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En las últimas décadas, la velocidad de China El crecimiento económico ha hecho posible que cada vez más consumidores compren sus propios coches. El resultado ha sido una movilidad mejorada y el mercado de automóviles más grande del mundo, pero también una grave contaminación del aire urbano, altas emisiones de gases de efecto invernadero y una creciente dependencia del petróleo importado.
Para contrarrestar estas tendencias inquietantes, el gobierno chino ha impuesto políticas para fomentar la adopción de vehículos eléctricos recargables (EV). Dado que comprar un vehículo eléctrico cuesta más que comprar un vehículo con motor de combustión interna convencional (ICE), en 2009 el gobierno comenzó a proporcionar generosos subsidios para la compra de vehículos eléctricos. Pero con la diferencia de precios y el número de compradores grandes, pagar los subsidios se ha vuelto extremadamente costoso para el gobierno.
Como resultado, los legisladores chinos planearon eliminar gradualmente los subsidios para fines de 2020 y, en cambio, imponer un mandato a los fabricantes de automóviles. En pocas palabras, el mandato requiere que un cierto porcentaje de todos los vehículos vendidos por un fabricante cada año sean alimentados por batería. Para evitar sanciones económicas, los fabricantes deben ganar una cantidad estipulada de puntos cada año, que se otorgan por cada vehículo eléctrico producido de acuerdo con una fórmula compleja que tiene en cuenta el alcance, la eficiencia del combustible, el rendimiento, etc. Las demandas se están volviendo más difíciles con el tiempo, con el objetivo de que los vehículos eléctricos representen el 40% de todas las ventas de automóviles para 2030.
La medida tendrá un gran impacto en la fabricación mundial de vehículos eléctricos, según William H. Green, profesor de ingeniería química de Hoyt C. Hottel. “Este es uno de los mandatos más difíciles para los autos eléctricos en el mundo, y se impone en el mercado automotriz más grande del mundo”, dice. "Habrá un aumento gigantesco en la fabricación de vehículos eléctricos y la producción de baterías para ellos, lo que reducirá el costo de ambos a nivel mundial".
Pero, ¿cuál será el impacto del mandato en China? La transición a los vehículos eléctricos traerá muchos beneficios ambientales y de otro tipo. Pero, ¿cuánto le costará a la nación? En 2016, Green, sus colegas del MIT en ingeniería química y la estudiante graduada de I-Yun Lisa Hsieh PhD & # 39; 20, decidieron averiguarlo. Leur objectif était d'examiner les effets mixtes du mandat sur tous les facteurs concernés: les prix des batteries, les coûts de fabrication, les prix et les ventes des véhicules et le coût pour le consommateur de posséder et d'exploiter un auto. Con base en sus resultados, pudieron estimar el costo total para la sociedad de cumplir con el mandato durante la próxima década. (Tenga en cuenta que el gobierno chino recientemente extendió el apoyo de subsidio para vehículos eléctricos durante dos años debido a la pandemia de Covid-19 y que este análisis se realizó antes de que se anunciara este cambio).
Mirando los precios de la batería
“La principal razón por la que los vehículos eléctricos son caros es que sus baterías son caras”, dice Green. En los últimos años, los precios de las baterías han caído rápidamente, en gran parte debido al 'efecto de aprendizaje': a medida que aumentan los volúmenes de producción, los fabricantes encuentran formas de mejorar la eficiencia y los costos disminuyen. En general, se asume que los precios de las baterías continuarán cayendo a medida que los vehículos eléctricos invadan aún más el mercado automotriz.
Usando un nuevo enfoque de modelado, Green y Hsieh determinaron que los efectos del aprendizaje reducirían significativamente los costos de producción de la batería, pero no mucho para la extracción y síntesis de materiales críticos de la batería. Llegaron a la conclusión de que el precio de la tecnología de batería de vehículos eléctricos más utilizada, la batería de iones de litio de níquel-manganeso-cobalto, de hecho bajará a medida que entre en producción. Pero la caída se ralentizará a medida que el precio se acerque al costo de las materias primas que contiene.
Usando las estimaciones de precios de la batería resultantes, los investigadores calcularon el costo adicional de fabricar un vehículo eléctrico a lo largo del tiempo y, asumiendo un margen de beneficio estándar, determinaron el precio de venta probable de estos autos. Dans des travaux antérieurs, ils avaient utilisé une variété de sources de données et de techniques analytiques pour déterminer «l'abordabilité» de la population chinoise – en d'autres termes, la fraction de leur revenu disponible à dépenser pour acheter un auto. Con base en estos resultados, analizaron el impacto esperado en las ventas de automóviles en China entre 2018 y 2030.
