Dlouhá cesta za levnějšími bateriemi
Napsal: pát čer 12, 2020 10:51 am
Dobrý den,
máme tu pátek, což, jak už jistě víte, znamená další článek k zamyšlení a diskuzi. Dnes se podíváme na téma, které snad v budoucnu vyřeší jeden z nedostatku obnovitelné elektřiny - její ukládání do baterií.
Přeji hezký den.
Karel Kilián
Dlouhá cesta za levnějšími bateriemi
Spolu s výrobou obnovitelné energie je nutné řešit také možnosti jejího ukládání. To je nejčastěji realizováno akumulátory, jejichž největší nevýhodou je relativně vysoká cena. Situace se ale postupně mění k lepšímu a server Ars Technica se podíval na dosavadní cestu za levnějšími bateriemi.
Začněme čísly: v roce 2010 stála lithium-iontová baterie s kapacitou 1 kWh, na kterou elektromobil ujede 5 až 6 kilometrů, více než tisíc dolarů (cca 19 000 korun). Podle údajů BloombergNEF klesla její cena během deseti let na 156 dolarů (cca 3600 korun).
To je obrovský pokles a odborníci předpokládají, že tento trend bude pokračovat i v následujícím desetiletí. Ceny mají klesnout pod hladinu sta dolarů za kilowatthodinu, což otevře dveře pro budování velkokapacitních bateriových úložišť elektrické energie.
Koloběh snižování cen
Klesající cena baterií je výsledkem koloběhu, během kterého levnější baterie nasycují trh, jež reaguje zvyšováním poptávky. Tento trend je velice důležitý, protože levné baterie budou nezbytné pro přechod ze zdrojů generujících uhlík (uhlí, benzín) na obnovitelné zdroje (slunce, voda, vítr).
V současnosti lze sledovat rostoucí zájem o elektromobily, které mají ambice nahradit auta se spalovacími motory. Automobily s elektrickým pohonem jsou však ve srovnání s konvenčními vozy citelně dražší a jedním z důvodů jsou právě vysoké ceny akumulátorů. Pokud jejich cena klesne pod sto dolarů za kilowatthodinu, mohou být elektrická auta levnější než ekvivalentní benzínová vozidla. Dalším lákadlem pro zákazníky budou nižší provozní náklady - levnější nabíjení a méně náročný servis.
Baterie jsou také klíčovou technologií pro dekarbonizaci výroby elektrické energie. Během posledního desetiletí jsme zaznamenali rozmach elektráren, využívajících slunce a vítr. Tyto zdroje, které negenerují uhlík, však mají jednu velkou nevýhodu: energii vyrábějí jen po určitou dobu. Odběratelé však potřebují elektřinu neustále, bez ohledu na počasí, denní dobu či roční období.
Řešením této nerovnováhy jsou baterie, do kterých lze ukládat energii pro pozdější využití v době, kdy jí elektrárna nemůže vyrábět v objemu pokrývajícím poptávku. I v tomto případě je největší brzdou cena baterií, kvůli které se zatím využívají jen k vykrytí krátkodobých výkyvů. Nedostatečná kapacita tak omezuje množství solární a větrné energie v elektrické síti.
Příznivější ceny věští světlou budoucnost
Za posledních deset let klesla cena baterií na šestinu a lze předpokládat, že tento trend bude nadále pokračovat, byť patrně v menší míře. Jak jsme se ale dostali do tohoto bodu, kdy se blížíme magické hranici 100 dolarů za 1 kWh?
Jedním z tahounů je americká automobilka Tesla, která pomohla popularizovat koncept elektrických aut s dlouhým dojezdem. Firma si uvědomila potenciální rozměr trhu s bateriemi a stala se předním hráčem na trhu ukládání energie.
Jaké jsou skutečné náklady na výrobu baterií? Zjistit přesné údaje je poměrně komplikované, protože na trhu operuje celá řada velkých firem, realizujících neveřejné obchody s často zásadními množstevními slevami. Analytická a poradenská firma BloombergNEF tak musela využít své kontakty ve všech článcích výrobního řetězce.
„Komunikujeme s koncovými uživateli, výrobci a dalšími lidmi z oboru. Získáváme data od většiny velkých výrobců automobilů, kteří jsou aktivní v segmentu elektrických vozidel, a s většinou výrobců baterií v Číně, Evropě, USA a Jižní Koreji.“ vysvětluje hlavní autor průzkumu James Frith.
Tesla jako milník
Vraťme se na chvilku zpět do roku 2003, kdy Elon Musk založil společnost Tesla. V té době vzkvétal trh s notebooky a mobilními telefony, ve kterých se postupně začaly prosazovat lithium-iontové baterie. Různé firmy v té době vynakládaly miliony dolarů na výzkum a vývoj levnějších a výkonnějších baterií.
Technický ředitel Tesly JD Straubel si uvědomil, že tyto baterie jsou dobré a brzy budou dostatečně levné na to, aby jich bylo možné použít několik tisíc k pohonu elektrického auta. Svůj nápad přednesl Elonu Muskovi, který na základě této koncepce poskytl potřebné finance.
