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Jun 13, 2023

Los cuellos de botella en materia de energía eólica entre China y Occidente están frenando la adopción de energía verde

Las turbinas eólicas que producen electricidad limpia necesitan imanes de China y cojinetes de Occidente. Pero el comercio fluido de estos bienes, que será vital para una transición energética lejos de los combustibles fósiles, es

Las turbinas eólicas que producen electricidad limpia necesitan imanes de China y cojinetes de Occidente. Pero el comercio fluido de esos bienes, que serán vitales para una transición energética lejos de los combustibles fósiles, está amenazado.

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Las empresas de energía eólica occidentales y chinas están históricamente entrelazadas y ahora tienen que soportar aranceles de importación y cuellos de botella en la cadena de suministro porque siguen siendo interdependientes en componentes clave.

En la década de 1890, el científico e inventor danés Poul la Cour utilizó el apoyo del gobierno para construir el primer generador de electricidad impulsado por energía eólica en Askov, Dinamarca, sentando las bases de la industria moderna de la energía eólica. Vestas, una empresa danesa cuyos orígenes se remontan a una herrería fundada en 1898, comenzó a fabricar turbinas eólicas modernas en la década de 1970. Para 2021, Vestas afirmó haber “instalado más energía eólica que nadie” y representó la mayor proporción del 17,7% de las 29.234 turbinas eólicas instaladas en todo el mundo ese año.

Vestas también desempeñó un papel clave en el desarrollo de la industria de la energía eólica en China.

Así, en 2022, no pasó desapercibido cuando la china Goldwind superó a Vestas como principal empresa de energía eólica del mundo al instalar 12,7 GW o el 14,76 % de las instalaciones de energía eólica mundiales, frente a los 12,3 GW de Vestas (14,30 %).

El ascenso de Goldwind coincidió con un auge que llevó a los actuales 380 GW de capacidad instalada de generación de energía eólica en China, el 95% de la cual se instaló desde 2010. El país ahora obtiene más del 14% de su capacidad energética total de la generación de energía eólica. En 2021, China generó 382.814 gigavatios-hora (GWh) de electricidad eólica, un 71,55% más que Estados Unidos, el segundo generador de energía eólica del mundo, según datos de la Agencia Internacional de Energías Renovables.

A principios de la década de 2000, las mayores empresas de energía eólica de China desafiaron a los líderes occidentales en energía eólica y avivaron las llamas de la competencia. Fabricantes como Vestas fueron expulsados ​​de China y los altos derechos de importación occidentales hicieron que a los fabricantes chinos les resultara costoso vender sus turbinas más grandes y baratas en Europa y América del Norte.

Excluidos de hecho de los mercados más grandes de Occidente, los fabricantes chinos de turbinas eólicas ahora están vendiendo sus productos en otros lugares, aprovechando los umbrales más bajos para ingresar a los mercados de Asia, África, Europa del Este, América Central y del Sur y Medio Oriente.

A finales de 2022, Goldwind, por ejemplo, tenía una cartera de pedidos de 2,09 GW en Asia fuera de China y 1,20 GW en Oriente Medio y África. En comparación, los pedidos europeos para todas las instalaciones de turbinas eólicas chinas fueron de 186 MW. Los pedidos norteamericanos fueron de 12 MW.

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A finales de los años 1980, China no tenía experiencia para construir, mantener o dar servicio a turbinas eólicas, dejando la puerta abierta para Vestas y otros.

En 1986, Vestas entró en China, lo que marcó efectivamente el inicio de la industria de la energía eólica en China. Dos años más tarde, una subvención del gobierno danés de 3,2 millones de dólares ayudó a establecer Xinjiang Wind Energy. Pronto, se instaló el primer parque eólico de China en Dabancheng, Xinjiang, en el noroeste de China, con 13 turbinas de 150 kilovatios de capacidad cada una, una cantidad pequeña en comparación con las turbinas de 16 MW que se encuentran hoy en las aguas costeras de China.

En 1987, Wǔ Gāng 武钢, ex profesor de ingeniería hidroeléctrica, se unió a Xinjiang Wind Energy y trabajó en Dabancheng. En 1998, con el apoyo de Beijing, Wu y algunos de sus colegas fundaron Goldwind con un objetivo simple: construir las propias turbinas eólicas de China.

En 1990, en un movimiento hacia la fabricación independiente, Xinjiang Wind Energy dejó de importar turbinas enteras y comenzó a comprar repuestos. A la empresa le tomaría casi una década producir el S600, la primera turbina eólica de producción nacional en China, pero a partir de ese momento, la industria eólica nacional de China despegó.

