En este artículo, los analistas de IDTechEx hacen un repaso de los principales acontecimientos y tendencias del mundo de la movilidad del futuro durante el pasado año, y de lo que habrá que esperar en 2022.
Grandes saltos en el mercado: El gigante tecnológico Tesla, las grandes OPV y las SPAC
Si hay algo que has escuchado sobre los vehículos eléctricos este año, probablemente ha sido sobre el hecho de que Tesla ha alcanzado el estatus de gigante tecnológico. En noviembre de 2021, Tesla superó los 1.000.000.000 de dólares de capitalización bursátil, impulsada por un pedido algo confuso de Hertz de 100.000 coches eléctricos Tesla a precio completo (al parecer, los contratos estaban sin firmar mientras empezaban las entregas).
En general, las acciones de Tesla están altas porque los inversores apuestan por el potencial de la empresa. A pesar de sus enormes logros, Tesla sigue estando solo al principio de su curva S.
Hoy, Tesla está alcanzando sus objetivos de ventas (acercándose al millón de coches vendidos en 2021) y demostrando que puede obtener beneficios de forma constante. Mañana, sus nuevas gigafábricas le ayudarán a alcanzar su objetivo de vender 20 millones de coches anuales en 2030 (más de una quinta parte de las ventas mundiales de coches actuales).
Suponiendo una media de 30.000 dólares por coche de Tesla, alcanzar incluso una cuarta parte de esta cifra equivale a unos ingresos de 150.000 millones de dólares, un tercio de los 450.000 millones de dólares del mercado de coches eléctricos enchufables previsto por IDTechEx para 2030 (www.IDTechEx.com/EV). Todo ello sin tener en cuenta su creciente negocio energético o el potencial de futuras tecnologías, como la autonomía.
Aunque Tesla también está trabajando en camiones eléctricos, IDTechEx espera que los turismos sigan siendo el mercado de vehículos eléctricos más rentable ahora y en el futuro, y el principal motor de crecimiento de Tesla.
Fuente: IDTechEx (www.IDTechEx.com/EV)
Los éxitos de Tesla están allanando el camino a otros. Rivian, respaldada por Ford y Amazon, salió a bolsa a principios de noviembre de 2021 con un valor de 93.000 millones de dólares. Las acciones de la centenaria Ford han subido este año, pero su capitalización bursátil sigue siendo inferior a la de Rivian, con 77.700 millones de dólares.
La OPV tradicional de Rivian fue contraria a la tendencia de las SPAC por la que optaron muchas otras (las SPAC pueden considerarse más fáciles y con menos riesgo de valoración que una OPV tradicional). Las OPV de SPAC han sido muy variadas en cuanto al tipo de empresa, y esto no es una excepción en el sector de los vehículos eléctricos: desde empresas de infraestructura de recarga (Tritium) hasta fabricantes de vehículos (Lucid Motors, Nikola), pasando por taxis eléctricos en el cielo (Lilium). Los resultados han sido variados, tanto desastrosos (Nikola) como exitosos.
Lo que está claro es que ha habido y seguirá habiendo mucho drama en torno a las empresas emergentes de vehículos eléctricos de cara a 2022, ya que siguen generando un interés y un bombo masivos, infundados o no, y hacen y deshacen fortunas.
Los vehículos autónomos se ponen al día
La autonomía y los coches de autoconducción han experimentado grandes cambios en los últimos dos años. En 2021, más pruebas de robotaxi han empezado a ofrecer viajes sin conductor al público, por ejemplo, AutoX en China, y se puede esperar que empiecen más en 2022. Alemania permite ahora servicios sin conductor de nivel 4 en sus carreteras y en 2022 se espera ver más proyectos de roboshuttle y más pruebas de robotaxis.
Los vehículos autónomos conducidos por particulares también han experimentado algunos avances este año. Tesla ha eliminado los radares de su conjunto de sensores autónomos y sigue avanzando con una configuración de sólo cámara.
Por otra parte, Honda ha lanzado el primer vehículo de nivel 3 en Japón en forma de Legend. Sólo se pusieron a disposición 100 Honda Legends en régimen de alquiler, pero es probable que en 2022 lleguen modelos de otros fabricantes. IDTechEx también espera la aparición de vehículos privados de nivel 3 en Europa, ya que Alemania, Francia e Inglaterra han expresado su interés en permitir su uso en las vías públicas. Es probable que esto llegue primero al mercado de lujo, con el Mercedes Clase S como favorito para ser el primero en ofrecer la tecnología a principios del próximo año.
