Una variedad de fuerzas están promoviendo la reindustrialización de Estados Unidos. Preocupadas por la fragilidad de las largas cadenas de suministro, algunas empresas están reinvirtiendo en la producción estadounidense. Están habilitados por el apoyo gubernamental que va desde subsidios fiscales para la inversión de capital hasta el apoyo activo a industrias estratégicas que mantendrán a Estados Unidos en la frontera tecnológica o que se relacionan estrechamente con la seguridad nacional.
La expansión de la manufactura en Estados Unidos inevitablemente plantea interrogantes para la política energética. La seguridad energética, la resiliencia y la asequibilidad son factores importantes para la competitividad empresarial, y cada uno influye en cómo y dónde las empresas ubican sus instalaciones de fabricación. Las empresas también se están centrando en sus huellas de emisiones, ya que la intensidad del carbono afecta la contabilidad de emisiones corporativas y afectará el comercio global de productos manufacturados debido a la implementación de ajustes fronterizos en Europa y otros lugares.
El papel del gas natural en la relocalización del sector manufacturero es una consideración importante para los responsables de la formulación de políticas. El gas suministró el 43 por ciento de la energía estadounidense en 2023, y la expansión del gas en el sector energético durante los últimos 20 años ha ayudado a reducir las emisiones, expandir las energías renovables y bajar los precios. Mientras los formuladores de políticas consideran cómo abordar las emisiones y al mismo tiempo aumentar el suministro de energía para industrias estratégicas, deben decidir marcos para el gas natural.
Para sondear estas cuestiones, este documento examina los requisitos energéticos de algunos sectores manufactureros clave y sus implicaciones en materia de emisiones, evalúa el papel del gas natural en el apoyo a la fabricación estratégica y analiza la competitividad de la industria manufacturera estadounidense desde una perspectiva de intensidad de carbono. Este documento presenta los hallazgos clave de la investigación del CSIS (incluidos los de una encuesta bibliográfica, análisis de datos, talleres y entrevistas con partes interesadas) y recomendaciones de políticas sobre cómo Estados Unidos puede mantener la competitividad mientras promueve la descarbonización.
Fabricación de Reshoring
Desde 2020, las inversiones en nuevas instalaciones de fabricación se han acelerado en Estados Unidos, impulsadas por dos sectores clave: semiconductores y vehículos eléctricos (EV). Sorprendentemente, el gasto real en la construcción de instalaciones de fabricación de ordenadores y productos eléctricos, incluida la fabricación de semiconductores y baterías para vehículos eléctricos, casi se ha cuadriplicado desde principios de 2022. En abril de 2024, los anuncios de proyectos alcanzaron los 367.900 millones de dólares para la fabricación de semiconductores y los 84.400 millones de dólares para la fabricación de vehículos eléctricos.1 Estos Las industrias representan ahora casi el 60 por ciento de toda la inversión manufacturera en Estados Unidos.
Tanto los imperativos estratégicos como los del mercado están impulsando estas inversiones. Los fabricantes de chips pretenden diversificar las cadenas de suministro más allá del este de Asia y acercarse al mercado estadounidense, mientras que los fabricantes de automóviles y sus proveedores están invirtiendo para satisfacer la creciente demanda. El apoyo del gobierno federal, impulsado por la Ley de Creación de Incentivos Útiles para Producir Semiconductores (CHIPS) y la Ley de Ciencia y la Ley de Reducción de la Inflación, está acelerando estas tendencias. Las vulnerabilidades de la cadena de suministro de semiconductores aumentan los riesgos económicos y de seguridad nacional, mientras que relocalizar y desviar la cadena de suministro de baterías para vehículos eléctricos ayuda a avanzar en los esfuerzos de descarbonización del país y respalda las demandas tácticas y operativas del ejército estadounidense.
