Mientras que los principales productores de acero están invirtiendo millones para aumentar
capacidad de producción de acero eléctrico, el rápido crecimiento de la
segmento de vehículos híbridos y eléctricos podría causar
la demanda material supere la oferta a partir de 2025.
Mientras la industria automotriz lucha contra la escasez de semiconductores,
que han impedido la producción de 9.3 millones de unidades hasta la fecha,
La rápida expansión en el crecimiento de las ventas de vehículos eléctricos plantea preguntas sobre
la disponibilidad futura de suficiente acero eléctrico necesario para
producir motores eléctricos para cumplir con los objetivos de electrificación establecidos por
reguladores y OEM de todo el mundo.
Varios importantes productores de acero han anunciado inversiones en nuevos
Capacidad de acero xEV en los próximos tres a cinco años, pero ¿esto
ser suficiente para cumplir con el grado específico y los requisitos regionales
del mercado xEV?
¿Qué es el acero eléctrico? ¿Por qué es importante para
¿automotor?
El acero eléctrico, o acero al silicio, es una aleación de hierro y silicio.
que posee propiedades magnéticas superiores a otros tipos de acero
aleaciones haciéndolo optimizado para una variedad de máquinas eléctricas
que van desde transformadores de potencia y distribución hasta
motores
Si bien IHS Markit estima que el acero eléctrico representa
solo el 1% del mercado global de acero de 2 mil millones de toneladas métricas 2020, su
el suministro se está considerando como un insumo cada vez más crítico para
Los planes de electrificación de los OEM, así como varios cambios energéticos.
iniciativas. Una importante aplicación automotriz del acero eléctrico
en automoción son los motores eléctricos. Estos sistemas convierten electricidad
energía en energía mecánica energizando bobinados de cobre en un
estator, que crea un campo magnético y luego hace que el rotor
girar.
El mercado del acero eléctrico comercial se divide en dos grandes
categorías: mercado de acero eléctrico de grano orientado (GOES) y el
mercado del acero eléctrico no orientado (NOES).
Esta distinción es fundamental para entender qué tipo de
acero eléctrico la industria automotriz tiene una exposición y lo que
podrían ser necesarias estrategias de mitigación. GOES se utiliza en estática
maquinaria como transformadores, que requieren unidireccional
magnetización, mientras que NOES se usa en maquinaria rotativa como motores
y generadores, que requieren magnetización multidireccional.
Las aplicaciones para NOES son extensas e incluyen consumidores
electrodomésticos (lavadoras, lavavajillas, etc.), calefacción,
ventilación y aire acondicionado (HVAC) (incluidos los domésticos)
refrigeración), aplicaciones automotrices, pequeñas, medianas y grandes
motores industriales, generadores de energía, bombas, etc. Debido a la
volumen significativamente mayor de demanda de maquinaria rotativa,
La producción global de NOES en 2019 superó significativamente la cantidad
del GOES producido ese año.
Los fabricantes de automóviles tienen una exposición directa a NOES, pero son
indirectamente también expuesta al GOES.
- NOES es un insumo de material directo utilizado en motores eléctricos.
fabricación de vehículos tanto híbridos como eléctricos, así como en
muchas aplicaciones de motores de baja potencia, que van desde ciclo de trabajo alto
motores como los que se utilizan en la dirección asistida eléctrica, aceite y combustible
bombas a motores de servicio de corta duración como los que se utilizan para la comodidad y
comodidad como el ajuste eléctrico de los asientos o el techo corredizo. Unos 35 a 45
motores de baja potencia se instalan en promedio por coche, con alrededor de 20 en
el segmento B y 80 en el segmento E (con algunos extremos como el
Mercedes Clase S que tiene más de 100 motores). - La diferencia crítica entre los diferentes tipos de motores está en
el grado NOES que se está utilizando. Como referencia, los motores híbridos suaves usan
menos de USD10 de NOES de alto grado, mientras que los vehículos eléctricos de batería
usará entre USD 60 y USD 150 por motor de una extensión
de NOES de alto grado, denominado grado xEV, que en algunos
las configuraciones pueden incluso representar más de USD 300 contenido NOES por
vehículo, por ejemplo, cuando presenta motores de tracción individuales en
los ejes delantero y trasero para accionar independientemente las cuatro ruedas,
como en el Rivian R1T. Este grado xEV es donde la restricción de capacidad
van surgiendo preocupaciones.
