El informe analiza el potencial de mercado, costos, riesgos y oportunidades de las baterías de flujo redox de vanadio (VRFB) como solución de almacenamiento de energía. Se explora un modelo de negocio circular para el uso del vanadio en VRFB, que implica el arrendamiento del electrolito de vanadio. Las VRFB son una prometedora tecnología de almacenamiento de energía a largo plazo, con ventajas sobre las baterías de iones de litio, como una mayor vida útil y menor riesgo de incendio, aunque actualmente tienen costos iniciales más altos. Se proyecta que el mercado global de VRFB crezca significativamente, alcanzando aproximadamente 27 GWh anuales para 2030, impulsado por la creciente adopción de energías renovables y la necesidad de almacenamiento a largo plazo. Se propone un modelo de negocio circular de «arrendamiento de vanadio», donde una entidad pública arrienda electrolito de vanadio a los fabricantes/operadores de VRFB y lo recupera tras su uso para su reciclaje. Este modelo podría proporcionar beneficios como menores costos iniciales, captura de valor doméstico y ventajas ambientales a través del reciclaje del vanadio. El informe analiza la viabilidad técnica, costos, impactos económicos, aspectos regulatorios y las implicaciones ambientales y sociales de implementar este modelo, utilizando a Sudáfrica como estudio de caso. Se evalúan diferentes escenarios para el establecimiento de instalaciones de arrendamiento y reciclaje de electrolito de vanadio para apoyar el despliegue de VRFB en Sudáfrica. Los hallazgos indican que el modelo circular podría ser económicamente viable y apoyar los objetivos de energía renovable y sostenibilidad de Sudáfrica si se implementa estratégicamente. De igual forma, el informe investiga la aplicabilidad de un modelo de negocio circular para el vanadio a lo largo de su cadena de valor de extracción y transformación para la fabricación de almacenamiento de energía y baterías. Se centra en el modelo de arrendamiento para las VRFB, que se espera jueguen un papel cada vez más importante en la descarbonización de los sistemas energéticos debido a sus capacidades de almacenamiento de energía de larga duración, modularidad y adaptabilidad a diferentes sitios. La inversión en un modelo de arrendamiento de una instalación de 1 MWh durante 20 años resulta económicamente viable, con retornos positivos. Se proponen dos modelos de negocio para la propiedad circular del vanadio, cada uno con tres escenarios de arrendamiento: arrendar el electrolito de vanadio a los fabricantes de baterías VRFB o directamente a los usuarios finales, ya sea a través de un arrendamiento único a largo plazo o múltiples arrendamientos a corto plazo, con la opción de enfocarse en una región geográfica específica. Los modelos de arrendamiento ofrecen varias ventajas, como la reducción de los costos iniciales, una mayor circularidad al minimizar los desechos y maximizar la utilización de los recursos, y la escalabilidad potencial a otros minerales críticos. Además, se estima que la demanda anual de VRFB en Sudáfrica alcanzará alrededor de 270 MWh para 2030, con un potencial de ingresos de producción de R6.47 mil millones a lo largo de la cadena de valor, y la creación de aproximadamente 5,100 empleos directos e indirectos.

Las VRFB representan una prometedora solución de almacenamiento de energía para energías renovables debido a su larga vida útil, alta profundidad de descarga y capacidad para cargar y descargar muchas veces con una degradación mínima. El proceso de fabricación de las VRFB incluye la preparación del electrolito, ensamblaje de celdas con membranas de intercambio iónico y electrodos de carbono, y la integración del sistema. Los materiales clave para producir el electrolito de vanadio son el pentóxido de vanadio (V2O5) y el ácido sulfúrico, siendo el V2O5 el mayor contribuyente al costo. La obtención de V2O5 a bajo costo es clave, y los productores de vanadio están integrándose verticalmente en la fabricación de electrolitos para garantizar disponibilidad y estabilidad de precios. Actualmente, la capacidad operativa instalada de VRFB a nivel mundial es de 341.55 MWh, con Japón, China, EE. UU., Corea del Sur y Alemania como los principales países. Sin embargo, se espera un aumento significativo en la capacidad hasta alrededor de 2,700 MWh, con China planeando las mayores instalaciones. Las VRFB ofrecen ventajas como su larga vida útil, alta profundidad de descarga, ausencia de riesgo de incendio, y la posibilidad de reciclar el electrolito y recuperar el vanadio al final de la vida útil de la batería. Se destacan dos opciones para reciclar el vanadio: reciclar directamente el electrolito o recuperar el vanadio de electrolitos no reciclables. Además, las VRFB tienen una huella de CO2 menor comparada con las baterías de iones de litio. Por otro lado, el platino es un metal precioso raro y valioso, 30 veces más escaso que el oro, difícil de encontrar en la corteza terrestre y muy apreciado por sus propiedades únicas, como la resistencia a la corrosión y su alto punto de fusión. Aproximadamente el 75% del suministro de platino proviene de fuentes primarias (minería), mientras que el 25% restante proviene de fuentes recicladas. Sudáfrica es el mayor productor, seguida de Rusia y Zimbabue. Las principales aplicaciones del platino incluyen los autocatalizadores (36% de la demanda), procesos industriales (34%), joyería (26%) y productos de inversión como barras y monedas (4%). Muchas industrias optan por arrendar el platino en lugar de comprarlo para reducir los costos de capital y los riesgos. Existe una cadena de valor circular para el platino que abarca la extracción, beneficio, purificación, fabricación de productos, uso final y reciclaje. El reciclaje del platino es económicamente viable debido a su alto valor y a los menores costos en comparación con la minería de fuentes primarias, además de reducir el impacto ambiental. El platino reciclado proviene principalmente de catalizadores automotrices gastados, productos químicos usados, joyería vieja y dispositivos electrónicos. En resumen, el documento resalta la escasez, el valor, las diversas aplicaciones y la importancia del reciclaje de este preciado metal en varias industrias.

