Economias de recarga: perspectiva de produção de baterias EV para a Europa

À medida que aumenta a absorção de veículos elétricos (EVs), o mercado de baterias EV representa uma oportunidade para os jogadores europeus. A McKinsey avalia o potencial e analisa os fatores que orientam a localização da capacidade de produção.

Imagem: McKinsey

Com o advento da eletromobilidade e o consequente aumento na produção de veículos elétricos, o mercado de baterias de EV teve taxas de crescimento consistentemente altas nos últimos anos. Em 2017, por exemplo, os fabricantes globais de baterias EV produziram uma capacidade estimada de 30 gigawatts-hora de armazenamento, quase 60% a mais do que no ano anterior - uma tendência que deve continuar.

Este mercado representa uma oportunidade potencial substancial, mas até agora inexplorada, para os fabricantes de baterias e fabricantes de automóveis europeus, bem como para a economia europeia em geral. Atualmente, o mercado é dominado por jogadores de apenas três países, todos na Ásia: China, Japão e Coréia. Em 2017, menos de 3% da demanda global total de baterias de EV foi fornecida por empresas fora destes três países, e apenas cerca de 1% foi fornecido por empresas europeias.

Neste artigo, avaliamos o mercado potencial para a produção de baterias EV na Europa e observamos os principais benefícios de ter uma indústria desse tipo localizada lá. Além disso, analisamos os principais critérios de decisão para os fabricantes de células de bateria ao decidir a localização da nova capacidade de produção.

Situação atual: o paradoxo da produção de baterias de veículos elétricos na Europa

Até agora, a situação das baterias de veículos elétricos na Europa tem sido um paradoxo: enquanto as montadoras européias lutam para garantir o fornecimento de bateria suficiente, os investimentos na fabricação de baterias estão concentrados na Ásia. Dos 70 gigafactories anunciados globalmente, 46 estão baseados na China. Ao contrário da China, a Europa não possui uma estratégia industrial coerente para atrair a fabricação de baterias em larga escala. Os desafios resultantes para esta indústria incumbente e os problemas com o investimento planejado levaram alguns fabricantes de baterias caseiras da Europa a se instalarem em outros lugares - a China. A norte-americana Lithium Werks, que já tem duas fábricas na China, anunciou planos em setembro para outra. A empresa diz que prefere construir fábricas na China, porque a infraestrutura é melhor,

Com opções locais limitadas para o fornecimento de baterias, os fabricantes de carros europeus garantiram a oferta até agora assinando contratos de longo prazo com produtores asiáticos. A Daimler, por exemplo, descartou novos investimentos na produção de células em 2016, depois que um empreendimento inicial na Saxônia não conseguiu garantir demanda suficiente. A Nissan tem atualmente uma fábrica em Sunderland, no Reino Unido, mas está tentando se desfazer. A Volkswagen planeja produzir baterias na Europa com a SK Innovation, mas também tem grandes acordos de fornecimento com a LG Amp, a Samsung e a fabricante de baterias chinesa Contemporary Amperex Technology.

Como a maioria dos fabricantes de automóveis opta por não produzir baterias e não consegue garantir os suprimentos perto de suas fábricas européias, os fabricantes de carros europeus correm o risco de operar em desvantagem distinta para fabricantes de carros concorrentes que estão mais próximos e mais capazes de garantir o fornecimento de baterias. EVs cresce. Consequentemente, pode haver oportunidades lucrativas para os fabricantes de baterias que estabelecem instalações nos lugares certos e nos momentos certos.

Oportunidade em transição: capacidade adicional de fabricação de baterias necessária

Com a rápida melhoria da economia dos VEs e um impulso regulatório em diferentes países europeus, prevemos que em 2040 cerca de 70% de todos os veículos vendidos na Europa em diferentes segmentos - ou seja, automóveis de passageiros, vans, caminhões e ônibus - serão elétricos. A queda dos custos da bateria torna provável que o custo total de propriedade de um veículo de passageiros chegue à paridade com os carros com motor de combustão interna (ICE) em meados dos anos 2020. Enquanto isso, o aperto das metas de eficiência forçará os fabricantes de automóveis a eletrificar uma parcela maior de suas frotas produzidas, enquanto a economia de compartilhamento, a condução autônoma e o transporte como um serviço proporcionam mais incentivos para a eletrificação pelos operadores de frota. Além disso, muitos governos europeus anunciaram a proibição das vendas de veículos ICE até 2030 ou 2040 (Anexo 1).


