La transición de China a los vehículos eléctricos

La transición de China a los vehículos eléctricos

Para 2030, el 40 por ciento de los vehículos vendidos en China serán eléctricos; La investigación del MIT encuentra que a pesar de los beneficios, el costo para los consumidores y la sociedad será sustancial.

Nancy W. Stauffer | MIT Energy Initiative

Publication Date: April 29, 2021

 Para contrarrestar esas tendencias preocupantes, el gobierno chino ha impuesto políticas para fomentar la adopción de vehículos eléctricos enchufables (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 el diferencial de precios y el número de compradores eran grandes, por lo que pagar los subsidios se volvió extremadamente costoso para el gobierno.

Como resultado, los formuladores de políticas de China planearon eliminar gradualmente los subsidios a 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 deben funcionar con baterías. Para evitar sanciones económicas, cada año los fabricantes deben ganar una cantidad estipulada de puntos, que se otorgan por cada vehículo eléctrico producido según una fórmula compleja que tiene en cuenta el alcance, la eficiencia energética, el rendimiento y más. Los requisitos se vuelven más estrictos con el tiempo, con el objetivo de que los vehículos eléctricos representen el 40 por ciento de todas las ventas de automóviles para 2030.

Este movimiento tendrá un gran impacto en la fabricación mundial de vehículos eléctricos, según William H. Green, profesor de Hoyt C. Hottel en Ingeniería Química. "Este es uno de los mandatos más fuertes para los automóviles eléctricos en todo el mundo y se está imponiendo en el mercado de automóviles más grande del mundo", dice. "Habrá un aumento gigantesco en la fabricación de vehículos eléctricos y en la producción de baterías para ellos, lo que reducirá el costo de ambos a nivel mundial".

Pero, ¿cuál será el impacto del mandato dentro de China? La transición a los vehículos eléctricos traerá muchos beneficios ambientales y de otro tipo. Pero, ¿cuánto le costará a la nación? En 2016, los colegas de ingeniería química del MIT, Green, y la entonces estudiante graduada I-Yun Lisa Hsieh PhD'20 decidieron averiguarlo. Su objetivo era examinar los impactos mixtos del mandato en todos los factores afectados: precios de las baterías, costos de fabricación, precios y ventas de vehículos, y el costo para el consumidor de poseer y operar un automóvil. Basándose en sus resultados, podrían estimar el costo social total de cumplir con el mandato en 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 el cambio).

 

Mirando los precios de la batería

“La razón principal por la que los vehículos eléctricos son costosos 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 bajan. En general, se asume que los precios de las baterías continuarán disminuyendo a medida que los vehículos eléctricos se apoderen de una mayor parte del mercado de automóviles.

 Utilizando un nuevo enfoque de modelado, Green y Hsieh determinaron que los efectos del aprendizaje reducirán los costos de forma apreciable para la producción de baterías, pero no mucho para la extracción y síntesis de materiales críticos para baterías. Llegaron a la conclusión de que el precio de la tecnología de batería para vehículos eléctricos más utilizada, la batería de iones de litio, níquel, manganeso y cobalto, de hecho bajará a medida que se fabriquen más. Pero la caída se ralentizará a medida que el precio se acerque al costo de las materias primas que contiene.

 Usando las estimaciones resultantes del precio de la batería, 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 para esos autos. En trabajos anteriores, habían utilizado una variedad de fuentes de datos y técnicas analíticas para determinar la "asequibilidad" para la población china, en otras palabras, la fracción de sus ingresos disponible para gastar en la compra de un automóvil. Con base en esos hallazgos, examinaron el impacto esperado en las ventas de automóviles en China entre 2018 y 2030.

 Como línea de base para la comparación, los investigadores asumieron primero un escenario "hipotetico" (no real): ventas de automóviles sin una adopción significativa de vehículos eléctricos, es decir, sin el nuevo mandato. Bajo ese supuesto, las ventas anuales de automóviles proyectadas subirán a más de 34 millones para 2030.

 Cuando se elimina el subsidio a las compras de vehículos eléctricos y se promulga el mandato en 2020, las ventas totales de automóviles se reducen. Pero a partir de entonces, la economía en crecimiento y el aumento de los ingresos aumentan el poder adquisitivo de los consumidores y aumentan la demanda de propiedad de automóviles privados. Las ventas anuales son en promedio un 20 por ciento más bajas que en el escenario hipotético, pero se prevé que alcancen alrededor de 30 millones en 2030.

Los investigadores también proyectaron el desglose de las ventas entre los vehículos ICE y los vehículos eléctricos con batería en tres momentos. Según ese análisis, en 2020, los vehículos eléctricos representan solo el 7 por ciento del total (1,6 millones de vehículos). Para 2025, esa proporción es de hasta el 21 por ciento (5,4 millones). Y para 2030, llegará al 37 por ciento (11,2 millones), cerca del objetivo del gobierno del 40 por ciento. En total, se venden 66 millones de vehículos eléctricos entre 2020 y 2030.