La administración Biden apunta a que Estados Unidos produzca el 20 por ciento de los chips lógicos de vanguardia a nivel mundial y que los vehículos eléctricos representen el 50 por ciento de las ventas de vehículos nuevos para 2030. Teniendo en cuenta las incertidumbres en las ventas futuras y las cadenas de valor, los pronósticos sobre la capacidad de fabricación de baterías varían. ampliamente. El Grupo Rhodium estima que si se realizan todas las inversiones anunciadas desde 2018, se crearían entre 1.062 y 1.288 gigavatios hora (GWh) de capacidad de producción nacional de células y módulos en 2030. Benchmark Mineral Intelligence pronostica una capacidad más modesta de producción de baterías nacionales de 588 GWh en 2030.
Energía y Manufactura
Históricamente, el consumo de energía de los sectores de semiconductores y vehículos eléctricos en Estados Unidos es una pequeña fracción del consumo total de energía del sector manufacturero estadounidense. Según datos de la Administración de Información Energética (EIA) de EE. UU. de 2018, el consumo de energía en los sectores de semiconductores y vehículos eléctricos es mucho menor que en sectores como el químico y el refinado de petróleo. Sin embargo, tales comparaciones son anteriores a la política activa de Estados Unidos para la relocalización y podrían cambiar a medida que estos sectores crezcan en importancia.
Los datos públicos sobre el consumo de energía de los sectores de semiconductores y vehículos eléctricos son escasos porque las nuevas instalaciones recién se anuncian y construyen ahora y el uso previsto de energía es comercialmente sensible. El promedio de datos derivado de múltiples artículos analizados por el CSIS sugiere la necesidad de 44 kilovatios-hora (kWh) de consumo de energía promedio para producir 1 kWh de capacidad de batería para vehículos eléctricos.2 A esa intensidad, los 1000 GWh de capacidad potencial de fabricación de baterías pronosticados para 2030 requeriría 44.000 GWh de consumo de energía, o aproximadamente 150 billones de unidades térmicas británicas (Btu). Sin embargo, las estimaciones del uso de energía varían entre los estudios debido a los diferentes métodos y fuentes de datos. Muchos se basan en datos que tienen más de una década y que probablemente difieren del uso actual, dado el crecimiento de la industria y las mejoras en la eficiencia.
Mientras tanto, según un documento regulatorio de 2021, se estima que un nuevo sitio de fabricación de Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) en Arizona utilizará 1.200 megavatios (MW), lo que al 99 por ciento de su capacidad equivaldría a unos 30 billones de Btu. Esto equivale aproximadamente a la producción máxima de energía de un reactor nuclear Westinghouse AP1000 o a una décima parte de la capacidad instalada de las plantas de ciclo combinado de gas natural en Arizona.
A pesar de la escasez de estimaciones autorizadas sobre el uso de energía, tanto los objetivos de la administración como los 452.300 millones de dólares (reales y planificados) invertidos en los sectores de fabricación de semiconductores y vehículos eléctricos combinados hasta abril de 2024 sugieren un crecimiento significativo de la demanda de energía. Además, se espera que la expansión de la manufactura estratégica induzca una demanda adicional de energía en otros sectores, como la producción de acero y aluminio. Incluso con avances en la eficiencia en los procesos de fabricación, el aumento de la demanda procedente de la relocalización se producirá al mismo tiempo que un pronunciado crecimiento de la carga a nivel nacional, lo que creará riesgos en el suministro de energía.
Además, las proyecciones para los próximos 10 años ya apuntan a un crecimiento de la electricidad mayor que en cualquier otro momento de la última década, incluido un crecimiento de la demanda máxima en verano de 79 gigavatios (GW) y un crecimiento de la demanda máxima en invierno de 91 GW, según el Norte. Corporación Estadounidense de Confiabilidad Eléctrica (NERC).
