El informe de IDTechEx 'Vehículos eléctricos en la minería 2024-2044: tecnologías, actores y pronósticos' proporciona un análisis profundo y detallado de la industria de vehículos eléctricos para minería en rápido crecimiento. Se han analizado más de 70 vehículos para revelar tendencias en el tamaño, la carga, los precios de las baterías y otras tecnologías habilitadoras. Estas tendencias y más se exploran en detalle en este informe.
El mercado de vehículos eléctricos para minería se encuentra en sus primeras etapas, pero cada vez más fabricantes de equipos originales electrifican cada vez más sus productos y las empresas mineras han demostrado que están dispuestas a adoptar vehículos eléctricos. El crecimiento de la industria también será impulsado por sectores complementarios que se encuentran en mayores etapas de desarrollo (por ejemplo, baterías, electrónica de potencia, carga), así como por impulsores de políticas, beneficios para la salud y la seguridad y ahorros potenciales en los costos totales de propiedad (TCO). . Este informe considera estos factores para predecir que el mercado de vehículos mineros eléctricos crecerá a más de 23 mil millones de dólares para 2044, lo que representa una tasa compuesta anual del 32 %.
Los camiones de transporte eléctricos serán clave para lograr una reducción significativa de las emisiones en la industria minera y ayudar a las empresas mineras a cumplir sus objetivos de sostenibilidad. Los camiones de acarreo representan casi una cuarta parte de la población mundial de vehículos mineros, pero son, con diferencia, los vehículos más grandes y con mayor emisión, contribuyendo a más del 90% de las emisiones vehiculares en la minería o más de 174 megatoneladas de CO 2 al año. La electrificación de estos vehículos avanza constantemente a un ritmo que atrae la atención de actores clave de toda la industria, incluidas empresas mineras, fabricantes de equipos originales (OEM) y proveedores de baterías. El nuevo informe de IDTechEx, " Vehículos eléctricos en la minería 2024-2044: tecnologías, actores y pronósticos ", explora las facetas que atraen a las partes interesadas clave al espacio, por qué se espera que los camiones de acarreo eléctricos sean un éxito y qué aún se necesita como parte de La transición eléctrica.
La adopción estará impulsada en gran medida por el TCO y no por la regulación.
La industria minera es responsable del 2-3% de todas las emisiones globales de CO 2 , y entre el 40-50% de ellas proviene de los motores de combustión diésel de los vehículos mineros. Como la minería contribuye relativamente poco a los gases de efecto invernadero, especialmente en comparación con los vehículos de carretera, no sorprende que no se hayan aplicado muchas políticas dirigidas a la descarbonización. La limitada regulación que se ha introducido en regiones como China y Canadá no proporciona los compromisos gubernamentales a largo plazo que serían necesarios para fomentar una transición eléctrica por sí sola.
En cambio, un incentivo más potente para la adopción provendrá del ahorro en el costo total de propiedad (TCO). Las máquinas mineras tienen una amplia gama de ciclos de trabajo posibles, pero los más intensos pueden requerir un funcionamiento de 20 horas al día en promedio o incluso las 24 horas del día. Estos vehículos consumen mucho diésel en el proceso, lo que es más caro que la electricidad y está sujeto a una considerable volatilidad de precios. El análisis de IDTechEx destaca que un solo camión de transporte de 150 toneladas requerirá más de 850.000 dólares al año en combustible, y la electrificación podría ahorrar más de 5,5 millones de dólares sólo en costos de energía durante la vida útil del vehículo. Esto, combinado con los ahorros logrados mediante un mantenimiento reducido, superará cómodamente los costos adicionales de las baterías y otros componentes eléctricos. Dado que los volúmenes de equipos mineros eléctricos son actualmente muy pequeños, hay mucho margen para que disminuya la prima asociada con la electrificación temprana. A medida que esto suceda, las ventajas de las máquinas mineras eléctricas sobre las diésel serán cada vez más pronunciadas.
Llegan los camiones de transporte eléctricos
Los camiones de acarreo se encuentran entre los activos más críticos en cualquier mina: son uno de los vehículos mineros más abundantes a nivel mundial y, con diferencia, el más grande, el más caro y el que más emisiones emite de todos los vehículos mineros. La actual población mundial de camiones de transporte emite 174 megatoneladas de CO 2 al año. La electrificación de los camiones de acarreo será clave para lograr reducciones significativas de emisiones en la industria y ayudar a las empresas mineras a cumplir sus objetivos de sostenibilidad.