Si bien este artículo se centrará en preocupaciones específicas sobre
NOES de grado xEV, debe tenerse en cuenta que GOES es fundamental para respaldar
el despliegue de la muy necesaria infraestructura de carga de vehículos eléctricos. OEM
por lo tanto tener en exposición indirecta a este acero eléctrico
subsegmento también, lo que significa que es crítico para la industria automotriz
comprender y gestionar su exposición a ambas categorías de acero
aleaciones. Muchas acerías también emplean equipos de producción comunes
para GOES y NOES. Esto agrava aún más el riesgo debido a la
mayor dificultad para comprender la asignación de la capacidad del productor
estrategias.
¿Hay una escasez inminente de xEV NOES para el automóvil?
¿sector? ¿Por qué?
La capacidad de NOES ha sido suficiente para satisfacer las necesidades de la
diferentes sectores industriales en los últimos años, sin embargo aumentó
demanda del sector de la automoción, en particular con los fabricantes de equipos originales
aceleración en su unidad de electrificación, es probable que resulte en
una presión significativa para que los fabricantes de acero atiendan tanto a los
sector de la automoción y el resto de sectores que utilizan esta aleación de acero
desde 2023 en adelante.
Mientras que en 2022, con cierta aprensión y sin asumir ningún otro
interrupción upstream y downstream, esperamos que los pedidos de los OEM sean
cumplido. Prevemos un déficit de capacidad estructural para satisfacer los
requisitos del sector de la automoción, que requerirán importantes
inversión de capital en los próximos años.
De los más de 11 millones de toneladas de NOES producidos en 2020, el grado xEV
NOES representó un total de 456,000 toneladas, pero en cuanto al
se refiere al sector de la automoción, este es con diferencia el más
crítico.
Hay diferentes razones por las que una crisis de capacidad para el grado xEV
NOES podría surgir.
- Hay cupo limitado para nuevos participantes: Sólo
14 empresas son actualmente capaces de fabricar NOES de grado xEV
que cumplen con los requisitos globales de OEM. Más fabricantes pueden decidir
entrar en este sector en el futuro, sin embargo, las principales barreras de entrada
existen causados por los gastos de capital asociados con el laminado en frío,
equipos de recocido y revestimiento, conocimientos de fabricación,
Relaciones OEM-proveedor y protección de patentes. Los OEM son ahora
capaz de comprar NOES de alta calidad de un mayor (aunque todavía
limitado) número de proveedores de acero eléctrico de alto volumen. - Huella de fabricación concentrada: Un 88%
de la fabricación se concentra en la Gran China, Japón y
Corea del Sur y luego se exporta a otras regiones generalmente en forma
de bobinas de acero. El suministro es extremadamente limitado en América del Norte. Allá
hay solo cinco molinos en todo el mundo que tienen una amplia oferta de productos
que cubre de manera significativa el espectro completo de productos y solo uno
de ellos se encuentra fuera de Asia. - El alcance para cambiar el material o el proveedor de acero es
limitado: Debido a la correlación entre la eficiencia
de un motor y el rango operativo de un EV, las diferencias en la pérdida del núcleo (una
medida crítica de la energía eléctrica de entrada desperdiciada como calor
durante la magnetización) entre los proveedores de productos NOES competidores pueden
tener un impacto significativo en las decisiones de compra de los OEM, en particular
para los OEM que compran laminaciones de acero eléctrico en alta
volúmenes.Si bien los OEM y los fabricantes de motores de tracción de nivel 1 pueden tener
múltiples molinos en su lista de abastecimiento aprobada, la mayoría de los programas solo
tener una planta siderúrgica aprobada por PPAP. Las características de los materiales son
también materia de litigios entre proveedores.Por ejemplo, en octubre de 2021, Nippon Steel demandó a Toyota y Baoshan
Iron and Steel (Baosteel), una subsidiaria de la estatal China
Baowu Steel Group, que es la siderúrgica más grande del mundo.