Tras sufrir décadas de contaminación asfixiante que viene con la industrialización y doblegarse ante los shocks de precios que conlleva ser un importador neto de petróleo, el gobierno de China lanzó una concesión de energía eólica en 2003 para alentar a las empresas chinas a competir en el espacio de las energías renovables. Al parecer de la noche a la mañana, aparecieron en escena docenas de fabricantes nacionales de turbinas eólicas.

Entonces, los vientos cambiaron. En 2005, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma exigió que todas las nuevas turbinas eólicas de China se construyeran con al menos un 70% de equipos de producción nacional, lo que dificultó que Vestas y otras compañías eólicas internacionales operaran de manera rentable en China. En 2007, las empresas chinas de energía eólica instalaron el 55,9% de la nueva capacidad de generación de energía eólica de China, superando a sus competidores extranjeros por primera vez.

En 2010, cuando China rescindió la política de localización del 70%, Vestas tenía apenas una participación de mercado del 2% en China. En su lugar estaba un grupo de fabricantes chinos liderados por Goldwind, Windey (fundada en 2001), Mingyang Smart Energy (2006), Sany Heavy Energy (2008) y Envision (también productor de baterías, software y redes para vehículos eléctricos). parques industriales con cero emisiones de carbono, fundados en 2017).

En 2022, el 98% del mercado eólico de China estaba en manos de 10 empresas chinas. Las cinco empresas mencionadas anteriormente controlaban el 45% del mercado.

Como en el caso de Goldwind, que Vestas ayudó a darle forma con el apoyo del gobierno danés, los mayores fabricantes chinos de turbinas eólicas comenzaron copiando turbinas occidentales, adquiriendo tecnología occidental o formando asociaciones con fabricantes occidentales. Las empresas eólicas occidentales y chinas eran intensamente interdependientes, a veces perjudiciales para la salud.

Por ejemplo, después de que la empresa china de energía eólica Mingyang cotizara en la Bolsa de Nueva York, admitió en 2011 ante la Comisión de Bolsa y Valores que su posición podría verse afectada negativamente si perdía su acuerdo de licencia con su antiguo socio alemán Aerodyn Energiesysteme, una turbina y empresa de ingeniería de palas de rotor. Mingyang había caracterizado previamente ante los accionistas su asociación con Aerodyn como una "colaboración".

También se han reportado varios casos de robo de propiedad intelectual por parte de empresas chinas de energía eólica a competidores extranjeros. En 2018, por ejemplo, el fabricante chino de turbinas eólicas Sinovel fue condenado por robar el código fuente de la empresa estadounidense AMSC para los sistemas informáticos que ayudan a regular la electricidad que fluye desde las turbinas eólicas a la red.

A pesar de la turbulenta relación entre los líderes de la energía eólica de China y sus mentores-competidores occidentales, cuando se trata de las cadenas de fabricación y suministro que sustentan la industria, todos todavía se necesitan unos a otros para hacer girar las aspas.

Hoy en día, el comercio de componentes de turbinas, incluidos cojinetes sofisticados y metales de tierras raras, es un ámbito en el que las empresas de energía eólica occidentales y chinas deben competir y cooperar.

Los componentes principales de las turbinas eólicas son las torres (compuestas por escaleras, cables y plataformas), la góndola (la cápsula situada encima de la torre que alberga el generador, la caja de cambios, el tren motriz y el conjunto de frenos) y las icónicas palas del rotor.

Los principales costos de las palas corresponden a las materias primas, la mayoría de las cuales se incurren en el pago del polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP), el material compuesto resistente a la corrosión utilizado para fabricar las palas. En 2022, China fue el actor dominante en la producción de fibra de vidrio y representó casi el 60% de la capacidad de producción mundial. Si se considera toda la turbina, incluida la torre, el acero representa el 24% del total de materiales de una turbina terrestre y el 90% de una marina.

Los componentes de las turbinas eólicas se moldean según las especificaciones en piezas fundidas, que luego se ensamblan en un proceso que requiere mucha mano de obra y energía. Más del 80% de la capacidad de producción mundial de fundición se concentra en China.

El cobre y el zinc también son fundamentales para la fabricación de turbinas. China procesa más de estos minerales que cualquier otro país, pero tradicionalmente no ha sido un exportador importante de ninguno de los dos.

Aunque está bien abastecida de fibra de vidrio, piezas fundidas, cobre y zinc, China carece de una capacidad crítica para fabricar los tipos de cojinetes utilizados en varias áreas de una turbina eólica para reducir la fricción entre las partes móviles y contrarrestar su movimiento.