Hasta ahora, gran parte del esfuerzo en la electrificación de los camiones de transporte ha procedido de las propias empresas mineras, así como de modernizadores independientes, que trabajan juntos para modificar las máquinas diésel existentes con tecnología de batería o pila de combustible. Sin embargo, los fabricantes de equipos originales se están abriendo camino cada vez más en este espacio, participando activamente en la producción de camiones de transporte eléctricos mediante el desarrollo interno de modelos EV de sus vehículos existentes.
Las baterías de gran tamaño necesarias para los camiones de transporte eléctricos ahora son lo suficientemente avanzadas y tienen precios competitivos para fomentar la participación de los OEM y la adopción de vehículos eléctricos. Estas baterías superan habitualmente 1 MWh, y las más grandes se acercan a los 2 MWh. En este informe se aborda la amplia gama de diseños y productos químicos que los proveedores de baterías están empleando para satisfacer las demandas de tamaño y rendimiento de los camiones de acarreo eléctricos.
Los dos OEM de minería más grandes del mundo, Caterpillar y Komatsu, tienen camiones de acarreo eléctricos en fase de prueba con el objetivo de comercializarlos antes de 2030, cuyos detalles técnicos están disponibles en este informe. Las asociaciones y acuerdos recientes han demostrado que, cuando la tecnología finalmente alcance la madurez suficiente para su comercialización, habrá una amplia demanda por parte de las empresas mineras para garantizar la producción en masa por parte de los OEM.
Los vehículos eléctricos para minería subterránea llegaron para quedarse
La electrificación de los vehículos mineros subterráneos (es decir, cargadores subterráneos eléctricos y camiones subterráneos eléctricos) ofrece un par de beneficios adicionales además de los que brindan los vehículos de superficie. En primer lugar, están los requisitos reducidos de ventilación de los vehículos subterráneos eléctricos, que pueden proporcionar enormes ahorros de OPEX para las minas. El calor, el ruido, las vibraciones y las emisiones generadas por los motores de combustión diésel son una preocupación mayor bajo tierra que en la superficie, y la electrificación de las máquinas subterráneas puede ofrecer mejoras significativas para la salud y la seguridad de los mineros.
Es por estas razones que los vehículos mineros subterráneos han sido el área de enfoque predominante para la electrificación minera. Las baterías de estos vehículos alcanzan un máximo de menos de 500 kWh, lo que los hace más fáciles de electrificar y comercializar que los camiones de transporte. Los camiones subterráneos eléctricos y los cargadores subterráneos eléctricos llevan más de media década en el mercado y han experimentado una adopción lenta pero constante durante ese tiempo. Los fabricantes de equipos originales están trabajando ahora para ampliar su oferta de vehículos eléctricos para satisfacer la demanda del mercado. Esto incluye la electrificación de vehículos subterráneos más pesados, con los modelos más grandes existentes pesando ahora más de 55 toneladas descargados, acercándose al peso incluso de los modelos diésel más pesados. El análisis de IDTechEx muestra que los pedidos de vehículos subterráneos eléctricos han aumentado constantemente y se espera que sigan avanzando de manera similar.
Este informe reúne todas estas tendencias y más, destacando el cambio radical que se avecina en la industria minera mundial. Los pronósticos granulares a 20 años desglosados por región y tipo de vehículo brindan información crítica sobre las tecnologías clave que impulsan esta transformación dentro de la industria.
En comparación con otros vehículos mineros, y especialmente con los segmentos de vehículos de carretera, la electrificación de los camiones de transporte aún se encuentra en sus etapas incipientes. Solo se han fabricado uno o dos camiones de transporte eléctricos por año, y recién en 2023 el número total de estos vehículos alcanzó los dos dígitos. La mayoría de ellos han sido prototipos y modelos de prueba desarrollados por las propias empresas mineras y modernizadores independientes en lugar de fabricantes de equipos originales. Reutilizan máquinas diésel existentes para instalar baterías o pilas de combustible para un funcionamiento sin emisiones. First Mode y WAE han sido los dos actores más activos en esta área y están ampliando sus capacidades de modernización en el corto plazo.