Nippon Steel reclama el acero suministrado por Baowu a Toyota para su
núcleos de motor híbrido viola sus patentes sobre composición, espesor,
diámetro de grano de cristal y propiedades magnéticas. - Los procesos posteriores también enfrentan cuellos de botella:
Aparte del número limitado de fabricantes de acero capaces de
produciendo xEV NOES, pueden surgir cuellos de botella en todo el
cadena de suministro de motores aguas abajo. No solo hay solo 20 motores
estampadores de laminación central que pueden satisfacer las necesidades de los OEM, pero hay
También hay solo cinco empresas que pueden producir estos estampados únicos.
prensas y menos de 10 talleres de herramientas independientes con la
competencia para fabricar los troqueles de estampado únicos que pueden soportar
Diseños de motores de última generación.Los plazos de entrega de ciertas piezas del equipo de producción clave han
se duplicó en los últimos cuatro años. Además, no sólo muchos de
estas empresas pequeñas empresas familiares que tienen capital
limitaciones que limitan su capacidad de escalar, una buena parte de
éstos tradicionalmente no han participado significativamente en la
industria automotriz.
¿Cuántos NOES de grado xEV necesitan los OEM a mediano plazo?
¿Qué tan grande es la escasez?
La demanda bruta global de NOES de grado xEV requerida para el
fabricacion de motores de traccion en liviana hibrida y electrica
se espera que los vehículos crezcan de 320,000 toneladas demandadas en 2020 a
poco más de 2.5 millones de toneladas para 2027 y más de 4.0 millones
toneladas para 2033.
Basado en datos de capacidad de Metals Technology Consulting, un
surge una preocupación significativa en torno a las limitaciones de capacidad en 2023.
es muy poco probable que las acerías puedan soportar la demanda del mercado a partir de 2025
sin inversiones adicionales significativas. Sin embargo, agregando
la capacidad en 2025 requiere que las acerías tomen decisiones de manera inminente. Él
situación se ve aún más grave cuando se tiene en cuenta que la mayoría
Los molinos NOES de grado xEV solo pueden mantener una utilización de la capacidad del 90% durante
periodos de tiempo prolongados.
Debido al crecimiento exponencial de los vehículos eléctricos en el
próximos años, sigue existiendo el riesgo de que el suministro de acero eléctrico no
satisfacer la demanda entre 2023 y 2025. A pesar de la capacidad proyectada
aumenta, es probable que se produzca un déficit estructural de 61,000 toneladas
en 2026. Sin mayores inversiones adicionales, esta escasez podría
aumentará dramáticamente a 357,000 toneladas en 2027, culminando en 927,000
Escasez de toneladas para 2030.
¿Qué OEM están más expuestos?
Se espera que la escasez afecte particularmente a los OEM que son
apuntando a una alta proporción de modelos híbridos y eléctricos como parte de
sus futuras ventas de productos. Aunque los vehículos eléctricos de batería (BEV)
Los fabricantes, en particular los fabricantes de equipos originales puros como Tesla, son más
expuestos, también existe una exposición para los OEM que desean cubrir sus
apuestas de electrificación con mayor cuota de hibridación en sus
mezcla, como Toyota por ejemplo. Además, los gustos de Jaguar,
Mini, Volvo, Mercedes-Benz y Alfa Romeo que pretenden vender sólo
plug-ins o EV desde 2025-30 en adelante, junto con OEM más grandes como
Renault-Nissan-Mitsubishi y Volkswagen.
Los OEM con una gran parte de las construcciones de vehículos en Europa también se enfrentan
vientos en contra serios ya que el desequilibrio entre la oferta y la demanda parece ser el
más pronunciado en esa región, especialmente cuando se tiene en cuenta el costo
desafíos de competitividad derivados de los aranceles a las importaciones
materiales.
¿Qué región tiene la brecha más grande?
Los efectos específicos de la región para los OEM probablemente se verán directamente impulsados
por las capacidades de producción de los proveedores nacionales de acero y la
aranceles de importación vigentes en la región. En las regiones que son
proyectado demandar volúmenes significativamente más altos en comparación con
suministro interno, los aranceles de importación pueden afectar en gran medida el funcionamiento
gastos para OEM que compran núcleos de motor en grandes volúmenes. Para
ejemplo, en los Estados Unidos, la Sección 232 aplica aranceles elevados,
acercándose al 200%, en NOES importados de siete países no pertenecientes a la UE y
aranceles basados en cuotas sobre NOES importados de la UE.
Europa es la región con mayor desequilibrio de oferta, pero para
fecha, América del Norte todavía tiene un punto ciego importante para NOES
producción de acero eléctrico. Acantilados de Cleveland (anteriormente AK Steel)
es el único productor local de NOES. NOES y GOES de Cleveland Cliffs
la fabricación comparte equipos de producción comunes. Acantilados de Cleveland
se está centrando considerablemente más en la producción de acero de grano orientado para
abordar la creciente demanda regional de transformadores eléctricos,
reduciendo así la capacidad disponible de NOES de grado xEV.
