Батериите стават по-евтини и ефективни: Могат ли да изместят половината от световното търсене на изкопаеми горива до 2045 г.?

Нов доклад на Rocky Mountain Institute (RMI) дават основание да се смята, че батериите могат да заменят значителна част от търсенето на изкопаеми горива. „До 175 EJ (екзаджаула) от търсенето на изкопаеми горива в енергийния сектор, 86 EJ от изкопаемите горива при автомобилния транспорт и още 23 EJ от корабоплаването и авиацията могат да бъдат заменени от различни вариации на батерии или системи за съхранение (1 EJ e равен на 10 на 18-та степен джаула, бел. ред.). Това се равнява на постепенно спиране на половината от световното търсене на изкопаеми горива през следващите две десетилетия, показват в своя доклад от RMI. Даан Уолтър, Сам Бътлър-Слос и Кингсмил Бонд от RMI обобщават констатациите в шест графики с обяснения. Също така продажбите на батерии растат експоненциално като най-добрите технологии за непрекъснато захранване.

Разходите продължават да падат, докато енергийната плътност расте. Ефектът на доминото разпределя напредъка в потребителската електроника към транспорта и мрежите. А важен двигател на промяната ще бъде факта, че до 2030 г. плътността на енергията ще достигне нива от между 600 и 800 Wh/kg, а разходите ще паднат до $32–$54/kWh. Отделно продажбите на батерии ще се повишат до между 5,5–8 TWh/година). И ако смятате, че това изглежда впечатляващо, авторите отбелязват, че прогнозите досега  постоянно са подценявали напредъка.

Търсенето на батерии расте експоненциално, водено от ефекта на доминото на внедряването, който преминава от държава в държава и от сектор в сектор. Този ефект на доминото на батериите е настроен да позволи бързо спиране на половината от глобалното търсене на изкопаеми горива и да бъде инструмент за намаляване на емисиите от транспорта и в енергийния сектор. Това е заключението на наскоро публикувания доклад на RMI X-Change: Batteries. В тази анализ са описани шест от ключовите послания от доклада. 

1. Продажбите на батерии растат експоненциално нагоре по S-кривите

Продажбите на батерии растат експоненциално нагоре по класическите S-криви, които характеризират растежа на дизруптивните технологии (дизруптивна технология е иновация, която значително променя начина, по който работят потребителите, индустриите или предприятията се развиват). В продължение на тридесет години продажбите се удвояват на всеки две до три години, радвайки се на среден темп на растеж от 33 процента. През последното десетилетие, с навлизането на електрическите автомобили, този ръст е по-близо до 40 процента.  

Графика 1: Глобални продажби на батерии по сектори, GWh/г / Източник: Ziegler and Trancik (2021), Placke et al. (2017) for 1991-2014; BNEF Long-Term Electric Vehicle Outlook (2023) for 2015-2022 и последния доклад за 2023 (*) от BNEF Lithium-Ion Battery Price Survey (2023).

2. Разходите за батерии продължават да падат, докато качеството се повишава

С нарастването на обемите разходите за батерии рязко спаднаха, а енергийната плътност – ключов показател за качеството на батерията – нарастваше стабилно. През последните 30 години разходите за батерии са намалели с драстичните 99 процента; междувременно, плътността на клетките от най-високо ниво се е увеличила пет пъти.

Както е в случая с много модулни технологии, колкото повече батерии внедряваме, толкова по-евтини стават те, което от своя страна стимулира повече внедряване. При всяко удвояване на внедряването, разходите за батерии намаляват с 19 процента. Съчетайте тези спадове на разходите с увеличаване на плътността от 7 процента за всяко удвояване на внедряването, то е очевидно как батериите са най-бързо подобряващата се технология за чиста енергия.

Графика 2: Цената на батерията и енергийната плътност от 1990 г. / Източник: Ziegler and Trancik (2021) преди 2018 (край на данните), BNEF Long-Term Electric Vehicle Outlook (2023) от 2018, BNEF Lithium-Ion Battery Price Survey (2023) за периода 2015-2023, RMI анализи.

3. Създаване на ефектът на доминото при батериите.

Тъй като разходите за батерии падат и енергийната плътност се подобрява, едно след друго се откриват нови приложения. Наричаме това ефект на доминото на батериите: действието на един пазар да премине към електрически батерии води до мащаба и технологичните подобрения, за да наклони везните в тази посока и при следващия пазар. Технологията за батерии първо се появи в потребителската електроника, след това в двуколесните и триколесните автомобили и колите. Сега ще последват камиони и складове за батерии. До 2030 г. батериите вероятно ще заемат пазарен дял и в корабоплаването и авиацията.