Más recientemente, los principales fabricantes de equipos originales de minería se han trasladado al espacio de los camiones de transporte eléctricos, buscando desarrollar y comercializar internamente modelos eléctricos de sus vehículos existentes. Esto incluye a los dos OEM mineros más grandes del mundo, Caterpillar y Komatsu. Caterpillar ha construido el prototipo 793 Electric, actualmente en pruebas y cuyo objetivo es comercializarlo para 2027. Komatsu se encuentra en una etapa similar de desarrollo con su 830E eléctrico, cuyo objetivo es producirse antes de 2030.
¿Qué pueden ofrecer los camiones de transporte eléctricos?
El aumento del interés de los fabricantes de equipos originales por los camiones de transporte eléctricos se puede atribuir a la creciente demanda de las empresas mineras. Muchas de las mineras más grandes del mundo han firmado acuerdos con modernizadores y ahora con fabricantes de equipos originales (OEM) para el suministro de camiones de transporte de vehículos eléctricos cuando la tecnología esté disponible comercialmente. Estas empresas se están dando cuenta cada vez más de que los camiones de transporte eléctricos no sólo son más ecológicos y brindan condiciones de trabajo más seguras, sino que también pueden generar enormes ahorros en el costo total de propiedad.
La mayor parte del ahorro total en el costo de propiedad proviene de la sustitución del diésel por electricidad mucho más barata. Los camiones de acarreo tienen los ciclos de trabajo más intensivos de cualquier vehículo en una mina, trabajan 20 horas al día en promedio y consumen enormes cantidades de diésel en el proceso. Por lo tanto, cualquier reducción de costos se agravará enormemente durante los 10 años de vida útil del camión. Un solo camión de transporte de 150 toneladas puede ahorrar más de 5,5 millones de dólares sólo en costos de energía. Esto es ampliamente aplicable a todos los pesos de vehículos, y los camiones más pesados ofrecen ventajas aún mayores, destacando los ahorros potenciales que se pueden generar cuando se electrifica toda una flota de camiones de acarreo.
Independientemente de los costos que se puedan ahorrar, los camiones de transporte eléctricos tendrán un costo adicional. Las baterías de los camiones de transporte son grandes y costosas y necesitarán múltiples reemplazos en un plazo de 10 años. La pregunta sigue siendo: ¿serán suficientes los ahorros de energía para anular las primas pagadas por las baterías?
Las grandes baterías necesarias para los camiones de transporte eléctricos han sido quizás los mayores obstáculos tecnológicos y financieros que han inhibido su adopción, pero ahora están lo suficientemente desarrolladas y tienen un precio competitivo para un uso más amplio. Estas baterías superan habitualmente 1 MWh, y las más grandes se acercan a los 2 MWh. IDTechEx ha recopilado una base de datos de todos los modelos de camiones de transporte de vehículos eléctricos existentes, lo que demuestra que los tiempos de funcionamiento actuales de los vehículos se mantienen por debajo de las 6 horas con una sola carga. Para que un camión de transporte de 150 toneladas funcione durante este tiempo, necesitará un paquete de baterías de más de 1.700 kWh y costará más de 500.000 dólares estadounidenses .
El ahorro de energía superará cómodamente el coste añadido de una sola batería. Sin embargo, IDTechEx espera que los camiones de transporte eléctricos necesiten cinco reemplazos adicionales de batería por vehículo en promedio, lo que costará 2,6 millones de dólares adicionales .
Más factores de costo también influyen en el costo total de propiedad de los camiones de transporte eléctricos. En promedio, un camión de 150 toneladas podrá ahorrar alrededor de 340 mil dólares en costos de mantenimiento durante su vida útil. Sin embargo, se necesita una línea motriz eléctrica por 70 mil dólares , más el trabajo de modernización que IDTechEx estima en 360 mil dólares . Si bien estos son costos relevantes y sustanciales, palidecen en comparación con las cantidades gastadas en diésel o baterías y no son los determinantes clave en la economía de los camiones de acarreo.
En conjunto, a pesar de los múltiples y costosos reemplazos de baterías, los costos totales de propiedad favorecen fuertemente la electrificación. Las empresas mineras podrán ahorrar casi 2,5 millones de dólares por camión de transporte electrificado, y los camiones alcanzarán el punto de equilibrio con su CAPEX adicional en menos de 3 años. Dado que los volúmenes de camiones de transporte eléctricos siguen siendo muy pequeños, hay mucho margen para que el coste de las baterías caiga por debajo de la estimación de 300 dólares EE.UU./kWh de IDTechEx. Al mismo tiempo, la frecuencia de los reemplazos de la batería disminuirá a medida que mejore el ciclo de vida. A medida que esto suceda, las ventajas financieras de los camiones de transporte eléctricos sobre los diésel serán aún más significativas.