Los rodamientos de corona de orientación se utilizan generalmente para ajustar el paso de una turbina (el ángulo de sus palas) y su orientación (su orientación con el viento). Estos cojinetes permiten que las palas giren de manera eficiente y China fabrica muchos de ellos a nivel nacional.

Lo que más le falta actualmente a la industria de energía eólica de China es la capacidad de producir sus propios rodamientos de rodillos, las piezas críticas para el buen funcionamiento del eje y la caja de engranajes de una turbina. Muy técnicos en sus especificaciones de fabricación, la capacidad de producción de rodamientos de rodillos se basa casi en su totalidad en Occidente.

Muchas turbinas eólicas emplean imanes fabricados a partir de 17 elementos de tierras raras (REE). Estos imanes también se utilizan en los vehículos eléctricos (EV) que China ahora es líder mundial en producción.

Extraer tierras raras del suelo es un proceso de minería sucia sobre el que China tuvo un dominio absoluto durante décadas, mientras Estados Unidos y otras economías desarrolladas intentaban proteger sus entornos locales.

Cuando, en 2010, China cortó todas las exportaciones de tierras raras a Japón debido a una disputa sobre un barco pesquero y el auge de la industria de los vehículos eléctricos comenzó a hacer que las tierras raras fueran aún más críticas, Estados Unidos y otros países volvieron a la minería. La participación de China en la producción mundial de REE disminuyó del 86% en 2014 al 58,3% en 2020, cuando poseía el 37% de las reservas mundiales de tierras raras.

China todavía tiene una ventaja abrumadora en la fabricación de turbinas eólicas, de las cuales existen esencialmente dos tipos: las que tienen caja de engranajes y las que no.

En el caso de las turbinas “con”, el viento hace girar las palas y el rotor, que a su vez hace girar el eje que se conecta a una caja de cambios conectada a un generador, donde la rotación de las palas a baja velocidad y alto par se convierte en energía eléctrica.

El inconveniente de este tipo de turbina es que las turbulencias pueden desgastar los cojinetes de la caja de cambios, que en sí mismo es un mecanismo pesado y complicado que requiere un mantenimiento frecuente, especialmente en grandes turbinas eólicas marinas que funcionan con velocidades de viento más altas.

En 1991, la introducción de turbinas de accionamiento directo eliminó la necesidad de una caja de cambios al conectar el rotor directamente al generador, donde los polos magnéticos sostenían la producción eléctrica adecuada. Los generadores de accionamiento directo son significativamente más grandes que los generadores de turbinas de engranajes.

Los imanes permanentes en el núcleo de los generadores de las turbinas de accionamiento directo contienen elementos de tierras raras, pesados ​​y costosos, como el neodimio y el disprosio, los componentes más importantes que la industria eólica europea debe importar, principalmente de China.

"China actualmente suministra más del 90% de los imanes permanentes del mundo y es el principal productor y procesador de elementos de tierras raras de los que dependen", dijo a The China Project Anders Hove, investigador principal del Instituto de Estudios Energéticos de Oxford.

Los gobiernos occidentales y los fabricantes de energía eólica son muy conscientes de su dependencia de China, agudizada desde que Rusia invadió Ucrania. Los gobiernos de la UE no quieren reemplazar las ahora tabú importaciones de petróleo y gas rusos con una dependencia de componentes chinos para la energía renovable.

En marzo de 2023, la Comisión Europea elaboró ​​objetivos con el objetivo de que al menos el 40% de las tecnologías limpias en la UE para 2030. El objetivo para las baterías y la energía eólica llegara al 85%. En Estados Unidos, la Ley de Reducción de la Inflación de agosto de 2022 impulsó la nueva capacidad eólica marina con créditos fiscales para la producción nacional de palas, góndolas, torres y cimientos de turbinas eólicas.

China sigue siendo clave para la energía eólica occidental, especialmente cuando se trata de elementos de tierras raras, pero hay un intento en Occidente de "eliminar el riesgo de las cadenas de suministro, no desacoplarlas", dijo a The China Joseph Webster, investigador principal del Atlantic Council Global Energy Center. Proyecto. “Es importante enfatizar eso. Occidente está ampliando sus capacidades de extracción y refinación de minerales críticos, garantizando que Europa y otras democracias no sean potencialmente rehenes de la dependencia de un único proveedor”.

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Enlaces y fuentes:

Barry van Wyk pasó ocho años en China estudiando chino en Tianjin y trabajando como consultor y director de proyectos en Beijing. Tiene una Maestría en Historia Económica de la London School of Economics (2005). Leer más