Por otro lado, el documento proporcionado analiza un modelo financiero para un modelo de negocio propuesto de fabricación de baterías de vanadio circulares (CVBM). Se asume un financiamiento del 100% mediante deuda por parte de un inversor especulativo en commodities de vanadio, sin componente de capital. El análisis se centra en la Tasa Interna de Retorno del Proyecto (IRR), que representa el retorno antes de considerar los costos de financiamiento. Se realizó un análisis de sensibilidad sobre diversos impulsores de ingresos y costos, incluyendo la tasa de arrendamiento, el precio del vanadio, el pago inicial del cliente, el costo de financiamiento de la deuda, el gasto de capital (costo del vanadio), los costos de conversión, los costos de reprocesamiento y la previsión de inflación. Las suposiciones del caso base arrojan un costo nivelado de almacenamiento de US$5.05c/kWh y una IRR del proyecto del 3.6%. El análisis de sensibilidad mostró que el costo nivelado de almacenamiento y la IRR del proyecto son más sensibles a cambios en la tasa de arrendamiento, el precio del vanadio, el pago inicial del cliente y el gasto de capital. El costo de financiamiento de la deuda y los retornos de capital requeridos deben compararse con la IRR del proyecto para evaluar el perfil de retorno probable para los inversores. Se proporciona una matriz de riesgo a alto nivel, destacando la estructura de financiamiento como un riesgo clave y sugiriendo estrategias de mitigación, como involucrar un Vehículo de Propósito Especial (SPV) para el financiamiento. En un análisis más amplio de la viabilidad económica del modelo de negocio de vanadio circular para las VRFB, se realizó un análisis de costo-beneficio (CBA) utilizando precios económicos y precios reales durante 20 años. El CBA consideró el valor presente neto (NPV), la relación beneficio-costo (BCR) y la tasa interna de retorno (IRR) como criterios de evaluación. Los costos incluían fluctuaciones en el precio de las materias primas, transporte, almacenamiento, daños por manipulación y pérdida de vanadio durante la conversión. Los beneficios incluían la ausencia de costos de extracción para la empresa de arrendamiento, mayor vida útil y durabilidad de las VRFB, y potenciales ingresos del arrendamiento y reciclaje del vanadio. Se identificaron riesgos, tales como el reciclaje efectivo del electrolito, costos de envío, valor terminal del vanadio y tasas de arrendamiento atractivas. Se sugirieron estrategias de mitigación, como regímenes de devolución definidos, proximidad a instalaciones de reprocesamiento, sondeo de mercado para tasas de arrendamiento y transferencia de propiedad del vanadio a los inversores. El análisis busca proporcionar una evaluación objetiva de la viabilidad económica del CVBM cuantificando costos, beneficios y riesgos, considerando además factores ambientales y sociales más allá del modelado financiero. Asimismo, el análisis económico de un modelo de negocio circular de vanadio para VRFBs en Sudáfrica muestra viabilidad económica, con un Valor Presente Neto (NPV) positivo de $6,751, una relación beneficio-costo (BCR) de 1.02, y una tasa interna de retorno (IRR) de 3%, superando la tasa de descuento de 2.41%. Este análisis considera que los beneficios cuantificables superan los costos en el periodo de 20 años evaluado. Sin embargo, se señala que varios beneficios y costos no pudieron ser cuantificados. El análisis regulatorio resalta que, aunque las políticas energéticas de Sudáfrica buscan facilitar la descarbonización y apoyar la industria del vanadio, el marco legal actual carece de directrices específicas para la implementación de VRFBs y sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS). Las barreras regulatorias en las leyes de minería, energía, medio ambiente e industria deben ser abordadas para crear un entorno favorable para un modelo de negocio circular de vanadio comercialmente viable.

