La construcción de gigafábricas a la velocidad de la luz

La construcción de gigafábricas avanza a una velocidad vertiginosa: mientras que la mayoría de las construcciones toman años para finalizarse, una fábrica de baterías de iones de litio puede construirse en tan solo algunos meses.

La palabra gigafábrica, acuñada por el fundador de Tesla, Elon Musk, viene de giga, la unidad de medición de miles de millones. Se refiere a las fábricas que producen baterías para vehículos eléctricos (EV por sus siglas en inglés), como la Gigafábrica 4 de Tesla, que está en construcción en Alemania. Para hacer que disminuya el precio de los EV, lo más fácil es ahorrar en la producción de baterías.

“La fabricación y el diseño de estas baterías y sus celdas cuesta miles de millones de dólares”, explica Stefan Reindl, CEO del IfA, un instituto de investigación automotriz alemán, en una entrevista con el diario Spiegel Online. “Por esa razón los fabricantes deben producir tantas unidades como sea posible por cada centavo gastado”. Los fabricantes, por lo tanto, deben fabricar baterías de EV en gigavatios hora, en lugar de kilovatios o megavatios hora. Es una tarea colosal.

A fin de responder a la demanda global de vehículos alimentados por baterías, gran cantidad de gigafábricas están siendo construidas. En la actualidad, por ejemplo, existen más de 20 gigafábricas en Europa.

Tan solo en Alemania, Volkswagen y Northvolt están construyendo una fábrica de baterías de iones de litio en Salzgitter, una ciudad del norte del país. La empresa china de altas tecnologías, Svolt, eligió el estado del Sarre, al suroeste del país, para ubicar su producción. Tesla y otras empresas están construyendo plantas en Berlín-Brandemburgo, en la región del noreste. El Öko-Institut, una institución de investigación y consultoría alemana, pronostica que la demanda llegará a las 220 gigafábricas tan pronto como el 2050.

Dado que los costos de transporte y almacenamiento de baterías son sumamente elevados, los expertos siempre buscan ubicaciones cerca de las plantas de fabricación automotriz a la hora de decidir dónde construir las fábricas de baterías. Las competencias de los ingenieros, que son muy numerosos cerca de las plantas de fabricación en Alemania, son una excelente base para construir y gestionar las fábricas de baterías. Los altos niveles de financiación gubernamental también estimulan el sector de las baterías.

Estas condiciones, además de la ubicación central que ocupa Alemania en Europa, ofrecen a los fabricantes muchas razones para invertir en el país.

La palabra gigafábrica está de moda, para referirse no solo a las fábricas de baterías Tesla sino a todos los demás fabricantes e incluso a todas las fábricas de EV. Este término se utiliza para todos los aspectos de esta industria eléctrica que está causando mucho revuelo.

La velocidad a la que se están construyendo estas fábricas está suscitando mucho interés. Mientras que la construcción de otros edificios toma años, la de las gigafábricas solo dura unos meses. En ese sentido, Elon Musk es pionero. Está marcando el paso no solo para la industria automotriz sino también la industria de la construcción. Musk planea que la Gigafábrica 4 de Tesla en Berlín-Brandemburgo sea la fábrica que se ha construido más rápido en el mundo entero. La construcción empezó en julio de 2020, con planes de finalización este año.

Una gran cantidad de constructoras alemanas están participando en el proyecto de la Gigafábrica 4 de Tesla, incluida GOLDBECK, una empresa inmobiliaria y de construcción. GOLDBECK construye estacionamientos, instalaciones de logística y oficinas de empresas de fama mundial, como BMW, Siemens o la empresa de dulces Haribo. También construye escuelas y edificios residenciales.

El proyecto más reciente de la empresa es la Gigafábrica 4 de Tesla. Jörg Strohmeier, el director general de GOLDBECK International, llevó a cabo en persona las negociaciones con Musk y su equipo. Tal vez haya ayudado que Strohmeier también creció en Sudáfrica, cerca del lugar donde nació Musk.

“Musk marcó una tendencia en 2019, cuando anunció públicamente que quería construir la Gigafábrica 4 en Alemania más rápido que la Gigafábrica 3 de Shanghái”, explica Strohmeier. Para poder responder a esta exigencia era necesario usar la planificación digital y la prefabricación, dos áreas de especialidad de GOLDBECK. “La única manera en que podemos crear instalaciones de producción de semejante tamaño en tan poco tiempo es gracias a la utilización de componentes estandarizados y producción de series escalables”, indica.