Este aumento dramático nos números de EV significa que o mercado potencial de baterias é enorme. Projetamos que, até 2040, a demanda de bateria dos VEs produzidos na Europa atinja um total de 1.200 GWh por ano, o que é suficiente para 80 gigafatorias com capacidade de 15 GWh por ano (Anexo 2).

A demanda de bateria projetada de EVs produzidos na Europa é mais de cinco vezes o volume de projetos atualmente confirmados na Europa, que incluem, por exemplo, Northvolt na Suécia, LG Chem em Wroclaw, Samsung SDI em Göd e Daimler e Contemporary Amperex Technology em Erfurt (Anexo 3) - diminuindo a demanda de cerca de 1.000 GWh por ano até 2040. Essa lacuna terá que ser atendida tanto pela importação de baterias quanto pela capacidade adicional de fabricação de baterias na Europa.

Considerações estratégicas: produção regional de baterias

Fabricantes europeus de automóveis, formuladores de políticas e potenciais fornecedores de baterias têm fortes incentivos econômicos e estratégicos para garantir a produção local de baterias. A bateria é a peça mais cara de um EV, atualmente representando entre 35% e 45% do custo total. Espera-se também que seja a oferta mais apertada, à medida que as cadeias de produção e de fornecimento de veículos elétricos aumentam nos próximos anos. Não ter essa parte estratégica do processo de produção por perto acarreta riscos significativos de cadeia de suprimentos para os OEMs e representa uma oportunidade perdida para os formuladores de políticas localizarem uma parte significativa da criação de valor na Europa.

Para as nações européias, o risco é que a queda na produção de veículos ICE e produção de EV sem a capacidade local segura da bateria possa resultar em uma indústria automotiva europeia não competitiva, o que poderia fazer com que os OEMs se mudassem para países com cadeias de suprimento mais bem servidas. Os OEMs geralmente preferem fabricar seus produtos perto dos mercados. No entanto, eles poderiam priorizar estar perto da parte crítica de suas cadeias de suprimento e mover sua produção de EV para mais perto da fabricação de baterias, caso os fabricantes de baterias decidissem não localizar suas fábricas perto da produção de EV antecipada.

Os fabricantes de automóveis europeus, no entanto, não parecem particularmente ansiosos para se envolver na fabricação de células de bateria. Primeiro, é difícil encontrar a química correta, configurar o processo de produção e colocar outros componentes no lugar para produzir células de bateria. Esse tipo de conhecimento não reflete as principais competências de um OEM de carros. Em vez disso, os OEMs de carros normalmente vêem o valor no empacotamento de células em módulos e conjuntos de baterias, bem como no design das células. Segundo, produzir baterias internamente ou mudar para uma base mais ampla de fornecedores - talvez até para fornecedores europeus - geralmente apresenta riscos; ou seja, que os fornecedores individuais não podem garantir matéria-prima suficiente a preços baixos o suficiente para suportar a produção necessária.

A crescente demanda de baterias já colocou pressão sobre o fornecimento escasso de materiais, aumentando os riscos de fornecimento. O preço do lítio triplicou desde 2015, e a produção global de cobalto em 2025 precisaria ser o dobro da produção de 2016 para satisfazer a demanda global de VEs. Para minimizar esse risco, os fabricantes de EV podem ser bem aconselhados a se integrar mais de perto com os fabricantes de células que têm forte controle sobre suas próprias cadeias de suprimentos. Atualmente, um punhado de fabricantes de celulares (chineses, japoneses e coreanos) dominam o mercado e grande parte da cadeia de valor, com o controle estendendo, em alguns casos, até as minas que extraem lítio e outros metais essenciais.

Além disso, a terceirização de fabricantes de baterias nas proximidades permite que os OEMs eliminem os riscos da cadeia de suprimentos, incluindo questões de transporte para produtos perigosos e questões de capital de giro, enquanto possibilita o desenvolvimento conjunto e solução de problemas de células de bateria, pacotes e EVs. Descobrimos que isso pode mais do que compensar os custos potencialmente mais baixos de uma usina mais distante, como em países que pagam altos subsídios para despesas de capital, ao mesmo tempo em que permitem maior flexibilidade e mitigam os riscos associados ao fornecimento de todas as baterias de uma só empresa. região.