El informe proporciona un resumen de las consultas realizadas con las partes interesadas para comprender los riesgos e impactos ambientales y sociales (E&S) asociados con la cadena de valor de las VRFB) en Sudáfrica. Las preocupaciones ambientales clave se concentran en las etapas de minería y producción de extractos de vanadio, incluyendo la emisión de gases, la contaminación del aire y la generación de residuos peligrosos. Las consultas revelaron una comprensión limitada y específica del sector de las VRFB debido a su madurez en evolución y alcance limitado. Sin embargo, los participantes mostraron disposición para proporcionar información sobre los riesgos E&S y las disposiciones actuales. El análisis del flujo de materiales se centró en los requisitos de materias primas para la fabricación del electrolito de vanadio y el proceso de fabricación de VRFB. La evaluación de riesgos E&S se enfocó en el uso de recursos naturales, la generación de efluentes, la emisión de contaminantes y la generación de residuos a lo largo de la cadena de valor de VRFB. Mediante las prácticas primarias en las etapas de minería y procesamiento de vanadio se reducir los impactos ambientales y sociales asociados. Mientras que la participación de las mujeres en el sector minero ha aumentado, su representación en la fuerza laboral de VRFB sigue siendo baja, destacando la necesidad de mejorar el desarrollo de habilidades entre las mujeres. Las consultas revelaron la falta de estudios base sobre diversidad laboral y perspectivas sociales específicas de la cadena de valor de VRFB en ciertas provincias. Sin embargo, se han identificado algunas oportunidades para empresas propiedad de mujeres negras como parte del programa de incubación de Bushveld. Los estudios de evaluación del ciclo de vida (LCA) sugieren que, cuando se conectan a fuentes de energía eólica o solar, las VRFB producen menores emisiones de carbono en comparación con las baterías de iones de litio (LiB) por cada MWh de electricidad producida. En cuanto a los aspectos sociales, el documento destaca los desafíos como el desempleo juvenil, la desigualdad de género en el mercado laboral, particularmente en la minería, y la necesidad de un desarrollo inclusivo y acceso a soluciones de almacenamiento de energía, especialmente en comunidades vulnerables. Se enfatiza el potencial de la tecnología VRFB para promover el desarrollo de pequeñas empresas, el microemprendimiento y el desarrollo de habilidades a través del reciclaje y la adquisición de componentes locales, alineándose con los objetivos de desarrollo sostenible de Sudáfrica. La propuesta de establecer un Centro de Excelencia (CoE) para impulsar el crecimiento del mercado de VRFB, promover la investigación y el desarrollo, y abordar los desafíos regulatorios y de políticas también se discute. El CoE estaría compuesto por expertos en almacenamiento de baterías, industria de VRFB, regulación y políticas, entre otras áreas relevantes, para facilitar la implementación de un modelo de negocio circular para las VRFB en Sudáfrica. Además, se analiza la posibilidad de implementar un modelo de arrendamiento circular para el vanadio utilizado en las VRFB, destacando la importancia de involucrar a diversas partes interesadas para apoyar la implementación y ampliación del modelo circular.

En general, se destaca que las VRFB representan una tecnología prometedora para el almacenamiento de energía a largo plazo, particularmente en el contexto de la transición hacia fuentes de energía renovable y la necesidad de sistemas de almacenamiento eficientes y sostenibles. A pesar de los costos iniciales más altos en comparación con las baterías de iones de litio, las VRFB ofrecen ventajas significativas en términos de vida útil, seguridad y la capacidad de reciclaje de sus componentes, lo que las posiciona como una opción atractiva para aplicaciones de almacenamiento de energía a gran escala. El informe propone un modelo de negocio circular centrado en el arrendamiento del electrolito de vanadio como una estrategia clave para abordar los desafíos financieros iniciales y maximizar el valor económico y ambiental del vanadio en la cadena de valor de las VRFB. Este modelo, al recuperar el electrolito de vanadio después de su uso para su reciclaje, no solo reduce los costos iniciales para los fabricantes y operadores de VRFB, sino que también contribuye a la sostenibilidad ambiental al minimizar los residuos y maximizar la utilización de recursos valiosos. El análisis realizado para Sudáfrica como estudio de caso demuestra que la implementación estratégica de un modelo de negocio circular de arrendamiento de vanadio podría ser económicamente viable y alinearse con los objetivos de energía renovable y sostenibilidad del país. La proyección de un crecimiento significativo en el mercado global de VRFB hasta 2030 refuerza la importancia de explorar modelos de negocio innovadores que impulsen la adopción de tecnologías de almacenamiento de energía más eficientes y sostenibles. Adicionalmente, se destacan los beneficios potenciales adicionales de este modelo, como la captura de valor doméstico, la creación de empleo y el fomento de la inversión en infraestructura de energía renovable. La propuesta de establecer un CoE para impulsar el crecimiento del mercado de VRFB y abordar los desafíos regulatorios y de políticas subraya la importancia de un enfoque integral que combine innovación tecnológica, desarrollo económico y sostenibilidad ambiental. En conclusión, el informe subraya que la implementación exitosa de un modelo de negocio circular para las VRFB no solo puede ofrecer beneficios económicos tangibles, sino que también puede contribuir significativamente a la descarbonización de los sistemas energéticos, promover el desarrollo económico y mejorar la resiliencia y sostenibilidad de las infraestructuras energéticas a nivel nacional e internacional.

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