Como base de comparación, los investigadores asumieron primero un escenario "contrafactual" (no fiel a la realidad): ventas de automóviles sin una adopción significativa de vehículos eléctricos, por lo tanto, sin el nuevo mandato. Bajo este supuesto, las ventas anuales de automóviles proyectadas subirán a más de 34 millones para 2030.
Cuando se elimine el subsidio a la compra de vehículos eléctricos y se promulgue el mandato en 2020, las ventas totales de automóviles disminuirán. Pero posteriormente, el crecimiento económico y el aumento de los ingresos aumentan el poder adquisitivo de los consumidores y aumentan la demanda de los propietarios de automóviles de pasajeros. Las ventas anuales son en promedio un 20% más bajas que en el escenario hipotético, pero se espera que alcancen alrededor de 30 millones para 2030.
Los investigadores también proyectaron la distribución de las ventas entre los vehículos ICE y los vehículos eléctricos de batería de tres tiempos. Según este análisis, en 2020, los vehículos eléctricos representan solo el 7% del total (1,6 millones de vehículos). Para 2025, esa participación alcanzará el 21% (5,4 millones). Y para 2030, alcanzará el 37% (11,2 millones), cerca del objetivo del gobierno del 40%. En total, se venden 66 millones de vehículos eléctricos entre 2020 y 2030.
Estos resultados también siguen la división entre dos tipos de vehículos eléctricos enchufables: vehículos eléctricos de batería pura y vehículos eléctricos híbridos (que funcionan tanto con baterías como con gasolina). Aproximadamente el doble de vehículos eléctricos de batería pura se venden como vehículos eléctricos híbridos, aunque los primeros son más caros debido al mayor costo de sus baterías. “El mandato incluye una preferencia particular por los autos con mayor autonomía, lo que significa autos con baterías grandes”, dice Green. "Por lo tanto, existe un fuerte incentivo para que los fabricantes de automóviles fabriquen vehículos eléctricos de batería pura y obtengan puntos adicionales en el marco de la fórmula del mandato".
Para el consumidor, el costo adicional de poseer un vehículo eléctrico incluye cualquier diferencia en los gastos del vehículo durante la vida útil del automóvil. Para calcular esta diferencia, los investigadores cuantificaron el 'costo total de propiedad' o TCO, incluido el costo de compra, el costo del combustible y los costos de operación y mantenimiento (incluido el seguro) de sus dos vehículos eléctricos enchufables. y un vehículo ICE hasta 2030 ..
Sus resultados muestran que antes de 2020, tener cualquier tipo de vehículo eléctrico enchufable cuesta menos que tener un vehículo ICE debido al subsidio que se paga en las compras de vehículos eléctricos. Con el subsidio eliminado y el mandato impuesto en 2020, poseer un vehículo eléctrico híbrido es comparable a poseer un vehículo ICE. Tener una batería eléctrica pura es más caro debido a sus costosas baterías. La caída de los precios de las baterías está reduciendo el costo total de propiedad de ambos tipos de vehículos eléctricos, pero la batería eléctrica pura sigue siendo más cara hasta 2030.
Costo para la sociedad
El siguiente paso para los investigadores fue calcular el costo total para China de forzar la adopción de vehículos eléctricos. El enfoque básico es simple: toman el TCO adicional por cada vehículo eléctrico vendido cada año, reducen ese costo a su valor actual y multiplican la cifra resultante por la cantidad de autos vendidos ese año. (Se excluyen los impuestos incorporados a los precios de compra del vehículo, la electricidad y la gasolina, etc., ya que la empresa tendrá que pagar otros impuestos para reponer esta pérdida de ingresos).
Usando esta metodología, calcularon el costo adicional para la sociedad de cada vehículo eléctrico vendido cada año, así como el costo adicional por kilómetro conducido, asumiendo que el vehículo tiene una vida útil de 12 años y que el vehículo tiene una vida útil de 12 años. ; recorre 12.500 kilómetros cada año. Los resultados muestran que el costo adicional de poseer y conducir un vehículo eléctrico disminuye de 2021 a 2030. El costo disminuye más para los vehículos eléctricos de batería pura que para los vehículos eléctricos híbridos, pero los primeros siguen siendo más costosos.
Al combinar el costo por automóvil para la empresa con la cantidad de automóviles vendidos, los investigadores calcularon el costo adicional total incurrido. En sus resultados, el número total de vehículos eléctricos vendidos en un año compensa con creces cualquier disminución en el costo por vehículo, por lo que aumenta el costo incremental para la sociedad. Y este costo es considerable. En promedio, la transición a los vehículos eléctricos impuesta por el mandato costará 100 mil millones de yuanes por año de 2021 a 2030, o aproximadamente el 2% del gasto nacional en el sector del transporte cada año.