Los avances técnicos realizados por los fabricantes de equipos originales para sacar al mercado coches de nivel 3 se apoyan en la creciente sofisticación de las tecnologías de detección. Los radares son cada vez más capaces, y Continental y ZF introducirán los primeros radares de imagen 4D en los vehículos de producción en 2022.
Los precios de los LiDAR también siguen bajando, y Bosch ha dicho a IDTechEx que sus LiDAR estarán disponibles por entre 250 y 500 dólares. Estos avances ofrecen a los fabricantes de equipos originales la robustez y el rendimiento necesarios para alcanzar mayores niveles de automatización a un precio que facilita la producción en serie.
El informe de IDTechEx “Autos autónomos, robotaxis y sensores 2022-2042” prevé la adopción de coches autónomos por niveles, así como la evolución de las necesidades de sensores por tipo de vehículo: cámara, radar, LiDAR, etc.
Aumentan las apuestas por los vehículos pesados de pila de combustible
Las pilas de combustible de hidrógeno tienen escasas perspectivas en los coches debido a su elevado coste, a la costosa infraestructura de repostaje de hidrógeno que “no se ha manifestado”, a los elevados precios del combustible de hidrógeno y a la cuestionable reducción de emisiones si no se utiliza hidrógeno verde. Esto se reflejó a principios de este año, cuando Honda abandonó el mercado de los coches de pila de combustible.
Sin embargo, la ventaja de la autonomía y el repostaje de los vehículos eléctricos de pila de combustible hacen que las aplicaciones de uso pesado, como los camiones de larga distancia o los autobuses de alto kilometraje, ofrezcan desde hace tiempo un uso potencial para esta tecnología, y se ha ido avanzando en 2021.
Mientras el Tesla Semi se retrasa cada vez más para dar prioridad a las baterías de los coches eléctricos más rentables, en septiembre de 2021 Hyundai anunció que desarrollaría variantes de pila de combustible para todos sus vehículos comerciales antes de 2028.
Hyundai está realizando actualmente pruebas comerciales en Suiza con una flota de 46 camiones FCEV, con planes de aumentar esta cifra a 1.600 camiones para 2025. También ha anunciado próximos proyectos de camiones FCEV en Estados Unidos y pedidos de 4.000 camiones FCEV en China.
Además, los FCEV también se están imponiendo en el mercado de los autobuses, con más de 150 autobuses de pila de combustible en funcionamiento en Europa, 65 en Estados Unidos y más de 3.000 en China. La creciente cartera de pedidos de autobuses FCEV sugiere que la demanda está aumentando, al menos hasta un nivel de pruebas a escala piloto.
Para saber más, el informe de IDTechEx “Vehículos eléctricos de pila de combustible 2022-2042” explora el despliegue y el crecimiento de los vehículos de pila de combustible en los sectores pesados durante un periodo de 20 años.
Tecnología emergente para vehículos eléctricos a tener en cuenta en 2022 (sin batería)
Hay muchas vías para mejorar la autonomía de los vehículos eléctricos. Más allá del aumento de la capacidad de las baterías por la fuerza bruta, las áreas clave son la electrónica de potencia del vehículo (inversores, convertidores, cargadores a bordo) y los motores de tracción eléctrica.
Motores de flujo axial
Una tecnología de motores emergente que ha cobrado impulso este año ha sido la de los motores de flujo axial, llamados así porque el flujo magnético es paralelo al eje de rotación (frente al perpendicular de las máquinas de flujo radial).
Aunque casi todo el mercado de vehículos eléctricos utiliza un tipo de motor de flujo radial, los motores de flujo axial presentan varias ventajas. Entre ellas, una mayor densidad de potencia y par y un factor de forma de panqueque ideal para su integración en diversos escenarios, desde automóviles hasta aviones.