Gas Natural y Manufactura
En las últimas décadas, el papel del gas natural en la economía estadounidense ha aumentado dramáticamente. Gracias a la producción de esquisto, la producción de gas seco de Estados Unidos ha aumentado de 18 billones de pies cúbicos (Tcf) en 2005 a 38 Tcf en 2023, y el consumo aumentó de 22 Tcf a 33 Tcf durante el mismo período. Durante la mayor parte de ese período, el precio del gas natural Henry Hub ha estado por debajo de $5 por millón de Btu (MMBtu), aliviando el costo de un mayor consumo en toda la economía.
Los bajos precios de la energía están asociados con la competitividad manufacturera. En general, los estudios económicos encuentran un pequeño efecto positivo en la producción manufacturera y el empleo debido a los menores precios del gas permitidos por la producción estadounidense. Un documento de trabajo para la Reserva Federal publicado por primera vez en 2014 encontró que la disminución de los precios del gas natural entre 2006 y 2013 contribuyó a un aumento de la producción manufacturera de entre un 2 y un 3 por ciento en todo el sector manufacturero. El aumento parece ser mayor en los sectores que consumen más energía, como la producción de fertilizantes. Un estudio similar publicado en 2021 encontró efectos aproximadamente similares, verificando una mayor cantidad de literatura producida mientras tanto.
Los actores de la industria esperan que el gas natural siga desempeñando un papel clave para satisfacer la creciente demanda energética. En la evaluación de confiabilidad a largo plazo más reciente, publicada en 2023, NERC considera que el gas natural seguirá siendo un “recurso crítico” para el suministro de energía eléctrica de Estados Unidos en muchas áreas. Especialmente en invierno, las centrales eléctricas de gas natural proporcionarán “atributos de confiabilidad necesarios. . . a medida que los generadores tradicionales se retiran y los recursos renovables basados en inversores ocupan su lugar en la combinación de recursos”. Goldman Sachs espera que el gas natural cubra alrededor del 60 por ciento del crecimiento de carga adicional proveniente de la expansión de los centros de datos y la inteligencia artificial.
Las empresas de servicios públicos en los estados que atraen inversiones manufactureras están revalorizando el gas natural en la planificación de recursos. Arizona es uno de los principales estados de destino para inversiones reales y planificadas tanto en baterías para vehículos eléctricos ($3.7 mil millones) como en fabricación de semiconductores ($100.7 mil millones).3 Una de las principales empresas de servicios públicos del estado, Arizona Public Service (APS), proyecta las necesidades energéticas. hasta 2038 en su territorio de servicio aumentará un 3,7 por ciento anual a 23.700 GWh: alrededor del 55 por ciento de las expansiones de los centros de datos y el 24 por ciento de las grandes actividades industriales (incluida la gestión del lado de la demanda y las ganancias de eficiencia). Este crecimiento proyectado se traduce en alrededor de 3.400 MW de capacidad necesaria en los próximos 15 años. Particularmente a la luz de su salida planificada de la generación a carbón en 2031, APS considera el gas natural (incluidas las turbinas de combustión de gas natural con capacidad de hidrógeno) como un medio para garantizar la confiabilidad y al mismo tiempo expandir las energías renovables y los recursos de almacenamiento de energía.
La historia en Georgia es similar. Una expansión económica masiva desde enero de 2022 llevó a Georgia Power a presentar una actualización de su plan integrado de recursos (IRP) para 2022 en octubre de 2023. La empresa de servicios públicos proyecta un crecimiento de la carga eléctrica de 6.600 MW hasta 2030-2031, que es aproximadamente 17 veces mayor de lo que esperaba. previsto en su PIR de 2022. Durante la primera mitad de 2023, el sector manufacturero (incluido el solar, los vehículos eléctricos y el aeroespacial) lideró el crecimiento económico del estado, representando el 67 por ciento de la creación de empleo y el 81 por ciento de la inversión de capital. Georgia Power considera que el gas natural es crucial para una transición rentable y confiable hacia una economía baja en carbono, complementando los recursos de almacenamiento de energía que tienen una duración limitada.