Durante los 10 años 2021-2030, el costo social anual de la transición a casi el 40% de los vehículos eléctricos es equivalente a aproximadamente el 0,1% del creciente producto interno bruto de China. "El costo para la empresa de forzar la venta de vehículos eléctricos en lugar de vehículos ICE es, por lo tanto, considerable", dice Hsieh. "La gente tendrá mucho menos dinero en el bolsillo para gastar en otras compras".
Otras Consideraciones
Green y Hsieh señalan que el alto costo social de la adopción forzada de vehículos eléctricos debe considerarse a la luz de los posibles beneficios que se derivan de ello. Por ejemplo, el cambio de vehículos ICE a vehículos eléctricos reducirá la contaminación del aire y los costos de salud asociados; reducir las emisiones de dióxido de carbono para ayudar a mitigar el cambio climático; y reducir la dependencia del petróleo importado, mejorando así la seguridad energética nacional y la balanza de pagos del país.
Hsieh está trabajando actualmente para cuantificar estos beneficios para que el equipo pueda realizar un análisis de costo-beneficio adecuado de la transición de China a los vehículos eléctricos. Sus resultados iniciales sugieren que los beneficios monetizados son, al igual que los costos, sustanciales. “Los beneficios parecen ser del mismo orden de magnitud que los costos”, dice. "Está tan cerca que tenemos que tener cuidado para obtener los números correctos".
Los investigadores citan otros dos factores que pueden afectar el costo de la ecuación. A principios de 2018, seis megaciudades chinas con alta contaminación del aire comenzaron a restringir la cantidad de placas emitidas para vehículos ICE y a cobrarles tarifas altas. Con sus "placas de coche ecológicas" más asequibles y abundantes, los vehículos eléctricos se han vuelto competitivos en costes y las ventas se han disparado. Para proteger a los fabricantes de automóviles chinos, el gobierno nacional anunció recientemente su intención de poner fin a estas restricciones. El resultado y su impacto en las ventas de vehículos eléctricos siguen siendo inciertos. (Nuevamente, debido a la pandemia, las políticas que limitan la propiedad de automóviles se han relajado en su mayor parte por ahora).
La segunda salvedad se refiere a la forma en que los fabricantes de automóviles ponen precio a sus vehículos. Los resultados reportados aquí asumen que los precios se calculan como son hoy: el costo de fabricación del vehículo más un cierto porcentaje del margen de beneficio. Con el nuevo mandato en vigor, los fabricantes de automóviles deberán cambiar su estrategia de precios para persuadir a suficientes compradores para que compren vehículos eléctricos para alcanzar la fracción requerida. “No sabemos qué van a hacer, pero es posible que bajen el precio de sus autos a batería y aumenten el precio de sus autos a gasolina”, dice Green. "De esa manera, aún pueden obtener ganancias mientras operan dentro de la ley". Como ejemplo, cita cómo los fabricantes de automóviles estadounidenses han cumplido con los estándares corporativos de consumo de combustible promedio ajustando los precios relativos de sus vehículos de baja y alta eficiencia.
Si bien tal cambio en la estrategia de precios de los fabricantes de automóviles chinos reduciría el precio de los vehículos eléctricos, también aumentaría los precios promedio de los automóviles en general, ya que la mezcla total de ventas de automóviles está dominada por los vehículos ICE. "Algunas personas en China que de otra manera podrían pagar un automóvil de gasolina barato ya no podrán pagarlo", dice Hsieh. "Serán excluidos del mercado".
Green enfatiza el impacto del mandato en todos los fabricantes de automóviles del mundo. “No puedo exagerar lo extremadamente importante que es esto”, dice. “Al dejar el mandato, los fabricantes de automóviles se dieron cuenta de que los vehículos eléctricos se habían convertido en un mercado importante en lugar de un nicho de mercado secundario. Y cree que incluso sin subsidios, los costos adicionales de comprar un vehículo eléctrico no serán prohibitivos para muchos compradores de automóviles, especialmente a la luz de los beneficios que ofrecen.
Sin embargo, tiene una última preocupación. A medida que se fabrican más y más vehículos eléctricos, el suministro mundial de materiales críticos para baterías será cada vez más limitado. Sin embargo, al mismo tiempo, aumentará el suministro de baterías usadas, lo que creará una oportunidad para reciclar materiales críticos para su uso en baterías nuevas y, al mismo tiempo, evitará las amenazas ambientales derivadas de su eliminación. Los investigadores recomiendan que los formuladores de políticas "ayuden a integrar toda la cadena industrial entre los fabricantes de automóviles, los productores de baterías, los distribuidores de automóviles usados y las empresas de recuperación de chatarra en sistemas de reciclaje de baterías para lograr una sociedad más sostenible".
Esta investigación fue financiada por el estudio Mobility of the Future de la MIT Energy Initiative.
Este artículo aparece en el Otoño 2020 problema de Futuro energético, la revista de MIT Energy Initiative.
