Исследования в Соединенных Штатах показывают, что литий-ионные батареи, которые доминируют на рынке, могут препятствовать другим технологиям хранения энергии.

«Блокировка технологий будет рискованной», - сказал Уильям Бонвиллиан, один из авторов исследования и бывший директор вашингтонского офиса Массачусетского технологического института, на недавнем мероприятии, организованном Фондом информационных технологий и инноваций.

Бонвиллиан сказал, что доминирование на рынке литий-ионных батарей может помешать внедрению технологий хранения энергии, которые разряжаются в течение более длительных периодов времени. «Некоторые технологические исследования, которые могут улучшить накопление энергии, могут застопориться», - сказал он.

Техническая блокировка возникает, когда этот доминирующий дизайн хранилища предлагает альтернативы, выполняющие ту же функцию. Это может быть выгодно, поскольку ускоряет процесс инноваций и снижает стоимость доминирующей технологии накопления энергии, тем самым расширяя внедрение. Именно это произошло с разработкой литий-ионных аккумуляторов.

Согласно недавнему отчету GTMResearch, в четвертом квартале 2017 года на литий-ионные батареи приходилось 98,8% рынка накопителей энергии в США, что сделало эту технологию лидером рынка 13 квартал подряд. В другом недавнем отчете GTM прогнозировалось, что к 2022 году цены на системы хранения будут падать на 8% в год.

Риск технической блокировки

С другой стороны, техническая блокировка сопряжена с некоторыми рисками. Один из рисков состоит в том, что рынки становятся слишком концентрированными. В докладе говорится, что более тревожный риск заключается в том, что технологические инновации, которые могут улучшить конструкции с накопителями энергии, застопорятся и никогда не станут полностью зрелыми.

Литий-ионные батареи подходят для электромобилей и электронной продукции, но не обязательно идеальны для электросетей, говорят авторы отчета. Это может помешать внедрению альтернативных технологий хранения энергии, которые могут иметь более длительное время разряда, более длительный срок службы и большую оптимизацию.

Дэвид Харт - старший научный сотрудник фонда информационных технологий и инноваций и один из авторов исследования. Он отмечает, что уже есть два знака. «Преимущества литий-ионных аккумуляторов затрудняют внедрение альтернативных технологий хранения энергии, и компании мирового масштаба расширяют производство литий-ионных аккумуляторов». - сказал Харт. Согласно отчету, пять крупнейших мировых производителей литий-ионных аккумуляторов планируют утроить производство к 2020 году.

Солнечные батареи имеют аналогичную модель развития. Производители солнечной энергии увеличили производство фотоэлектрических панелей, оказывая давление на производителей альтернативных солнечных технологий и даже вытесняя их с рынка.

В апреле 2017 года два американских производителя солнечных батарей, Suniva и SolarWorld, подали жалобу в Комиссию по международной торговле США (ITC) на такую торговую практику. В январе комиссия объявила 30-процентный тариф на иностранные фотоэлектрические панели.

«Возникли некоторые проблемы, - сказал Харт. «наши конкуренты играют по разным правилам». Это относится к увеличению производственной мощности литий-ионных батарей в некоторых странах. «США не очень хорошо с этим справляются, и это ставит компании в невыгодное положение с точки зрения конкуренции», - сказал он.

Риски литий-ионных батарей

Кроме того, много денег было потрачено на расширение проектов по производству литий-ионных аккумуляторов, что усилило давление на конкурентов, заставляя их конкурировать только по цене. Кривая стоимости литий-ионных аккумуляторов является суммой различных других приложений, но в основном она используется в электромобилях и электронных продуктах, поэтому она не точно отражает стоимость литий-ионных аккумуляторов для практических применений.

Стоимость литий-ионных аккумуляторов для коммунальных предприятий имеет некоторые уникальные характеристики, которые не полностью отражены во многих прогнозах кривых затрат на литий-ионные аккумуляторы, - сказал Дэвид Брэдвелл, соучредитель и старший вице-президент по коммерциализации и главный технический директор компании Ambri, занимающейся жидкостью. производитель проточной батареи.

Г-н Брэдвелл отмечает, что литий-ионные батареи также уязвимы для рисков, связанных с сырьем, потому что в них используется кобальт, цена которого недавно выросла вдвое. В качестве альтернативы также можно использовать никель, но компромисс будет заключаться в сокращении срока службы литий-ионных батарей. «Это нормально для электромобилей, но не применимо к сетевым приложениям», - сказал Брэдуэлл.

Другие технологии хранения энергии

В исследовательской работе Массачусетского технологического института упоминаются многие типы технологий аккумулирования энергии, такие как аккумулирование энергии сжатым воздухом и накопление кинетической энергии, но основным конкурентом литий-ионных аккумуляторов является технология жидкостных аккумуляторов.