Графика 3: Ефектът на доминото на батерията по сектори / Източник: BNEF, RMI анализи; Процентът на адресируемия пазарен дял на електрониката е индикативен, процентът на транспорта въз основа на дял от продажбите на електромобили за 2022 г., стационарно съхранение, определено като обем на продажбите днес, разделен на пиковите продажби в дългосрочен план (2050 г.). Влакове, кораби и самолети общи адресируеми пазарни размери са илюстративни.

4. Настоящите модели остават зад кривата

Колко бързо ще продължат да растат и да се подобряват батериите? Отговорът е много по-бърз от днешния консенсусен възглед. Когато става въпрос за растеж на малки модулни технологии, има две основни правила: първото е, че превъзходните технологии, които имат бърз спад при разходите, са склонни да растат експоненциално; второто е, че повечето анализатори пропускат първото. Батериите не са изключение от това правило, тъй като са постоянно подценявани от създателите на моделите за развитие.

През последните години много прогнози за батериите ефективно предвиждат линеен растеж. Както е показано в Приложение 4, действителните продажби продължават да изпреварват тези прогнози и в резултат на това анализаторите продължават да преразглеждат своите прогнози нагоре. Предпазливостта на подобно линейно мислене може на пръв поглед да изглежда разумна, но в действителност е просто погрешна.

Графика 4: Търсене на автомобилни литиево-йонни батерии, прогноза на МАЕ спрямо действителни стойности, GWh/г / Източник: IEA Global EV Outlook (2018-2023) текущи сценарии за политиките и факти; BNEF Long-Term Electric Vehicle Outlook (2023) за 2023 е само приблизителна оценка.

5. Двигателите на промяната само ще се засилват ефекта.

Ако очакваме с нетърпение следващите седем години, виждаме, че двигателите на промяната само ще се засилват. Трябва да се отбележи, че виждаме как разходите продължават да падат, политическата подкрепа продължава да расте и конкуренцията между икономическите блокове продължава да води надпреварата към върха. И докато има бариери пред приемането на батерии на хоризонта, човешкият ум, воля и капитал нарастват пропорционално по-бързо. Следователно, ние не виждаме сценарий на бавно приемане като надежден; вместо това ние моделираме две бъдеще: бързо или по-бързо. Реалността вероятно ще се намира някъде между двете.

RMI прогнозира, че през 2030 г. най-високата плътност ще бъде между 600 и 800 Wh/kg, разходите ще паднат до $32–$54 за kWh, а продажбите на батерии ще се повишат до между 5,5–8 TWh годишно. За да добиете представа за тази скорост на промяна, долната граница (или „бързият“ сценарий) работи в съответствие със сценария Net Zero на BNEF. Сценарият с по-бързата S-крива дори го надхвърля.

Графика 5: Подсилваща обратна връзка между качеството на батерията, цената и размера на пазара / Източник: Ziegler and Trancik (2021) преди 2018 (край на данните), BNEF Long-Term Electric Vehicle Outlook (2023) от 2018, BNEF Lithium-Ion Battery Price Survey (2023) за 2015-2023, RMI анализи.

6. Възможности за постепенното премахване на изкопаемите горива

Най-добрата стратегия за бързо премахване на изкопаемите горива е да се ускори внедряването на технологии, които намаляват търсенето на изкопаеми горива. Батериите са на път да изместят 86 екзаджаула (EJ) изкопаеми горива от автомобилния транспорт (емитирайки 6 гигатона CO2 годишно) и да осигурят възможност за намаляване с още 23 EJ (или 1,6 гигатона CO2/година) енергия от корабоплаването и авиацията.

В сектора на електричеството, тъй като батериите синхронизират естествените ритми на слънцето и вятъра с времето на търсенето на електроенергия, те помагат да се намали търсенето на изкопаеми горива с още 175 EJ (или почти 15 гигатона CO2/г.).

Графика 6: Намаляване на емисиите на CO2 чрез батерии, намаляване на гигатон CO2/година спрямо емисиите днес / Източник: IEA NZE сценарий (друг транспорт); RMI анализи (електричество и пътен транспорт)

Батериите растат бързо, но това не е причина да почиваме на лаврите си. Продължителният растеж ще изисква непрекъснати усилия. Батериите стигнаха дотук чрез неуморни, съгласувани усилия на компании, правителства, изследователи и защитници на климата. И независимо дали мотивацията е по-ниски цени, геополитическо предимство или климат, важно е да направим този бърз преход по-бърз, категорични са авторите на анализа от RMI.

Целия доклад можете да намерите тук.