Coordenação: O esforço conjunto de todas as partes interessadas é necessário para o sucesso do ramp-up da produção de baterias

Para atender à demanda de baterias em meados da década de 2020, os participantes da indústria automotiva, seus fornecedores e formuladores de políticas devem começar a tomar as providências necessárias agora ou encontrar maneiras de acelerar o cronograma. A experiência recente mostra que são necessários de cinco a sete anos desde o início do planejamento de uma fábrica de produção de baterias e a criação de uma linha de produção piloto para atingir a capacidade operacional total de vários gigawatts-hora por ano.

O momento de estabelecer uma nova capacidade de produção de baterias, no entanto, é crítico. Se a produção de EV aumentar antes que os fabricantes de celulares tenham estabelecido a produção local, os fabricantes de EV podem já ter garantido o fornecimento de bateria para seu primeiro ciclo de novas plataformas de produtos. Por outro lado, se a fabricação de células sobe antes que a demanda EV exista, os fabricantes de baterias enfrentam a escolha entre construir fábricas menores, que são menos eficientes porque não se beneficiam do tamanho ideal (tipicamente entre 8 e 15 GWh por ano). ano para efeitos de escala ótimos), ou executando grandes usinas com baixa utilização (inicial) devido à falta de demanda.

No que diz respeito à escala de novas plantas, as instalações maiores com mais de 8 GWh por ano de capacidade demonstraram ser duas vezes mais produtivas por euro investido do que projetos menores. Projetos recentes com mais de 8 GWh por ano investiram, em média, cerca de US $ 120 milhões por GWh por ano em capacidade. Extrapolando isso para cobrir os 1.200 GWh por ano exigidos em 2040, revela um investimento total de aproximadamente US $ 150 bilhões na Europa para fabricar as células. Investimentos adicionais em P & D e na cadeia de valor, como eletrólitos e eletrodos, aumentariam esse requisito.

Vantagens domésticas: outras razões pelas quais a Europa precisa de fabricação de baterias

Caso a capacidade de produção de baterias de VE seja instalada na Europa, isso traria vantagens consideráveis ​​para os esforços econômicos, industriais e de sustentabilidade da Europa. Com 1.200 GWh por ano de demanda em 2040, o valor do mercado de células sozinho seria de cerca de € 90 bilhões por ano,[1] com o potencial de criar cerca de um quarto de milhão de empregos na fabricação de células de bateria e P&D[2].

Trazer novos fatores para a Europa também tem o potencial de criar empregos a montante na cadeia de suprimentos e a jusante em áreas como logística reversa, reciclagem e reutilização. Além disso, muitos componentes dos veículos europeus são fabricados em outros lugares hoje em dia; A garantia da fabricação de baterias na Europa poderia ajudar a reverter essa tendência e localizar grande parte dos esforços de criação de valor da indústria automotiva na Europa.

A localização de fabricantes de células perto de OEMs na Europa permite criar um ecossistema de pesquisa e inovação, promovendo o codesenvolvimento entre os participantes na produção de EV, fabricação de células e desenvolvimento e produção de materiais upstream, incluindo cátodos, anodos e eletrólitos, juntamente com reciclagem. redes de pesquisa e inovação.

A tecnologia de células de bateria também está se desenvolvendo rapidamente. As tecnologias da próxima geração, como as baterias totalmente de estado sólido, já estão surgindo no horizonte, e a P & D constante é necessária para acompanhar. Atualmente, os fabricantes asiáticos estão mais avançados, e os OEMs e fabricantes de celulares europeus terão de decidir se farão parceria com eles, tentarão alcançá-los ou tentar saltar para o próximo ciclo tecnológico.

Além disso, a reputação dos jogadores de baterias desempenhará um papel, já que é improvável que os OEMs europeus de primeira linha obtenham fornecedores sem histórico comprovado. À medida que a tecnologia se desenvolve, a produção da próxima geração de baterias pode até ser melhor atendida por players que ainda não estão ativos na atual cadeia de fornecimento de baterias, mas com um histórico comprovado em fabricação de alta tecnologia. Existem empresas europeias de engenharia e tecnologia que podem estar bem colocadas para intervir como “segundas empresas” e participar do mercado de baterias de próxima geração.

Em termos de sustentabilidade, as células de abastecimento nos países europeus permitiriam que os fabricantes se beneficiassem dos sistemas de energia de descarbonização da Europa e reduzissem a pegada de carbono global dos veículos elétricos de acordo com as metas européias de descarbonização do ciclo de vida dos veículos.