La tecnología alcanzó hitos en 2021. El líder del mercado de posventa, YASA, cerró el primer gran acuerdo de motores de flujo axial para suministrar a Ferrari a finales de 2019, y fue adquirido por Daimler en julio de 2021 para su uso en la próxima plataforma eléctrica de AMG. En julio de 2021, Renault también se asoció con WHYLOT para utilizar motores de flujo axial en sus híbridos a partir de 2025. Otras empresas innovadoras, como Magnax, aún no han establecido acuerdos de suministro importantes (véase nuestro perfil de suscriptor de IDTechEx sobre Magnax).
El mercado de los flujos axiales en los vehículos eléctricos de automoción es muy pequeño en la actualidad, pero IDTechEx prevé un enorme aumento de la demanda en los próximos 10 años, con las primeras aplicaciones en los vehículos de alto rendimiento y ciertas aplicaciones híbridas.
IDTechEx prevé un gran aumento de la demanda de motores de flujo axial para automóviles en “Motores eléctricos para vehículos eléctricos 2022-2032“.
Electrónica de potencia de carburo de silicio y materiales de fijación de matrices sinterizadas
En la electrónica de potencia, la transición a los MOSFET de carburo de silicio y a los sistemas de alta tensión por encima de los 800 V ha aumentado su ritmo en 2021.
Renault, BYD y Hyundai han anunciado nuevas plataformas de vehículos de 800 V que adoptarán MOSFET de carburo de silicio en su electrónica de potencia hasta 2025.
Además, con el lanzamiento del Mach E a finales de 2021, Ford se unió a empresas de la talla de Tesla, BYD y Toyota (el Mirai) en tener un modelo con electrónica de potencia de carburo de silicio disponible en el mercado.
La transición plantea nuevos retos para los materiales de los paquetes de los módulos de potencia, ya que se esperan frecuencias de conmutación más altas, mayores densidades de potencia y temperaturas de funcionamiento más elevadas, todo ello manteniendo una vida útil de 15 años.
A medida que la densidad de potencia de los inversores para vehículos eléctricos ha ido aumentando exponencialmente en la última década, han surgido nuevos diseños de refrigeración de doble cara, uniones de cables de cobre y marcos de plomo.
Quizá lo más importante es que, a medida que los requisitos de temperatura de unión se han ido acercando a los 175 – 200 grados, los límites de las soldaduras convencionales han dado paso a nuevos materiales de unión de troqueles.
Los materiales sinterizados de nanoplata y cobre tienen un punto de fusión elevado en comparación con las soldaduras tradicionales sin plomo basadas en el estaño, y soportan altas temperaturas por encima de los 250 grados, lo que ayuda a maximizar la transición hacia los MOSFET de carburo de silicio de alta potencia.
Mientras que las pastas sinterizadas de nanoplata están en el mercado (por ejemplo, Argomax de Alpha), los materiales sinterizados de cobre de mayor rendimiento están todavía a la vuelta de la esquina, con empresas como Hitachi, Showa Denko y Mitsui demostrando la tecnología y/o en las etapas finales de calificación para la industria del automóvil.
Puede encontrar más información y previsiones con comentarios en el informe de IDTechEx “Electrónica de potencia para vehículos eléctricos 2022-2032“.
Gestión térmica en los diseños célula a célula
La gestión térmica de los vehículos eléctricos siguió siendo un tema candente en 2021. El continuo arco de la retirada del Bolt de Chevrolet parece haber llegado a su fin con un coste aproximado de 1.900 millones de dólares gracias a los defectos de fabricación de las celdas suministradas por LGChem. Aunque esta historia puede concluir, las baterías de iones de litio siempre presentan un riesgo no nulo de desbordamiento térmico. Esto significa que es necesario mantener las celdas a su temperatura óptima de funcionamiento, pero también proporcionar materiales de protección contra el fuego en caso de desbordamiento térmico.
Una tendencia crítica que afectará a los proveedores de materiales en este espacio es la adopción de la tecnología cell-to-pack. BYD ha puesto en marcha su batería Blade y muchos fabricantes de automóviles, como Tesla, VW y Stellantis, han anunciado sus planes de adoptar la tecnología cell-to-pack en los próximos años. La tecnología “cell-to-pack” elimina los módulos y apila todas las celdas en un gran paquete. Esto mejora la densidad energética, la complejidad de la fabricación y los costes. Sin embargo, plantea retos en cuanto a la protección contra incendios y transforma los requisitos de material térmico en comparación con un paquete de baterías modular tradicional.
