Tutti parlano di un nuovo studio che delinea come il costo delle batterie agli ioni di litio per l'accumulo di energia stazionaria sia diminuito del 97% dagli anni '1990. È un risultato straordinario, ma sarebbe un errore lasciare che la conversazione si fermi qui. Il nuovo studio non è un esercizio di cheerleader. Invece, è un avvertimento contro il mettere troppe uova in un paniere tecnologico e un argomento per continuare a esplorare nuove sostanze chimiche e materiali.
Cosa c'è di male in un calo del 97% nel costo delle batterie agli ioni di litio?
Non è un segreto che il costo delle batterie agli ioni di litio sia sceso a picco. Il nuovo studio sonda le forze effettivamente all'opera dietro il calo dei costi, con un focus sul lato manifatturiero.
Finora queste forze non sono state completamente comprese, per non parlare di conferma, dal punto di vista dei dati. Lo studio implementa un nuovo quadro di modellizzazione quantitativa per gettare nuova luce sull'argomento, prendendo in prestito da un concetto utilizzato per studiare la tecnologia energetica.
Considerando la rapida crescita del mercato dei veicoli elettrici e dell'accumulo di energia stazionaria, si è tentati di presumere che le economie di scala siano state il fattore più importante. Dopotutto, le principali case automobilistiche e le parti interessate allo stoccaggio di energia hanno stimolato il mercato delle batterie agli ioni di litio e i produttori hanno soddisfatto la domanda con fabbriche di batterie più grandi e più veloci.
Più batterie, più rapidamente... o no
Identificare i fattori principali alla base del costo delle batterie agli ioni di litio aiuterebbe i CEO a orientare i dollari del settore privato in una direzione più efficiente per gli investimenti futuri.
Considerando l'urgenza dell'azione per il clima, il nuovo studio potrebbe anche aiutare i responsabili politici del governo a indirizzare trilioni di finanziamenti dei contribuenti per accelerare la produzione di batterie agli ioni di litio.
Oppure no, a seconda dei casi. Se le economie di scala sono il fattore principale nel calo dei costi, la soluzione è semplicemente aumentare il volume e il ritmo di produzione delle batterie. Anche lavorare in modo più efficiente lungo tutta la catena di fornitura delle batterie sarebbe d'aiuto.
Tuttavia, il nuovo studio è giunto a una conclusione diversa. Gli autori notano che le economie di scala hanno svolto un ruolo importante, ma attribuiscono la maggior parte del calo dei costi durante il periodo tra la fine degli anni '1990 e l'inizio degli anni 2010 al miglioramento della densità di carica delle celle.
In altre parole, la scienza.
Ma cosa significa tutto questo?
Puoi ottenere lo studio completo, in dettagli estremamente precisi, dal giornale open source della Royal Chemistry Society Scienze energetiche e ambientali sotto il titolo, "Determinanti di diminuzione dei costi della tecnologia delle batterie agli ioni di litio,"Scritto da
"Troviamo che la quota maggiore di variazione dei costi è stata determinata dalla ricerca e sviluppo pubblici e privati, che stimiamo abbiano contribuito per la maggior parte alla riduzione dei costi osservata, con un contributo inferiore dalle economie di scala", spiegano.
“I nostri risultati indicano che la diversità chimica accessibile alle tecnologie agli ioni di litio potrebbe aiutare a spiegare il loro rapido miglioramento. Inoltre, i nostri risultati suggeriscono che, date politiche e investimenti appropriati, questa diversità potrebbe presentare opportunità per migliorare e ridurre ulteriormente i costi delle tecnologie di stoccaggio elettrochimico", aggiungono.
"Tuttavia, potrebbe essere necessaria una politica pubblica per evitare il lock-in prematuro, che può derivare dalle forze di mercato che favoriscono le tecnologie esistenti", concludono (il corsivo è mio).
Bingo!
Cosa potrebbe esserci di meglio di un calo del 97% del costo delle batterie agli ioni di litio?
Tutto sommato, lo studio sostiene la necessità di continuare a incrementare gli investimenti nella ricerca e nello sviluppo delle batterie, che si tratti di ioni di litio o di una nuova chimica, come strategia più efficace per continuare a ridurre il costo dell'accumulo di energia a batteria.
Gli autori individuano anche aree di interesse particolarmente significative. Secondo i loro modelli, circa il 23% del calo dei costi può essere attribuito a un aumento della capacità di carica del catodo, che è quasi raddoppiata.
