Stacionari energijos saugykla: ličio jonų akumuliatoriaus naujovės
Ličio jonų baterijos išlieka dominuojančia elektrocheminės energijos kaupimo technologija pasaulinėje rinkoje. Savo naujoje rinkos ataskaitoje IDTechEx apskaičiavo, kad vien 2023 m. 92,3 GWh ličio jonų BESS (baterijų energijos kaupimo sistemos) buvo panaudota visame pasaulyje rinkos sektoriuose, įskaitant tinklo masto, komercinę ir pramoninę (C&I) ir gyvenamųjų baterijų saugojimo rinkas. .
Kitos baterijų saugojimo technologijos, tokios kaip redokso srautas, Na-jonų ir metalo-oro baterijos, per pastaruosius kelerius metus buvo naudojamos ribotai.
Ličio jonų baterijų energijos kaupimo sistemos (BESS) rinkos augimą palengvino sparčiai sumažintos technologijos sąnaudos ir patobulintos eksploatacinės charakteristikos nuolat tobulinant. BESS gamintojai toliau kūrė sistemas, kurios žada geresnes saugos savybes ir didesnį energijos tankį.
Šios veikimo charakteristikos yra būtinos BESS klientams. Į juos dažnai bus atsižvelgiama perkant BESS tinklo masto projektams, kartu su kitais svarbiais rodikliais, tokiais kaip kaina, ciklo trukmė, saugojimo trukmė ir C norma. „Nulinio degradacijos“ BESS technologijų, pvz., CATL technologijos TENER, paleidimas taip pat sukėlė susidomėjimą pramone.
Nuolatinės technologijų naujovės padės palengvinti Li-ion BESS dominavimas stacionarių akumuliatorių saugyklų rinkoje ateinančiais metais. „IDTechEx“ rinkos ataskaita „2025–2035 m. stacionarios energijos saugojimo baterijos: rinkos, prognozės, grotuvai ir technologijos“, rodo, kad Li-ion BESS rinkos vertė iki 2035 m. pasieks 109 mlrd.
Perėjimas prie LFP chemijos ir jos dominavimas
Per pastarąjį dešimtmetį Li-ion BESS dažniausiai buvo naudojamos NMC ir LFP chemijos. LFP cheminės medžiagos yra pigesnės, nes katode nėra kobalto ir nikelio, jų ciklas ilgesnis ir paprastai turi mažesnę terminio nutekėjimo riziką (todėl jos gali būti laikomos saugesnėmis). Todėl dėl šių pranašumų dislokuoto ličio jonų BESS chemijos padalijimas palaipsniui perėjo į dominuojančią LFP dalį.
Nors didžioji dalis LFP elementų gamybos yra sutelkta Kinijoje, skelbiama apie daugiau gigafactory planų, pagal kuriuos per ateinantį dešimtmetį LFP elementų gamyba ir tiekimas BESS bus labiau lokalizuotas įvairiose šalyse. Norėdami gauti daugiau analizės ir diskusijų apie ličio jonų BESS chemijos tendencijas tinklo masto ir gyvenamųjų baterijų saugojimo rinkose, žr. IDTechEx ataskaitą.
BESS energijos tankio pokyčiai
Nepaisant šių pranašumų, LFP ląstelės turi mažesnį energijos tankį nei NMC ląstelės. Energijos tankis yra esminis rodiklis didelio našumo elektromobilių (EV) sektoriuje, nes didesnio energijos tankio elektromobilių akumuliatorių paketai leidžia pasiekti didesnį važiavimo atstumą. Tačiau energijos tankis istoriškai buvo ne toks svarbus stacionariai kaupiant energiją. Tačiau daugiau BESS gamintojų ir integratorių pereina prie LFP; taigi žaidėjų technologijų našumo rodiklių skirtumai tampa ne tokie dideli.
Todėl sistemos lygio energijos tankio optimizavimas tampa vis svarbesnis, nes žaidėjai siekia išsiskirti ir išsiskirti vis labiau konkurencingoje rinkoje. Tai buvo pasiekta naudojant LFP ląsteles su ryškesniais formos faktoriais, kurios turi didesnę energiją.