 Esos resultados también rastrean 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). Se venden aproximadamente el doble de vehículos eléctricos de batería pura que de vehículos eléctricos híbridos, aunque los primeros son más caros debido al mayor costo de sus baterías. “El mandato incluye una preferencia especial por los automóviles con una autonomía más larga, lo que significa automóviles con baterías grandes”, dice Green. "Por lo tanto, los fabricantes de automóviles tienen un gran incentivo para fabricar vehículos eléctricos de batería pura y obtener puntos adicionales según la fórmula del mandato".

 Para el consumidor, el costo adicional de poseer un vehículo eléctrico incluye cualquier diferencia en los gastos del vehículo durante toda la vida útil del automóvil. Para calcular esa 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, poseer cualquier tipo de vehículo eléctrico enchufable es menos costoso que poseer un vehículo ICE debido al subsidio pagado en las compras de vehículos eléctricos. Una vez que se elimina el subsidio y se impone el mandato en 2020, poseer un vehículo eléctrico híbrido es comparable a poseer un vehículo ICE. Tener un EV de batería pura es más caro debido a sus baterías de alto costo. La caída de los precios de las baterías reduce el costo total de propiedad para ambos tipos de vehículos eléctricos, pero el vehículo eléctrico de batería pura sigue siendo más caro 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 sencillo: toman el TCO adicional por cada vehículo eléctrico vendido en cada año, descuentan ese costo a su valor actual y multiplican la cifra resultante por la cantidad de automóviles vendidos en ese año. (Excluyen los impuestos incrustados en los precios de compra del vehículo, de la electricidad y la gasolina, etc., ya que la sociedad tendrá que pagar otros impuestos para reemplazar esa pérdida de ingresos).

 Usando esa metodología, calcularon el costo incremental para la sociedad de cada vehículo eléctrico vendido en cada año, así como el costo adicional por kilómetro conducido, asumiendo que el vehículo tiene una vida útil de 12 años y se conduce 12.500 kilómetros cada año. Los resultados muestran que el costo incremental 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 sociedad 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 el costo incremental para la sociedad crece. Y ese costo es considerable. En promedio, la transición a los vehículos eléctricos forzada por el mandato costará 100 mil millones de yuanes por año de 2021 a 2030, que es aproximadamente el 2 por ciento del gasto nacional en el sector del transporte cada año.

 Durante los 10 años comprendidos entre 2021 y 30, el costo social anual de la transición a casi el 40 por ciento de los vehículos eléctricos es equivalente a aproximadamente el 0,1 por ciento del creciente producto interno bruto de China. “Así que el costo para la sociedad de forzar la venta de vehículos eléctricos en lugar de vehículos ICE es significativo”, dice Hsieh. "La gente tendrá mucho menos dinero en el bolsillo para gastar en otras compras".

 

Otras Consideraciones

Green y Hsieh enfatizan que el alto costo social de la adopción forzada de vehículos eléctricos debe considerarse a la luz de los posibles beneficios que se obtendrán. Por ejemplo, cambiar 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 la seguridad energética nacional y la balanza de pagos del país.

 Hsieh ahora está trabajando para cuantificar esos 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 debemos tener cuidado de obtener los números correctos".

 

Los investigadores citan otros dos factores que pueden afectar el lado del 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 cobrar tarifas altas por ellas. Con sus “placas para autos ecológicos” más abundantes y de menor costo, los vehículos eléctricos se volvieron competitivos en costos y las ventas se dispararon. Para proteger a los fabricantes de automóviles chinos, el gobierno nacional anunció recientemente que planea poner fin a esas restricciones. El resultado y sus impactos en las ventas de vehículos eléctricos siguen siendo inciertos. (Nuevamente, debido a la pandemia, las políticas que restringen la propiedad de automóviles se han relajado en su mayoría por ahora). La segunda salvedad se refiere a cómo los fabricantes de automóviles ponen precio a sus vehículos. Los resultados informados aquí asumen que los precios se calculan como son hoy: el costo de fabricación del vehículo más un cierto porcentaje de 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 una posibilidad es 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 respondieron a los estándares corporativos de economía 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, porque la mezcla total de ventas de automóviles está dominada por los vehículos ICE. “Algunas personas en China que de otro modo podrían pagar un automóvil de gasolina barato ahora no podrán hacerlo”, dice Hsieh. "Se les quitará el precio del mercado". Green enfatiza el impacto del mandato en todos los fabricantes de automóviles del mundo. "No puedo exagerar lo enorme que es esto", dice. "Tan pronto como salió 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 mercado de nicho al margen".

Y cree que incluso sin los subsidios, el gasto adicional de comprar un vehículo eléctrico no será prohibitivo 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, los suministros globales de materiales de batería críticos serán cada vez más limitados. Sin embargo, al mismo tiempo, aumentará el suministro de baterías gastadas, creando una oportunidad para reciclar materiales críticos para su uso en baterías nuevas y, al mismo tiempo, evitar las amenazas ambientales derivadas de su eliminación. Los investigadores recomiendan que los formuladores de políticas "ayuden a integrar toda la cadena de la industria entre los fabricantes de automóviles, los productores de baterías, los distribuidores de autos usados ​​y las empresas de desechos en los sistemas de reciclaje de baterías para lograr una sociedad más sostenible".

 

This research was supported through the MIT Energy Initiative’s Mobility of the Future study.

This article appears in the Autumn 2020 issue of Energy Futures, the magazine of the MIT Energy Initiative.