Localização atraente: Por que fazer baterias na Europa?

Os fabricantes de baterias têm uma grande variedade de locais para escolher, portanto, entender suas necessidades pode ser benéfico para os países que estão priorizando atrair essa indústria. Em um nível alto, os fabricantes de células de bateria estão tipicamente procurando o melhor caso de negócio e menor risco em ambientes políticos de apoio, capitalizando onde podem em incentivos financeiros, processos de licenciamento e licenças regulares, energia limpa, acesso a mão de obra qualificada e proximidade com clientes e fornecedores com bom acesso a matérias-primas.

Muitos países da Europa podem oferecer esses elementos. Os sistemas políticos na maioria dos países europeus são previsíveis, e há um forte compromisso na maioria dos níveis de governo para fazer a transição para um sistema de baixo carbono, do qual os VEs e suas baterias são componentes-chave. Alguns têm portos bem conectados, com bom acesso aos mercados internacionais de matérias-primas. A infraestrutura de suporte é generalizada, assim como os serviços de suporte.

A Europa tem algumas das melhores instalações de pesquisa técnica e universidades do mundo, o que é especialmente importante à medida que a tecnologia das baterias se desenvolve. Na Europa Central, em particular, a proximidade de instituições de pesquisa, bem como fornecedores de matérias-primas e fabricantes, permite que fabricantes de baterias, às vezes em conjunto com fabricantes, capturem inovações e co-desenvolvam componentes de última geração, baterias, e plataformas EV.

Embora as regras em matéria de auxílios estatais limitem os Estados europeus a oferecer incentivos financeiros diretos, a União Europeia oferece financiamento através de uma série de instituições e programas. Na Europa Oriental, alguns fabricantes recebem incentivos fiscais em zonas econômicas especiais, e os custos de energia, mão-de-obra e uso da terra ainda são relativamente baixos.

Além disso, algumas das margens competitivas da Europa vão crescer em importância ao longo do tempo. Estas incluem as suas robustas bases educacionais e de conhecimento, que se tornarão mais significativas à medida que o trabalho de baixo custo for gradualmente automatizado e o conhecimento técnico se tornar cada vez mais crítico.

A sólida experiência da Europa em reciclagem será mais importante para os fabricantes, à medida que aumentam as normas para a responsabilidade ampliada do produtor e a pressão sobre os preços das matérias-primas, como o cobalto e o lítio. Ter cadeias de suprimentos para logística reversa e reciclagem no local também aumenta a segurança do suprimento de materiais raros, que geralmente são produzidos em regiões voláteis. O estabelecimento de um ciclo de reciclagem fechado pode ser uma grande vantagem competitiva para os países europeus na implementação de um ciclo de vida sustentável da bateria.

Conclusão

É importante que a Europa perceba a importância do potencial para a fabricação local de baterias e sua importância para a transição para a produção de VE. Se esta indústria não puder ser estabelecida na Europa, a futura fabricação de EV poderá acontecer em outros lugares, com a criação de valor e empregos após - potencialmente incluindo EVs atuais e produção de veículos ICE legados, ao longo do tempo. O estabelecimento da fabricação de baterias na Europa, no entanto, pode não apenas garantir a produção de EV e outros trabalhos de fabricação, mas também criar novos empregos em áreas como fabricação de células, cadeia de suprimento de baterias e além. Se essa enorme oportunidade for capturada, as partes interessadas devem agir agora, antes que os fabricantes de EV fechem contratos de fornecedores de décadas - e deixem os retardatários para a indústria de baterias de veículos elétricos na poeira.

Sobre os autores

James Eddy é sócio do escritório da McKinsey em Londres, Alexander Pfeiffer é especialista, e Jasper van de Staaij é líder sênior de soluções e sócio associado da Energy Insights, ambos do escritório de Amsterdã.

Os autores gostariam de agradecer Nicolò Campagnol, Enrico Furnari, Johan Lammers e Michiel Nivard por suas contribuições para este artigo.

[1] Supondo um preço médio de bateria de US $ 76 por kilowatt-hora em 2040.

[2] Assumindo os mesmos requisitos de trabalho para a capacidade de gigawatts-hora por ano que a Tesla Gigafactory aplicou na capacidade de 1.200 gigawatt-hora por ano na Europa em 2040.

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