La planta Big River Steel propiedad de US Steel en Osceola, Arkansas,
Estados Unidos inicia la producción de NOES en el tercer trimestre de 2023.
Esto traerá 180,000 toneladas métricas de capacidad NOES por año
en línea, 45,000 de los cuales probablemente se asignarán a xEV-grade
NO.
Teniendo en cuenta los agresivos objetivos de electrificación de vehículos establecidos
por el proyecto de ley de infraestructura de la administración Biden, el tiempo
requerido para que Big River Steel comience la producción de xEV NOES, y el
se requiere más tiempo para que aumente la producción al máximo
capacidad, los OEM de la región probablemente seguirán enfrentando limitaciones
opciones de suministro local, elevando los costos del motor en el corto plazo y
perjudicando su competitividad internacional.
¿Están invirtiendo los fabricantes de acero para llenar esa capacidad?
¿brecha? ¿Pueden los nuevos jugadores resolver la situación?
Los proveedores de acero han anunciado inversiones multimillonarias
para impulsar la producción de NOES de grado alto y grado xEV. Sin embargo, incluso
al contabilizarlos, seguirá existiendo una brecha de inversión.
Como referencia, la escasez de 650,000 toneladas métricas para 2028 podría
requieren de 6 a 12 molinos nuevos (según el tamaño y la ubicación) para
satisfacer la mayor demanda del sector automotriz.
Agregar una nueva planta generalmente toma alrededor de tres años para un
jugador existente, con aproximadamente un año para ingeniería y dos
años para la construcción. Para un nuevo jugador, puede tomar cualquier lugar
entre dos y ocho años para producir NOES de alto grado o grado xEV
NOES y para diseñar y construir la instalación, además de la inicial
tres años.
¿Qué más podrían hacer los fabricantes de acero para abordar la
restricción de capacidad para automóviles?
El sector del automóvil es un área estratégica de crecimiento para el acero
fabricantes, particularmente para aleaciones especiales de acero, y es
generalmente una fuente importante de ingresos. Esto no podría pintar más
imagen diferente de lo que es evidente en el chip semiconductor
escasez. En esta potencial escasez de acero eléctrico, el automóvil
sector está más en el asiento del conductor que nunca en el
escasez de chips. El sector del automóvil podría beneficiarse de la incorporación
flexibilidad que tienen las acerías. La mayoría de los molinos que fabrican
El acero eléctrico tiene diseños de molinos en frío. Esto permite críticas
piezas de equipo que se compartirán entre NOES de bajo grado, alto grado
NOES y NOES de grado xEV. En varios casos, las plantas también comparten
equipos entre NOES y GOES de grado xEV.
Los molinos se construyeron a propósito de tal manera que permitieran
fabricación rentable de productos mixtos para mitigar el riesgo en
Cambios en la mezcla de productos. Esto da como resultado una estructura donde los molinos pueden
optar por asignar la capacidad en función de la demanda del mercado por producto,
rentabilidad del producto y obligaciones contractuales con los clientes.
Sin embargo, los cambios para ajustar la combinación de productos podrían resultar en una
reducción de capacidad de hasta un 20%. El xEV-NOES califica que el
las necesidades del sector automotriz están asociadas con mayores márgenes de ganancia.
Por lo tanto, los fabricantes de acero probablemente darán prioridad a los automóviles
demanda del sector en la asignación de las “capacidades oscilantes” existentes.
Esto significa que darán prioridad a los NOES de grado xEV sobre los de grado bajo
NO. Sin embargo, existe el riesgo potencial de que la manta se rompa.
demasiado corto, lo que significa que cortar NOES de alto grado a favor de
Los NOES de grado xEV podrían provocar una escasez posterior de motores de alto grado.
NO. Es probable que esto cause efectos posteriores en los costos de
la plétora de motores de baja potencia utilizados para sistemas auxiliares en un
vehículo, así como otros sectores industriales.
Además de convertir parte de la capacidad de otros grados a grado xEV
capacidad, los fabricantes de acero también podrían aumentar la producción en
priorizando la fabricación de chapas de calibre ligeramente superior.
