Lo que aprenderás:
- El intento de Lotus de tener un vehículo eléctrico con batería intercambiable en caliente disponible para LeMans en 2030.
- El éxito del modelo de batería como servicio (BaaS) del fabricante de automóviles NIO.
- Esfuerzos de estandarización de China en relación con el intercambio de baterías.
Lotus desveló un estudio de diseño enfocado a un corredor de resistencia eléctrico: el objetivo es que compita en Le Mans y otros circuitos para la temporada 2030. Entre las innovaciones proyectadas para el Lotus E-R9 se encuentra un motor eléctrico para cada rueda y paneles de carrocería similares a los de un avión que pueden cambiar su forma según sea necesario para ofrecer la mínima resistencia en las rectas y la máxima carga aerodinámica en las curvas.
De todas las características propuestas, lo más curioso es que los ingenieros de Lotus hayan optado por emplear una batería intercambiable en caliente que podría ser cambiada por un equipo de boxes, con un poco de ayuda mecánica, de forma similar a como se repone el combustible.
El prototipo ER-9 de Lotus para Le Mans cuenta con superficies aerodinámicas móviles y un paquete de baterías totalmente intercambiable.
Durante una carrera de Le Mans, un coche se detiene para repostar aproximadamente cada 45 minutos, unas 30 veces en total. Esto significa que un coche debe ser capaz de recorrer unos 160 kilómetros antes de repostar para ser competitivo. Sin embargo, la tecnología de las baterías sólo ha avanzado hasta el punto de que tiene sentido para carreras más cortas (de unos 45 minutos), como en la actual serie de Fórmula E. Para 2030, Lotus considera que el problema estará resuelto.
«La densidad de energía de las baterías y la densidad de potencia se están desarrollando significativamente año tras año. Antes de 2030, tendremos baterías de química celular mixta que ofrecerán lo mejor de ambos mundos, así como la posibilidad de intercambiar las baterías en caliente durante las paradas en boxes», dijo Louis Kerr, miembro del equipo de desarrollo del E-R9 e ingeniero principal de la plataforma del Lotus Evija, un deportivo eléctrico de producción limitada y el primer vehículo eléctrico presentado y fabricado por la empresa.
La idea de que un coche puede diseñarse en torno a la idea de baterías intercambiables en caliente para permitir un «repostaje» mucho más rápido no es nueva. De hecho, en 2013, Elon Musk mostró la tecnología de intercambio de baterías de Tesla en su Modelo S. Sin embargo, cuando Tesla abrió una estación de intercambio de baterías en California, preparada para intercambiar las celdas de energía de un vehículo por otras completamente cargadas en lugar de depender de las estaciones de carga rápida, los propietarios rechazaron el concepto de intercambio de baterías. Sólo un pequeño número de coches fueron llevados para intercambiar las baterías.
Está teniendo éxito el intercambio en China
No obstante, la idea parece estar funcionando en China, el mayor mercado de vehículos eléctricos del mundo, con 3,1 millones de vehículos eléctricos en activo. NIO, un fabricante de automóviles que cotiza en bolsa, fundado en 2014 y con sede en Shanghái, está triunfando con un modelo de negocio de intercambio de baterías. Los clientes de la marca china pueden comprar solo el vehículo, elegir el BaaS (Battery as a Service) y seleccionar el mejor paquete de baterías para su necesidad: 70 kWh o el paquete más nuevo de 100 kWh, por ejemplo.
El intercambio de baterías también plantea la posibilidad de que, como los consumidores no serán propietarios de la batería -se alquilará hasta que se intercambie-, los fabricantes de automóviles puedan reducir el coste global del VE. Las baterías son una de las partes más caras de un vehículo eléctrico. Por ejemplo, el modelo de suscripción BaaS de NIO desvincula los costes de la batería del precio de compra de sus vehículos. Con el modelo BaaS, los clientes pueden comprar los vehículos NIO ES8, ES6 o EC6 sin batería, alquilar baterías de diferentes capacidades y pagar la cuota de la batería mensualmente en función de sus necesidades reales.
Se muestra una batería NIO en la estación de intercambio de baterías de la empresa.
El programa de baterías no incluidas de NIO para su batería de 70 kWh puede ahorrar a los compradores 10.000 dólares del precio de un vehículo. En la actualidad, un paquete de 70 kWh tiene un precio de unos 145 dólares al mes.
Propulsados por una batería de 100 kWh, la autonomía de los modelos NIO puede alcanzar ahora hasta 615 km. La compra de un coche NIO con la batería de 100 kWh utilizando el BaaS supone una resta de 128.000 RMB (19.732 dólares) del precio del coche con una cuota de suscripción a la batería de 1.480 RMB (228 dólares) al mes.