"Questo quasi raddoppio è la conseguenza di molti miglioramenti, inclusi aumenti sia della carica specifica reversibile che della capacità di densità di carica dei materiali elettrodici attivi, che sono stati un obiettivo significativo degli sforzi di ricerca e sviluppo", scrivono.
Gli autori notano che anche i miglioramenti nei processi di produzione hanno fatto la differenza, insieme alle curve di apprendimento e ad altri fattori.
Stoccaggio di energia sostenibile: non è solo la batteria
Lo studio si concentra come un laser sul costo della produzione di batterie agli ioni di litio in passato, ma devono essere affrontate anche altre questioni politiche se le batterie agli ioni di litio sono destinate a dominare il futuro.
L'approvvigionamento del litio per le batterie agli ioni di litio può essere un incubo per l'ambiente e per i diritti umani se non regolato correttamente. Qui negli Stati Uniti, estrazione del litio sta anche scontrandosi con le culture indigene. Metodi alternativi di approvvigionamento del litio a basso impatto sono in fase di sviluppo, ma la piena commercializzazione è lontana anni.
Il riciclaggio delle batterie agli ioni di litio sarà un altro osso duro. Per anni, l'industria globale del riciclaggio delle batterie si è occupata delle batterie ricaricabili utilizzate per i dispositivi nella gamma da piccole a minuscole. Riorganizzare e ampliare le infrastrutture per l'industria automobilistica e dello stoccaggio di energia su larga scala sarà un'impresa enorme. Comunque, il costo della regolamentazione l'industria globale del riciclaggio potrebbe consumare guadagni nei costi di produzione.
La probabilità che i produttori di batterie agli ioni di litio siano chiamati a rendere conto dei costi del ciclo di vita è in aumento e ciò potrebbe attenuare l'impatto di eventuali futuri cali dei costi di produzione. L'economia globale si sta muovendo verso un modello dalla culla alla tomba in cui gli impatti di approvvigionamento, smaltimento e riciclaggio svolgono un ruolo più significativo rispetto al passato.
I produttori e gli ingegneri industriali stanno iniziando a considerare gli impatti del ciclo di vita nella progettazione dei prodotti, in parte in risposta alla domanda dei consumatori. Applicato al campo dell'accumulo di energia delle batterie, ciò significa che le nuove sostanze chimiche devono dimostrare un approccio più olistico alla sostenibilità anche mentre i costi continuano a diminuire.
Quali sono le prospettive per le batterie agli ioni di litio?
La nuova enfasi sugli impatti del ciclo di vita aiuta a costruire il caso di ricerca e sviluppo realizzato da Ziegler, Song e Trancik.
"La diversità chimica disponibile per l'accumulo di energia elettrochimica può fornire un'opportunità per limitare il lock-in", scrivono. "Il gran numero di opzioni accessibili alle tecnologie di stoccaggio elettrochimico aumenta la probabilità che le tecnologie agli ioni di litio non siano l'opzione ottimale per ogni applicazione".
Sostengono che l'equilibrio del sostegno alla ricerca e sviluppo con le politiche di mercato ha funzionato per le batterie agli ioni di litio e potrebbe fare lo stesso per le tecnologie emergenti nell'area della tecnologia di stoccaggio dell'energia stazionaria.
"Garantire che gli investimenti nella ricerca sullo stoccaggio dell'energia apprezzino il potenziale di questa diversità e non siano applicati solo alle tecnologie con i costi più bassi oggi, potrebbe aiutare a evitare il lock-in prematuro", sottolineano.
Poiché l'argomento è l'accumulo di energia stazionario, vale la pena ricordare che la nuova chimica dell'accumulo di energia a batteria non è l'unica opzione che emerge. Opzioni meccaniche, come sistemi di accumulo di energia a gravità, stanno anche cominciando ad emergere insieme concentrazione di energia solare e altri sistemi termici.
Potrebbe esserci anche un posto per gli umili volano nello spumante stoccaggio di energia verde campo del futuro. Se hai qualche idea a riguardo, lasciaci una nota nel thread dei commenti.
Nel frattempo, i fan delle sostanze chimiche per l'accumulo di energia alternativa fanno meglio a rompersi se vogliono battere le batterie agli ioni di litio sul tempo. La scorsa estate il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha pubblicato una tabella di marcia volta a spingere la nazione in un ruolo di primo piano nel mercato globale delle batterie agli ioni di litio.
Seguimi su Twitter @TinaMCasey.
Foto (schermata): banche di batterie stazionarie agli ioni di litio tramite il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.
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