentes. Hay una especie de red intrincada de dependencias”. Pero la metodología del equipo permite “ver cómo ese cambio de coste global puede atribuirse a esas variables, trazando esencialmente esa red de dependencias”, dice.
Esto puede ayudar a orientar el gasto público, las inversiones privadas y otros incentivos. “¿Qué pueden hacer los distintos responsables de la toma de decisiones?, ¿Sobre qué decisiones tienen poder de decisión para poder mejorar la tecnología, lo cual es importante en el caso de las tecnologías de baja emisión de carbono, donde buscamos soluciones al cambio climático y tenemos tiempo y recursos limitados? El nuevo enfoque nos permite ser potencialmente un poco más intencionales sobre dónde hacemos esas inversiones de tiempo y dinero”.
“Este trabajo recoge los datos disponibles de forma sistemática para determinar los cambios en los componentes del coste de las baterías de iones de litio entre 1990-1995 y 2010-2015”, afirma Laura Díaz Anadón, profesora de política de cambio climático en la Universidad de Cambridge, que no está relacionada con esta investigación.
“Este periodo fue importante en la historia de la tecnología, y comprender la evolución que han tenido los componentes relacionados con los costes y sienta las bases para futuros trabajos sobre los mecanismos y podría ayudar a informar sobre los esfuerzos de investigación en otros tipos de baterías.”
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