Tačiau ir dar svarbiau, kad naudojant ląsteles su ryškesniais formos veiksniais, daugiau BESS konteinerio tūrio buvo skirta ląstelėms, o ne negyvai erdvei, šilumos valdymui ar galios konvertavimo sistemoms (PCS), taip padidinant sistemos lygio energijos tankį.
Tai pasiekus gali sutaupyti grindų plotą klientams, kurių projektų vietos gali būti labiau apribotos. Be to, kadangi tam tikram projekto pajėgumui (MWh) reikės mažiau konteinerinių sistemų, dėl sutrumpėjusio įrengimo laiko klientai galėtų sutaupyti išlaidų projekto lygmeniu.
Pagrindiniai rinkos pavyzdžiai yra „Narada Power“, skelbianti apie 320 Ah elementų naudojimą su 390 Wh/l elementų lygio tūriniu energijos tankiu 5,11 MWh 20 pėdų talpos BESS. CATL taip pat paskelbė apie naują 6,25 MWh 20 pėdų konteinerinį BESS, pavadintą TENER, kur elementų energijos tankis buvo 430 Wh/L.
Nors tai reiškia, kad sistemos lygmens energijos tankis padidėja apie 25 %, palyginti su daugeliu 5 MWh BESS, kurį Kinijos BESS gamintojai pristatė praėjusiais metais, CATL taip pat teigė, kad per pirmuosius penkerius naudojimo metus technologija visiškai nesugenda.
Teiginiai dėl nulinio degradacijos BESS
CATL pranešė apie biomimetinių SEI ir savaime susirenkančių elektrolitų kūrimą kaip „nulinio skilimo“ efektyvumą. Biomimetika paprastai nurodo struktūras, procesus ar gamybos metodus, kurie kopijuoja arba semiasi įkvėpimo iš biologinių struktūrų ar procesų.
Kaip paaiškinta IDTechEx ataskaitoje, „nulinio skilimo“ teiginys greičiausiai apjungs ne tik SEI ir elektrolitų konstrukciją, bet ir galimybę išplėsti iki litinimo priedų naudojimą elementų gamybos metu.
Be to, akumuliatoriaus valdymo sistemos (BMS) veikimas gali būti keičiamas per visą baterijos naudojimo laiką, kad klientas galėtų suvokti, kad akumuliatorius yra „nulinio gedimo“. Tuo pačiu metu ląstelėse vis tiek vyks tam tikra degradacija. „IDTechEx“ ataskaitoje toliau analizuojamas CATL „nulinio degradacijos“ BESS ir kaip tai galima pasiekti arba suvokti.
Ličio jonų baterijų saugojimo technologijos perspektyva
Ličio jonų baterijos išliks dominuojančia BESS technologija vidutinės trukmės laikotarpiu. Ši technologija yra gerai suprantama ir sėkmingai demonstruojama tinklo masto projektuose, pasiekiančiuose GWh mastą. Kasmetinis Li-ion BESS diegimas visame pasaulyje augo nepaprastai sparčiai ir 2023 m. pasiekė daugiau nei 90 GWh.
Nuolatinis elementų ir BESS gamintojų technologijų tobulinimas, siekiant pagerinti eksploatacines charakteristikas, padės Li-ion technologijoms išlaikyti dominavimą rinkoje. Nuolatinės naujovės taip pat bus būtinos, kad kiekvienas žaidėjas išliktų konkurencingas, ypač atsižvelgiant į tai, kad daugiau žaidėjų perėjo prie LFP chemijos.
Anksčiau Li-ion BESS našumo metrikos ir kainos skirtumai buvo ekstremalesni tarp technologijų, naudojančių LFP, o ne NMC elementus. Tai leido įmonėms, parduodančioms šias sistemas, efektyviau išreikšti savo technologijų pranašumus.
Dabartinėje rinkoje BESS gamintojai išleido Li-ion BESS su didesniu sistemos lygio energijos tankiu, kad padidintų savo padėtį rinkoje, tuo pačiu sumažindami klientų išlaidas projekto lygmeniu. Tai buvo pasiekta naudojant ląsteles su ryškesniais formos veiksniais, ir tai yra kritinė tendencija, kuri, tikimasi, išliks ir strategija, kurią imsis vis daugiau žaidėjų.