En un paquete de baterías modular típico, las celdas se sitúan en un módulo con un material de interfaz térmica (TIM), normalmente en forma de relleno de huecos dispensable. A continuación, se utiliza otro TIM para hacer contacto entre el módulo y la placa de refrigeración. En el caso de los módulos, las células pueden conectarse directamente a la placa de frío. Esto reduce el número de interfaces térmicas y, por tanto, se puede utilizar un TIM de menor conductividad térmica. Sin embargo, ahora es necesario aumentar la fuerza de adhesión. La transición de las baterías modulares al cell-to-pack es también una transición de los rellenos de huecos térmicos hacia los adhesivos térmicamente conductores.
En cuanto a la protección contra incendios, en un sistema modular, los módulos pueden estar aislados y protegidos. En el caso de los módulos, es más difícil limitar la propagación térmica de la batería. Esto presenta más oportunidades para los materiales de prevención de la propagación entre las celdas y para mayores niveles de protección para el recinto del pack, por dentro y por fuera. Con la escasa reglamentación específica para el desbordamiento térmico, hay una variedad de soluciones adecuadas, como los revestimientos de polvo, los revestimientos intumescentes, los materiales cerámicos y los aerogeles.
El informe de IDTechEx “Gestión térmica para vehículos eléctricos 2021-2031” detalla las estrategias de los OEM, las tendencias y las alternativas emergentes en torno a la gestión térmica de las baterías de iones de litio, los motores de tracción eléctrica y la electrónica de potencia con consideraciones para la temperatura óptima de funcionamiento y la protección contra incendios.
Los híbridos contraatacan: El reciente aumento de las ventas
Las ventas de híbridos enchufables y no enchufables han aumentado en los últimos dos años, y las ventas de híbridos enchufables se han triplicado año tras año hasta superar los 600.000 vehículos solo en Europa en 2020.
En el peor de los casos, los híbridos son un timo medioambiental. Son confusos para los consumidores: híbrido suave de 48V, híbrido completo de 48V, híbrido completo (alto voltaje), híbrido enchufable, híbrido no enchufable. Los defensores de cada uno de ellos tienden a afirmar que el suyo es una solución satisfactoria para reducir las emisiones en carretera, proclamando una gran autonomía y tiempos de carga cortos.
En el pasado, el gobierno noruego prohibió rotundamente los anuncios engañosos de HEV de “autocarga” y el Reino Unido redujo y luego eliminó los incentivos para los PHEV porque los conductores losenchufaban (comportamiento no sólo aislado en el Reino Unido).
En el mejor de los casos, los híbridos son un paso transitorio a corto plazo hacia los sistemas de propulsión de cero emisiones. Un relato antiguo, pero que ahora está en pleno apogeo. Los recientes aumentos se han visto respaldados por Europa, ya que los fabricantes de automóviles han evitado las multas impuestas por el objetivo de la UE de 95 g de CO2 por km.
Pero la Estrella de la Muerte siempre explota. Y las oleadas de ventas de híbridos serán efímeras. Los vehículos eléctricos de batería son la forma más fácil de cumplir los objetivos de emisiones y tienen una gran demanda, por lo que se les dará cada vez más prioridad. Durante el verano, el director de desarrollo de Daimler, Markus Schäfer, declaró que “no está previsto desarrollar nuevos [PHEV]”.
Los responsables políticos también se están poniendo al día con las limitaciones de los híbridos, y esto se está reflejando en las próximas políticas. Además, las prohibiciones de los combustibles fósiles que se producirán entre 2030 y 2040 tienden a implicar o incluir explícitamente la prohibición de los híbridos, aunque suelen ser lejanas y deliberadamente poco claras. Chile y Grecia han sido los últimos países en unirse al club este año.
Investigación de IDTechEx
Este artículo se basa en la amplia cartera de investigación sobre movilidad de IDTechEx, que sigue la adopción de vehículos eléctricos, las tendencias de las baterías, la autonomía y la demanda en tierra, mar y aire. Le ayudamos a navegar por lo que pueda haber en el futuro. Más información en www.IDTechEx.com/Research/EV.
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