Натриевые-ионные аккумуляторы уже близки к литий-ионному-ценовому паритету и станут дешевле

Любая технология, стремящаяся конкурировать с литий-ионными батареями (LIB), сталкивается с проблемой быстрого снижения затрат на эту и без того повсеместно распространенную технологию. Поскольку LIB продолжают расширять свое доминирование на рынке, натрий-ионные аккумуляторы (SIB) все еще ждут своего момента.

Однако новое исследование, проведенное учеными из финского университета LUT в сотрудничестве с немецким Технологическим институтом Карлсруэ и испанским университетом Алькала, показывает, что, хотя SIB еще не получили широкого распространения на рынке, их ячейки уже приближаются к паритету стоимости с LIB.

«Натриевые-ионные батареи (SIB) еще не в полной мере-применяются в электромобилях, поскольку плотность энергии остается ограничивающим фактором. Хотя SIB уже конкурентоспособны по цене-с литий-ионными батареями (LIB), их гравиметрическая плотность энергии все еще отстает. Этот разрыв может сократиться, как только на рынке появятся твердотельные-SIB", — Доминик Кейнер, младший научный сотрудник Школы энергетики LUT Systems, сообщает ESS News.

Однако в настоящее время строятся и вводятся в эксплуатацию первые коммерческие аккумуляторные накопители энергии-масштаба, включая проекты мощностью 100 МВтч. «Это показывает, что SIB находятся на пороге полномасштабного-выхода на рынок. Как только будут созданы цепочки поставок и эффект масштаба начнет действовать, по сути, ничто не сможет помешать натрий-ионным батареям полностью захватить рынок, при условии, что существующие блокировки LIB-управляемы», — говорит он.

В то время как предыдущие оценки привели к противоречивым результатам в отношении экономической конкурентоспособности SIB и оставили неисследованными потенциальное влияние SIB на более широкую энергетическую систему, новое исследование сочетает в себе восходящее-моделирование затрат, включая будущие разработки на материальном уровне для SIB, с моделью глобальной энергетической системы до 2050 года.

Результаты показывают, что с учетом недавних изменений в затратах и ​​кривых обучения, батареи больше не являются экономически-критическим компонентом энергетической системы с прогнозируемыми капитальными затратами-масштабной аккумуляторной системы на уровне 28,5–51,9 евро/кВтч к 2050 году. Сегодня SIB, близкий к паритету затрат, потенциально превосходит LIB в среднесрочной перспективе и менее подвержен скачкам цен и дефициту поставок.

Являясь так называемой-капельной-технологией, натрий-ионные батареи (SIB) могут производиться на существующих линиях по производству литий-ионных батарей (LIB) с лишь незначительными модификациями. В результате опасения по поводу нехватки поставок или скачков цен в значительной степени смягчаются, поскольку любой перебой в поставках LIB может просто спровоцировать переход на SIB, отмечают исследователи.

Кроме того, исследование показывает, что более низкие затраты на батареи в первую очередь способствуют увеличению их емкости, а не дополнительному развертыванию солнечных фотоэлектрических систем. В целом структура энергетической системы остается в основном неизменной, с аналогичной долей солнечной фотоэлектрической энергии, хотя более высокая емкость батарей позволяет лучше использовать процессы энергообеспечения-для-X при повышенной нагрузке. В этом контексте электрохимическое хранение энергии не является ограничивающим фактором для глобального энергетического перехода. Соответственно, в исследовании прогнозируется потенциально самый высокий на сегодняшний день спрос на стационарные батареи – от 67,9 до 106,5 ТВт-ч к 2050 году, – что превосходит оценки предыдущих анализов оптимизированных по затратам энергетических систем.

«Подводя итог, с точки зрения стоимости и производительности, SIB уже зрелы и могут даже превосходить LIB в некоторых аспектах, таких как диапазон рабочих температур. Плотность энергии остается последним препятствием, но паритет затрат уже достигнут. Превосходство LIB в масштабе зависит в первую очередь от создания надежных маршрутов поставок – вопрос времени и инвестиций», – говорит Кайнер.

По прогнозам, к 2050 году приведенная стоимость хранения (LCOS) будет ниже для натриевых-ионных батарей с высокой скоростью обучения, чем для литий-ионных батарей с низкой скоростью обучения, причем оба варианта превосходят справочные значения в литературе, а сценарии с более низкими-затратами также характеризуются более высоким соотношением энергии-к-мощности при сохранении большого числа циклов.

«Глядя на 2050 год, мы оцениваем приведенную стоимость хранения (LCOS) в диапазоне от 11,2–13,6 евро/МВтч в сценарии MIN-Sh (только SIB, с высокой скоростью обучения) до 15,8–22,1 евро/МВтч в сценарии MAX-Ll (только LIB, с низкой скоростью обучения). Для сравнения, наш справочник по литературе LUT-LitRef сценарий дает 19,5–29,4 евро/МВтч. Эти цифры включают затраты на интерфейсы (одинаковые для SIB и LIB), но не включают затраты на электроэнергию. Примечательно, что сценарии с более низкими -затратами также характеризуются более высоким соотношением энергии-к-мощности (6–7 часов по сравнению с . 4–6 часами), в то время как количество полных циклов остается высоким во всех случаях (300+)», — говорит Кейнер.