¿Qué necesitan todavía los vehículos eléctricos?
Si los camiones de transporte eléctricos son tan atractivos desde el punto de vista financiero, ¿por qué no se han generalizado todavía? En primer lugar y lo más importante, las baterías requieren un tamaño y una resistencia que estén en línea con las demandas de los ciclos de trabajo de los camiones de transporte y al mismo tiempo mantengan una asequibilidad relativa. Este aspecto sólo ha sido posible recientemente por parte de proveedores de baterías como CATL, ABB y Northvolt, y la industria ahora se está expandiendo en respuesta. El desarrollo de baterías para camiones de acarreo está en su infancia: actualmente se emplea una amplia gama de diseños y químicas para satisfacer las demandas de rendimiento, y aún no existe un consenso en toda la industria.
La productividad es otro punto conflictivo en la adopción de camiones de transporte eléctricos. Actualmente, es imposible que un camión eléctrico iguale el tiempo de actividad del diésel. Mientras que un camión diésel sólo necesita 10 minutos al día para repostar, los vehículos eléctricos deben cargarse varias veces al día durante dos o tres horas en total. Las empresas mineras no estarán dispuestas a adoptar una tecnología si eso significa sacrificar la productividad y el rendimiento de sus operaciones.
Los camiones de transporte eléctricos pueden ser más de un 10% más eficientes que los camiones diésel (mediante una combinación de velocidades más altas y menos tiempo de mantenimiento), lo que de alguna manera minimiza el impacto de la electrificación en la productividad. Aún así, los fabricantes de equipos originales buscan eliminar cualquier impacto por completo extendiendo la duración de la batería tanto como sea posible e incorporando métodos de carga más rápidos.
La carga es un obstáculo para los camiones de transporte eléctricos por derecho propio. Para mantener la productividad que exigen las empresas mineras, a los camiones de transporte se les debe cobrar tarifas de 1 a 3C. Las altas tasas de carga pueden comprometer el ciclo de vida de las baterías, lo que requeriría reemplazos más frecuentes de las mismas. Queda por ver si una amplia gama de tecnologías de baterías de diversos proveedores podrán cargarse de manera constante a velocidades tan altas.
Esto también conllevará un requerimiento de energía increíblemente alto. Para cargar una batería de 1700 kWh a 3 °C se necesitará una conexión de más de 5 MW, ¡equivalente a la potencia de dos turbinas eólicas marinas! Cobrar a tales tarifas exigiría plantas de energía dedicadas y mejoras considerables en la infraestructura eléctrica local, con un gran costo para las minas. Dado que las primas de los camiones de acarreo eléctricos siguen siendo altas, es posible que las minas no estén dispuestas o no puedan costear el diseño de los vehículos y la infraestructura juntos. Sin embargo, IDTechEx espera que a través del atractivo financiero de los camiones de transporte eléctricos y la electrificación más amplia de los vehículos y operaciones mineras, las minas implementarán cada vez más esta infraestructura.
Los fabricantes de equipos originales se están comprometiendo con los camiones de transporte eléctricos en sus visiones estratégicas a largo plazo y las empresas mineras han mostrado su voluntad de adoptarlos lo antes posible. Los beneficios del costo total de propiedad que brindan son demasiado importantes para ignorarlos, y el desarrollo continuo de baterías y cargadores anulará muchas de las preguntas que actualmente se plantean sobre estos vehículos. Los camiones de acarreo eléctricos son más baratos de operar, más productivos y mucho más respetuosos con el medio ambiente, lo que los convierte en el claro ganador para el futuro de la industria minera.
El informe de IDTechEx, " Vehículos eléctricos en la minería 2024-2044: tecnologías, actores y pronósticos ", proporciona análisis y cuantificación más profundos de estos factores de costos clave en la electrificación, así como de actores integrales en toda la cadena de suministro de camiones de acarreo eléctricos. Se concluye que los camiones de transporte eléctricos están en la cúspide de un crecimiento significativo, y se prevé que será una industria de 15 mil millones de dólares para 2044.
Para obtener más información sobre este informe de IDTechEx, incluidas páginas de muestra descargables, visite www.IDTechEx.com/EVMining .
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