Батареи с жидкостным потоком накапливают и генерируют ток за счет обмена электролитов. В отличие от литий-ионных батарей, жидкостные батареи могут заряжаться и разряжаться практически бесконечно. Регулируя размер контейнеров, в которых хранятся электролиты, проточные батареи могут расширяться и сжиматься легче, чем литий-ионные батареи, в соответствии с требованиями к разрядке.

Однако, в отличие от литий-ионных батарей, различные жидкостные батареи по-прежнему находятся в острой технологической конкуренции. Эффективность возврата проточной ячейки намного ниже, чем у литий-ионной ячейки из-за паразитной нагрузки насоса, необходимой для перемещения электролита между ячейками. Однако главное преимущество жидкостных батарей состоит в том, что они обеспечивают более длительную разрядку за счет увеличения емкости накопителя электролита. Тем не менее, жидкостные батареи изо всех сил пытались завоевать широкое признание на рынке.

«Это определенно тяжелая битва». Пол Феррера, менеджер по развитию компании PrimusPower, производителя жидкостных батарей. Он отмечает, что литий-ионные батареи, которые могут разряжаться до четырех часов, адаптируются к сетевым приложениям. По его словам, жидкостные батареи являются более жизнеспособным вариантом для многих приложений, таких как переключение подстанций или переключение энергии с пика солнечной генерации на вечерний подъем.

«Самым большим преимуществом жидкостных батарей является низкая стоимость сырья». - сказал Феррера. PrimusPower снизила стоимость сырья для своей цинк-бромной проточной батареи с 50 до 60 долларов за кВт · ч, по сравнению с примерно 125 до 150 долларов за кВт · ч для литий-ионных аккумуляторов.

Поскольку технология жидкостных батарей Primus не требует ионообменной мембраны и может использовать один контур потока для замены электролита, Феррера утверждает, что уникальные жидкостные батареи сопоставимы по стоимости с литий-ионными батареями. «Наши жидкостные батареи могут конкурировать по цене с литий-ионными батареями». Он сказал.

Преимущество процесса

Феррера считает, что по мере того, как производство в будущем станет более эффективным, технология жидкостных батарей быстро обгонит литий-ионные батареи по стоимости. По его словам, проточные батареи не снижают коэффициент использования и не уменьшают потребность в замене батарей или стоимость строительных проектов, тем самым снижая стоимость проектов по хранению энергии в течение всего срока службы.

Феррера сказал, что жидкостная аккумуляторная батарея особенно подходит для проектов, призванных помочь решить проблему «кривой утки», поскольку она может сохранять большое количество энергии в течение дня и высвобождать ее до предела в часы пик ночью. «Наша проточная батарея идеально подходит для утиных поворотов», - сказал он. «он может выполнять 100-процентную разрядку и бесконечные циклы».

Но Феррера признает, что литий-ионные аккумуляторы имеют некоторые преимущества с точки зрения положения на рынке, что этой технологии уже 30 или 40 лет, и что многие компании имеют большие балансы и могут выдерживать отрицательную рентабельность. «Нашей компании всего девять лет, но мы думаем, что рынок систем хранения достаточно велик». - сказал Феррера.

Он сказал, что литий-ионные аккумуляторы по-прежнему будут лидером на краткосрочном рынке и на рынке мобильной связи и по-прежнему будут представлять интерес для клиентов с ограниченным пространством и плотностью мощности. Но все большее количество коммунальных предприятий начинают понимать преимущества жидкостных батарей для длительного хранения.

Феррера сказал, что PrimusPower переходит от демонстрационных проектов к коммерческому производству. «Мы запустили несколько коммерческих проектов, от пяти до восьми за квартал», - сказал он.

Primus, компания, которая также получает государственное финансирование, и авторы доклада Массачусетского технологического института хотели бы видеть больше усилий для поощрения развития разнообразия в технологиях хранения энергии. В документе содержится несколько рекомендаций для политиков, таких как расширение финансирования исследований и разработок, предоставление налоговых льгот для хранения энергии с упором на новые технологии и работа с международными союзниками по борьбе с недобросовестной торговой практикой.

Агентство передовых исследовательских проектов министерства энергетики США (ARP) объявило о долгосрочной программе хранения энергии стоимостью 30 миллионов долларов, которая предусматривает создание хранилищ на 10-100 часов.

По словам Харта, создание нишевого рынка создает платформу для роста. Например, он приводит создание солнечной ниши.

Несколько лет назад энергия ветра была доминирующей технологией возобновляемых источников энергии. Подобно тому, как многие штаты развернули солнечные проекты для поощрения развития солнечной энергии, штаты могут создать поле для зрелых технологий хранения энергии, а не для зрелых технологий. «Я верю в роль спроса, но иногда его нужно уравновешивать», - сказал Харт.

Страница содержит содержимое машинного перевода.