NIO ha triunfado de una forma que ningún otro fabricante de automóviles del mundo ha conseguido hasta la fecha. Su servicio de intercambio de baterías de vehículos eléctricos en China, denominado NIO Power, ha superado los 1,1 millones de intercambios. NIO también ha ampliado el tamaño de su red de intercambio de baterías a 158, con planes para construir 300 más en 2021, ya que el fabricante de automóviles ha firmado varios acuerdos diseñados para ampliar este número aún más.
Por ejemplo, NIO tiene un acuerdo con State Grid EV Service, una unidad del distribuidor estatal de electricidad de China, para construir 100 estaciones en toda China y un acuerdo de cooperación estratégica con un importante minorista de muebles chino, Red Star Macalline, para construir conjuntamente estaciones de carga e intercambio de baterías para vehículos eléctricos. En virtud de este último acuerdo, ambas partes construirán conjuntamente 60 estaciones de este tipo este año.
NIO construyó su primera estación de intercambio de baterías en mayo de 2018. Cada estación tiene cinco puntos para intercambiar baterías. Se tarda una media de tres a cinco minutos en sustituir las baterías agotadas por otras completamente cargadas en una estación NIO Power Swap. Eso es más o menos el mismo tiempo que se tarda en repostar gasolina en una estación de servicio.
Lo último de NIO
En su Día NIO celebrado a principios de enero, la empresa presentó su paquete de baterías de 150 kWh y la estación de intercambio de baterías de segunda generación.
El nuevo pack de baterías eleva la densidad energética a 360 Wh/kg gracias a un electrolito híbrido, un ánodo compuesto de Si/C inorgánico y un cátodo de alto contenido en níquel nano-revestido. Esta batería aumentaría la autonomía del nuevo ES8 a 850 km, del ES6 a 900 km, del EC6 a 910 km y del ET7 a más de 1.000 km.
La estación de intercambio de baterías de segunda generación de NIO tiene capacidad para 13 baterías, lo que permite realizar hasta 312 servicios de intercambio al día. NIO dijo que espera que el número de sus estaciones de intercambio de baterías en China ascienda a 500 para finales de 2021. BaaS cubre ahora 64 ciudades en China y NIO está construyendo una nueva estación de intercambio de baterías en China cada semana.
Además de NIO, BAIC BJEV, la unidad de vehículos eléctricos del Grupo de Automoción de Pekín (BAIC) y State Grid EV, una empresa eléctrica estatal china, están colaborando en el negocio de intercambio de baterías con el objetivo de establecer conjuntamente 100 estaciones de intercambio de baterías y dar servicio a no menos de 10.000 vehículos alimentados por baterías intercambiables antes de junio de 2021.
Papel gubernamental
Una de las trabas para intentar generalizar el intercambio de baterías en China es que el Ministerio de Finanzas chino ha recortado este año las subvenciones a los vehículos eléctricos en un 20%; la cantidad estándar reembolsada a los compradores el año pasado era de unos 18.000 RMB (2.800 dólares). Ese descuento se reducirá ahora a unos 2.220 dólares. Las ayudas de Pekín a las subvenciones tienen como fecha límite el año 2022.
Para garantizar un proceso de intercambio de baterías seguro, el gobierno chino ha estado trabajando en la estandarización de los servicios de intercambio de baterías, con el objetivo de establecer normas comunes en la industria para el procedimiento. Esto es importante ya que los fabricantes chinos de vehículos eléctricos que ofrecen servicios de intercambio de baterías, incluidos BJEV y NIO, tienen diferentes modelos de baterías, lo que significa que los propietarios de vehículos eléctricos solo pueden intercambiar sus baterías en la estación de su propia marca.
El cumplimiento técnico necesario para dar servicio a múltiples tipos de vehículos con batería es difícil. Sin embargo, se puede superar trabajando con algo como una flota de taxis en la que todos los taxis son iguales.
Como resultado, los observadores del sector esperan que el intercambio de baterías se imponga en las flotas de robo-taxi y de propiedad compartida. Por ejemplo, el mayor fabricante chino de coches puramente eléctricos, BAIC BJEV, posee 206 estaciones de intercambio de baterías en 19 ciudades de China. Las estaciones sirven principalmente a la flota de taxis de la empresa.
De manera similar, Bluepark Intelligence Energy Technology Company, una empresa derivada de tecnología de baterías del grupo de empresas BAIC, tiene 187 estaciones de intercambio de baterías en 15 ciudades chinas. La operación de intercambio de baterías de Bluepark abastece principalmente a la población de taxis, así como a las redes de coches compartidos; presta servicio a 16.000 taxis con motor eléctrico. Uno de los inversores de BluePark Intelligence es SK Future Energy Shanghai, una filial propiedad de SK Innovation de Corea, que, a su vez, forma parte del conglomerado coreano SK Group.