Uue energiasüsteemi põhikomponendina on energiasaku aku lahtrid nõudluse suurenenud sellistes valdkondades nagu ruudustiku reguleerimine, taastuvenergia tarbimine, tööstuslik ja kaubanduslik energia ladustamine ning majapidamise energia ladustamine. Selle areng seisab siiski silmitsi mitmete väljakutsetega, näiteks tehnoloogia, kulud, ohutus ja poliitika. Järgmine analüüs keskendub tehnoloogilisele tegevuskavale, turuvõimalustele, peamistele väljakutsetele ja tulevastele suundumustele.
1 Energiahoidlate akude tehniline viis
Praegu võtavad energiasäästuakuelemendid kasutusele peamiselt sellised tehnoloogiateed nagu liitiumraudne fosfaat (LFP), ternaarsed liitiumakud, naatriumiakud ja vooluakud, millest igaühel on erinevad eelised, puudused ja rakendusstsenaariumid.
Liitiumraudse fosfaadi (LFP) akud on praegu energiasalvestusturu peavoolu valik, kusjuures esinduslikud ettevõtted, sealhulgas CATL, BYD ja Eve Energy. LFP-patareide eelised on kõrge ohutus, pikk tsükli tööiga (tavaliselt üle 6000 tsükli), madalad kulud, kuid suhteliselt madala energiatiheduse (umbes 160Wh\/kg) ja halb jõudlus madala temperatuuriga keskkonnas. Seetõttu kasutatakse LFP akusid laialdaselt stsenaariumide korral, millel on kõrge ohutusvajadus, näiteks elektrivõrgu energia salvestamine ning tööstuslik ja kaubanduslik energia ladustamine.
Esindatud ettevõtted nagu LG New Energy ja Samsung SDI, on kolmekomponentide liitiumpatareidel kõrge energiatihedus (umbes 200wh\/kg) ja need sobivad ruumi ja kaalutundlike rakendusstsenaariumide jaoks, näiteks tipptasemel majapidamise energia salvestusruumi ja mobiilsete energiasalvestusseadmete jaoks. Kolmekompanii akude maksumus on aga suhteliselt kõrge ja termilise põgenemise oht on olemas, seega on nende rakendamine suuremahulistes energiasalvestusprojektides suhteliselt piiratud.
Naatriumiioonide akud on viimastel aastatel tekkinud tehnoloogiatee ning sellised ettevõtted nagu CATL ja Zhongke Haina edendavad nende turustamist. Naatriumiioonpatareide eelised seisnevad nende rikkalikes ressurssides (naatriumivarud ületavad kaugelt liitiumi), suurepärase madala temperatuuriga jõudluse ja madala hinnaga potentsiaali. Kuid selle energiatihedust (umbes 120wh\/kg) ja tsükli eluiga tuleb veel täiustada ning see sobib praegu madala kiirusega energiasalvestuse ja varunduse toiteallikate stsenaariumide jaoks.
Vooluakusid, näiteks vanaadiumi voolupatareid, juhivad sellised ettevõtted nagu Dalian Rongke ja Vanadium. Nende suurim omadus on nende ülipikk eluiga (kuni 20 aastat) ning sügavate laadimis- ja tühjendamisvõimalusi, muutes need sobivaks pikaajaliseks energiasalvestuseks (4-12 tundi). Kuid vooluakudel on äärmiselt madala energiatihedusega (umbes 30wh\/kg), keerukad süsteemid ja suured kulud ning neid kasutatakse praegu peamiselt konkreetsete suuremahuliste energiasalvestusprojektide jaoks.
2 Energiasaku lahtrite arendamise võimalusi
Globaalne energiasiire suurendab nõudluse kasvu
Taastuvenergia (tuuleenergia, fotogalvaanilise) suureneva osakaalu korral on elektrivõrgu energianõudlus kasvanud ja energiahoidlate akud on muutunud toite väljundi sujuva võtmeks.
Erinevate riikide, näiteks Hiina "kahe süsiniku" sihtmärgi, USA IRA seaduseelnõu ja Euroopa energiahoidlate toetuste poliitiline toetus kiirendab energiasalvestuse turu laienemist.
Pidev kulude vähendamine ja majanduse paranemine
Liitiumraudse fosfaatpatareide maksumus on langenud alla 80 dollari kWh\/kWh ja tulevikus koos ulatuse ja tehnoloogiliste edusammude korral väheneb energiasalvestussüsteemide kilovatt -tunni (LCOS) hind veelgi.
