Натриево-йонните батерии са на път да постигнат разходен паритет спрямо литиево-йонните. Освен това те предлагат по-високи съотношения енергия-мощност и висока циклична издръжливост. Изглежда предстои голяма промяна на пазара на системи за съхранение на енергия.
Всяка технология, която се стреми да се конкурира с литиево-йонните батерии, е изправена пред предизвикателството на бързо намаляващите разходи за тази вече повсеместна технология. Тъй като литиево-йонните батерии продължават да разширяват пазарното си господство, натриево-йонните им събратя все още чакат своя звезден момент. Но той не е далеч.
Ново проучване, ръководено от изследователи от финландския университет LUT, в сътрудничество с германския технологичен институт Карлсруе и испанския университет Алкала, установява, че въпреки че натриево-йонните батерии все още не са постигнали масово разпространение на пазара, техните клетки вече се приближават до момента на разходен паритет спрямо литиевите.
„Натриево-йонните батерии (SIB) все още не са масовизирани за приложения в електрически превозни средства, тъй като енергийната плътност остава ограничаващ фактор. Въпреки че SIB вече са конкурентни по цена на литиево-йонните батерии (LIB), тяхната гравиметрична енергийна плътност все още изостава. Тази разлика може да се стопи, когато твърдотелните SIB навлязат на пазара“, казва Доминик Кайнер, младши изследовател в Училището по енергийни системи на LUT.
Въпреки това първите комерсиални съоръжения за съхранение на енергия от SIB батерии в комунален мащаб вече се изграждат и въвеждат в експлоатация, включително проекти с мощност от 100 MWh.
„Това показва, че SIB са на прага на пълномащабно навлизане на пазара. След като веригите за доставки бъдат установени и се почувстват икономиите от мащаба, по същество няма нищо, което да попречи на натриево-йонните батерии да завладеят пазара напълно, при условие че съществуващите ограничения за LIB са управляеми“, казва Кайнер.
Новото проучване комбинира моделиране на разходите „отдолу нагоре“, включвайки бъдещото развитие на производителността на материално ниво за SIB, с глобален модел на енергийната система до 2050 г. Резултатите показват, че с последните промени от гледна точка на разходите и кривите на обучение, батериите вече не са критичен компонент по отношение на разходите, когато става дума за енергийната система.
Прогнозата е капиталовите разходи за батерийна система от комунален клас да се установят около 28,5–51,9 евро/kWh до 2050 г. Близо до разходен паритет днес, SIB навярно ще превъзхождат LIB в средносрочен план – и са по-малко податливи на ценови скокове и недостиг на доставки.
Натриево-йонните батерии могат да се произвеждат на съществуващите производствени линии за литиево-йонни батерии само с незначителни модификации, подчертават още учените. Това се нарича „drop-in технология“.
В резултат, опасенията относно недостига на доставки или ценовите скокове до голяма степен са облекчени, тъй като всяко прекъсване на доставките на LIB може да се компенсира лесно с преминаване към SIB, отбелязват изследователите.
Освен това анализът показва, че по-ниските разходи за батерии водят предимно до увеличаване на капацитета на батериите, а не до допълнително внедряване на слънчеви фотоволтаични системи.
Като цяло, структурата на енергийната система остава до голяма степен непроменена, с подобни дялове на слънчевите фотоволтаици, въпреки че по-високият капацитет на батериите позволява по-добра работа на процесите „power-to-X“ при повишено натоварване. В този контекст, електрохимичното съхранение на енергия не представлява ограничаващ фактор за глобалния енергиен преход.
Поради тези съображения, проучването прогнозира потенциално най-високото търсене на стационарни батерии, отчетено до момента – от 67,9 до 106,5 TWh до 2050 г. – надминавайки оценките от предишни анализи на енергийните системи, оптимизирани по отношение на разходите.
„В обобщение, по отношение на разходите и производителността, SIB вече са достатъчно зрели и дори могат да превъзхождат LIB в определени аспекти, като например работния температурен диапазон. Енергийната плътност остава последното препятствие, но разходният паритет вече е достигнат. Превъзходството на LIB в мащаб зависи предимно от установяването на надеждни маршрути за доставка – въпрос на време и инвестиции“, казва Кайнер.
Анализът и неговите изводи бяха поместени в статия „Прогнози за разходите за натриево-йонни батерии и тяхното въздействие върху прехода на глобалната енергийна система до 2050 г.“, публикувана в Journal of Energy Storage.