Para GOLDBECK, la construcción es como un producto, perspectiva que comparte con la industria automotriz. Los fabricantes de automóviles suelen fabricarlos dentro de un plazo determinado, salvo que haya retrasos inesperados. GOLDBECK espera el mismo desempeño en una obra de construcción. Los elementos esenciales son prefabricados y lo único que hay que hacer en ella es ensamblarlos. Otro factor detrás de la rapidez de construcción es el diseño de la gigafábrica como edificio multifuncional y no como fábrica built-to-suit. “Algún día, tal vez construyan cohetes en vez de vehículos eléctricos”, bromea Strohmeier. “En esta fábrica podrían hacerlo sin ningún problema”.

GOLDBECK también utiliza un proceso de planificación digitalizado y automatizado que incluye compartir información utilizando un modelo BIM (Building Information Modeling) basado en la nube en Autodesk BIM 360. “La diferencia horaria transatlántica haría que la planificación a tal velocidad sea impensable a no ser por las herramientas digitales”, explica Strohmeier, quien confiesa que cuando empezó la pandemia en 2020, treinta ingenieros de Tesla tuvieron que salir de Alemania de la noche a la mañana para trabajar desde Estados Unidos. Strohmeier está convencido de que la tecnologías digitales pueden reducir en una tercera parte el tiempo que se necesita para construir una gigafábrica.

Se necesitan a muchas personas para ejecutar un proyecto de construcción a gran escala como una gigafábrica. “Esto significa que cada equipo depende muchísimo de todos los demás, sobre todo en la coordinación de planificación y procesos”, explica Johann Braun, miembro de la junta de supervisión y encargado de la División Central de Construcción de Edificios del gigante de la construcción alemán Max Bögl. “Cada persona involucrada en el proyecto debe asegurarse de que la información esté actualizada en toda la cadena de valor”.

Braun da por sentado que los empleados tienen que pasar las dos terceras partes de su jornada de trabajo recopilando y actualizando información. Este tiempo podría invertirse mejor en trabajo para mejorar la calidad. “Para reducir esta pérdida de tiempo utilizamos BIM como fuente clave de información”, indica Braun. “En cuanto empezamos a planificar creamos un gemelo digital de nuestro proyecto de construcción y después vamos añadiéndole la información relevante al proyecto”.

Al brindar un punto de acceso central para el modelo de datos de construcción, todos los que participan en el proyecto pueden revisar su estatus en cualquier momento, independientemente del continente o el huso horario en el que estén. “Los datos del modelo también se usan para verificar el equipo como las máquinas de soldadura de mallas y las dobladoras de refuerzos en nuestras instalaciones de producción”, dice Braun. Gracias a los procesos de trabajo basados en la nube y a un enfoque de construcción industrializada Max Bögl puede ejecutar su proyectos de construcción de manera rápida, eficaz y económica.

Por su parte, el despacho de arquitectos Kohlbecker Gesamtplan, una empresa subcontratada para la construcción de la Gigafábrica 4 de Tesla, sigue una estrategia digital similar. “Tesla tiene una comprensión clara y avanzada de la Industria 4.0”, explica Andreas Tomaschewski, director del área digital de Kohlbecker. “Por esa razón la fábrica tiene que construirse utilizando métodos de construcción digitalizados, en red y de vanguardia para estar a la altura”.

Kohlbecker trabaja en la nube utilizando BIM 360, que Tomaschewski describe como “una manera de comunicarse rápida y precisa” y un paso revolucionario para una mejor cooperación entre todas las partes implicadas en el proyecto. “La relación exclusiva entre el cliente y el contratista ha desaparecido”, explica Benedikt Gondolf, encargado de sucursales en Kohlbecker. “Se trata cada vez más de trabajo de equipo en todos los niveles ya que todos trabajan en el mismo modelo”.

Kohlbecker tiene experiencia construyendo fábricas tanto de ensamblaje de baterías como de fabricación de componentes de baterías. La empresa participó en la planificación de dos fábricas de baterías Mercedes-Benz y la fábrica BASF de materiales catódicos para la producción de baterías. GOLDBECK también es experto reconocido en fabricación de baterías y contratista del grupo chino CATL y de la fábrica de furgonetas eléctricas de Volkswagen en Hannover, Alemania.

Como experto en construcción modular, Braun entiende la tarea colosal que representa la construcción de una gigafábrica. Explica que la cantidad necesaria de piezas de concreto prefabricado es mucho mayor que en una “fábrica normal”. Las columnas de concreto prefabricadas en una fábrica normal pesan unas 10 toneladas cada una, mientras que cada columna de una gigafábrica puede pesar unas 70 toneladas.

No es de sorprenderse que las constructoras estén recibiendo consultas de los responsables de diseño de las empresas automotrices líder en Alemania. Una de las primeras cosas que preguntan es cómo se puede construir una gigafábrica en tan solo unos cuantos meses. La respuesta es sencilla: prefabricación y planificación digital.