Pärast 2025. aastat eeldatakse, et uued tehnoloogiad, näiteks naatriumioonide akud, saavutavad ulatuse, pakkudes madalama hinnaga alternatiive.
Tekkivate rakenduse stsenaariumide laiendamine
Kodumajapidamiste energiasalvestus: Euroopa energiakriis on ajendanud nõudlust leibkondade päikeseladustussüsteemide järele, selliste toodetega nagu Tesla Powerwall ja BYD akukast müüvad hästi.
Tööstuslik ja kaubanduslik energia ladustamine: tipporgu hindade erinevuste ja võimsuse raseerimise poliitika laiendamine soodustab ettevõtete eraldamist ja elektrikulude vähendamist.
Pikaajaline energiasalvestus: järk -järgult rakendatakse selliseid tehnoloogiaid nagu vooluakud ja suruõhu energia ladustamine.
Tehnoloogiline innovatsioon suurendab jõudluse parandamist
Materjali süsteemi optimeerimine: näiteks liitiummangaani raudfosfaat (LMFP), et suurendada energiatihedust ja räni süsiniku negatiivset elektroodi, et parandada tsükli tööaega.
Süsteemi integreerimistehnoloogia, näiteks CATL CTP (Cell to Packi) tehnoloogia, parandab rühmituse tõhusust ja vähendab süsteemi kulusid.
3 Energiahoidlate aku lahtrite põhiprobleem
Turvaküsimused
Lihiumakude termilise põgenemise oht on endiselt olemas, eriti suure energiaga tihedusega kõrtpatareides, mida tuleb BMS-i (akuhaldussüsteem) kaudu ohutust parandada, termilise eraldamise disaini jms kaudu.
Ehkki vooluakudel on kõrge ohutus, on elektrolüütil tugev söövitavus ja see nõuab kõrge süsteemi tihendamist.
Jalgrattaelu ja sumbumine
Energiahoidlate patareide tööiga peab olema rohkem kui 10 aastat, kuid LFP akude lagunemismehhanism kõrgetel temperatuuridel\/kiirustel tuleb siiski optimeerida.
Naatriumooside akude (praegu umbes 3000 tsükli) tsükli eluiga jääb kommertsnõudeid endiselt vähe.
Ressursside ja tarneahela riskid
Peamiste materjalide, näiteks liitiumi, koobalti ja nikli pakkumist mõjutavad geopoliitilised tegurid (näiteks nikli ekspordipiirangud Indoneesias ja liitiumikaevanduste natsionaliseerimine Tšiilis).
Ehkki naatriumioonide akud väldivad liitiumiressursside sõltuvust, on tööstusahela küpsus ebapiisav, muutes LFP lühiajaliselt asendamise keeruliseks.
Ringlussevõtu ja keskkonnakaitseprobleemid
Pensionile jäänud aku ringlussevõtu süsteem pole veel täiuslik ja LFP aku ringlussevõtu majanduslik efektiivsus on suhteliselt madal (võrreldes kolmeastmega akudega).
Selliste materjalide nagu elektrolüütide ja eraldajate keskkonnasõbralik töötlemine seisab silmitsi väljakutsetega.
4 tulevasi suundumusi ja väljavaateid
2025. aastaks domineerib LFP ja naatriumoooonakud startivad
Liitiumraudne fosfaatpatareid moodustavad endiselt üle 80% energiasalvestuse turuosast, samal ajal kui naatriumioonioonide akusid turustatakse madala kiirusega energiasalvestusväljal.
2030.
Semi tahked\/tahke olekuga akud suurendavad ohutust ja võivad siseneda tipptasemel energiasalvestusturule.
Vooluakude ja suruõhu energia ladustamise osakaal pikaajalise energia salvestamise valdkonnas on suurenenud.
Poliitikad ja standardid muutuvad rangemaks
Riigid tugevdavad energiahoidlate (näiteks UL1973, GB\/T 36276) ohutusstandardeid ja soodustavad vähese süsinikusisaldusega tootmist (roheline elektritootmine).
Tööstusahela vertikaalne integreerimine kiireneb
Juhtivad ettevõtted nagu CATL ja BYD laiendavad liitiumi kaevandamist ja allavoolu ringlussevõttu, et ehitada suletud ahela tarneahela.