Contrariamente a la intuición, el uso de láminas de acero más delgadas no ayuda a expandir
capacidad de producción. Técnicas desarrolladas para mejorar la magnética.
características a paridad de espesor consumen capacidad de laminación,
que es una limitación clave en la producción. Para referencia, 1 métrica
tonelada de NOES de grado xEV de 0.25 mm doble reducido en frío requiere lo mismo
capacidad de 2.5 toneladas métricas de NOES de grado xEV de 0.35 mm. Hay,
sin embargo, un límite importante para el uso de láminas más gruesas ya que requiere un
rediseño doloroso de los núcleos motores para dar cuenta de la disminución de
eficiencia del motor y el impacto resultante en la gama de vehículos.
¿No pueden los OEM o los proveedores de automóviles fabricar motores?
sin NOES?
En resumen, los motores de flujo axial son un diseño que utiliza GOES en lugar de
que NOES, pero actualmente solo se aplica en segmentos de nicho,
particularmente vehículos eléctricos de alto rendimiento, por ejemplo Ferrari LaFerrari
fue el primer vehículo en presentar un motor de flujo axial. mercedes amg
también contará con esta tecnología a partir de 2025.
¿Cómo es una estrategia de mitigación para
¿OEM?
En principio, el riesgo de escasez de NOES para la industria automotriz
solo se puede resolver a través de un aumento general en los NOES de grado xEV
producción de los fabricantes de acero. Sin embargo, los OEM, a menudo en
colaboración con los principales proveedores de motores de tracción de nivel 1, mayo
seguir varias estrategias de mitigación, incluido el uso de
configuraciones y materiales de motor alternativos y mayor verticalidad
integración en la cadena de suministro del motor.
- Configuraciones de motor alternativas: Una escasez
riesgo de acero eléctrico no orientado podría ser una oportunidad para
potencialmente energizar la innovación del motor de tracción. Por ejemplo, los OEM
y los proveedores de nivel 1 pueden intentar cambiar la geometría plana del
rotores y estatores para reducir el material de desecho de diseño planificado en el
proceso de fabricación, que suele oscilar entre el 30 % y el
45%, pero en ciertos diseños puede llegar al 75%. - Mayor integración vertical: Los OEM pueden buscar
integrar verticalmente sus cadenas de suministro de motores y asociarse directamente
con los fabricantes de acero para controlar mejor sus insumos. Los OEM son
dispuestos a reducir su dependencia de los proveedores de nivel 1 de electricidad
motores por varias razones, incluida la capacidad de beneficiarse ahora
de economías de escala con los mayores volúmenes por plataforma, a
retener la habilidad de ingeniería crítica interna y convertir un
parte de su fuerza laboral a esta nueva cadena de valor mientras que internamente
La fabricación de motores de combustión (ICE) se está eliminando gradualmente.Por ejemplo, General Motors (GM) anunció recientemente una alianza
con GE para crear una cadena de suministro regional para materiales como
acero eléctrico. Al asociarse con fabricantes de acero,
Los fabricantes de automóviles podrán impulsar continuamente el rango operativo de
sus vehículos con grados NOES optimizados para sus necesidades. - Ingeniería de materiales reflexiva e impresión
desarrollo de especificaciones: OEM que optan por no asociarse
con las acerías puede ser necesario repensar cómo las especificaciones de materiales
Son desarrollados. Hoy en día, ese enfoque se centra principalmente en optimizar
rendimiento del motor, no la mitigación de riesgos de la cadena de suministro. Esto resulta
en situaciones en las que los OEM solo pueden comprar acero de una planta en
el mundo porque es el único proveedor que es capaz.
¿Podría esta posible crisis de capacidad afectar a los fabricantes de equipos originales?
unidad de electrificación?
Esta posible escasez podría afectar gravemente a los fabricantes de equipos originales.
planes de electrificación si esto no se aborda agregando más
capacidad e inversión en nueva capacidad. Si bien medidas como la asignación de "capacidad de cambio" (capacidad de fabricación que puede
adaptarse a una combinación de productos más amplia sin una intervención importante para
configuración o proceso de la línea de producción), modificando el núcleo del motor
diseños para reducir el uso de materiales, adoptando diferentes materiales, y
la integración de las cadenas de suministro puede aliviar los riesgos de la cadena de suministro de NOES para
OEM en el corto plazo, aumentando la capacidad de producción adicional
es la única medida para corregir el desequilibrio estructural entre
capacidad y el gran aumento de la demanda de acero eléctrico.
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Prateek Biswas, analista sénior, cadena de suministro y tecnología, IHS
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- Fuente: http://ihsmarkit.com/research-analysis/electrical-steel-another-temporary-supply-chain-shortage.html