O deset let později postavily společnosti Tesla a Panasonic v Nevadě obrovskou továrnu na baterie nazvanou Gigafactory, schopnou každoročně vyrábět 50 GWh baterií. Díky této investici se Tesla stala jedním z největších světových výrobců lithium-iontových akumulátorů.
V úplných počátcích byly baterie tak drahé, že jejich instalace do automobilů nedávala po ekonomické stránce valný smysl - vozy by byly příliš drahé a nikdo by je nekupoval. Postupem času ale jejich cena klesala, takže si Tesla po Modelu S mohla dovolit začít nabízet Model 3, jehož cenovka začíná pod 40 tisíci dolary (cca 940 tisíc korun).
Ukládání zelené energie
V roce 2017 dokončila Tesla instalaci velkého bateriového systému na větrné farmě Hornsdale v jižní Austrálii. Jeho kapacita je 129 MWh a vlastník elektrárny, francouzská společnost pro obnovitelné zdroje energie Neoen, považuje dosavadní výsledky za takový úspěch, že plánuje rozšíření kapacity o dalších padesát procent.
Baterie je navržena tak, aby dodávala energii výkonem až 100 MW. Se skladovací kapacitou 129 MWh to znamená, že může dodávat elektřinu o něco déle než hodinu. Aby byla zajištěna nepřetržitá dodávka, jsou součástí řešení také plynové generátory.
Ukládání energie do baterií umožnilo elektrárně získat větší nezávislost. Dle provozovatele ušetřil tento systém zákazníkům v regionu desítky milionů dolarů a současně snížil náchylnost sítě k výpadkům.
Úspora peněz je pro jistě příjemná, ale přínosy pro životní prostředí ještě nemusí být příliš významné. Zásadnější ekologický dopad má nastat v další fázi, kdy bude mít elektrická síť dostatek baterií pro uložení významné části denní energetické potřeby.
Zelenější budoucnost
Pokud budou mít větrné a sluneční elektrárny k dispozici dostatečnou kapacitu baterií, budou schopné dodávat elektřinu i v okamžicích, kdy ji nevyrábějí - například za bezvětří či v noci. S ještě vyšší kapacitou by pak mohly překonávat i celá roční období, během kterých panují nepříznivé podmínky.
Pro tyto účely však patrně nebudou vhodné stávající baterie, které pomáhají vyrovnávat krátkodobé výkyvy. Odborníci pracují na několika nových technologiích, které by mohly být pro tento druh úložiště vhodnější. Jako nejnadějnější se aktuálně jeví takzvané průtokové baterie.
Každopádně technologie baterií bude muset konkurovat alternativním způsobům skladování energie. Některé z nich, jako je přečerpávání vody, stlačený vzduch či akumulace tepla, se již v omezené míře používají v praxi.
Baterie v Hornsdale jsou sice v současnosti největší na světě, ale jejich kapacita je ve srovnání například s americkou poptávkou po elektřině malá. USA spotřebují každý den zhruba 10 terawatthodin - více než 70 000× více než je kapacita elektrárny v Hornsdale.
S pokračujícím poklesem nákladů a rozšiřováním obnovitelných zdrojů energie poptávka po instalacích baterií v následujících letech poroste. Ve své čtvrtletní zprávě Tesla uvedla, že má hned několik objednávek na vybudování bateriových systémů po celém světě, které budou ještě větší než ten v Hornsdale.
Jak vidíte budoucnost ukládání elektrické energie?
Zdroje: arstechnica.com.
máme tu pátek, což, jak už jistě víte, znamená další článek k zamyšlení a diskuzi. Dnes se podíváme na téma, které snad v budoucnu vyřeší jeden z nedostatku obnovitelné elektřiny - její ukládání do baterií.
Přeji hezký den.
Karel Kilián
Dlouhá cesta za levnějšími bateriemi
Spolu s výrobou obnovitelné energie je nutné řešit také možnosti jejího ukládání. To je nejčastěji realizováno akumulátory, jejichž největší nevýhodou je relativně vysoká cena. Situace se ale postupně mění k lepšímu a server Ars Technica se podíval na dosavadní cestu za levnějšími bateriemi.
Začněme čísly: v roce 2010 stála lithium-iontová baterie s kapacitou 1 kWh, na kterou elektromobil ujede 5 až 6 kilometrů, více než tisíc dolarů (cca 19 000 korun). Podle údajů BloombergNEF klesla její cena během deseti let na 156 dolarů (cca 3600 korun).
To je obrovský pokles a odborníci předpokládají, že tento trend bude pokračovat i v následujícím desetiletí. Ceny mají klesnout pod hladinu sta dolarů za kilowatthodinu, což otevře dveře pro budování velkokapacitních bateriových úložišť elektrické energie.
Koloběh snižování cen
Klesající cena baterií je výsledkem koloběhu, během kterého levnější baterie nasycují trh, jež reaguje zvyšováním poptávky. Tento trend je velice důležitý, protože levné baterie budou nezbytné pro přechod ze zdrojů generujících uhlík (uhlí, benzín) na obnovitelné zdroje (slunce, voda, vítr).
V současnosti lze sledovat rostoucí zájem o elektromobily, které mají ambice nahradit auta se spalovacími motory. Automobily s elektrickým pohonem jsou však ve srovnání s konvenčními vozy citelně dražší a jedním z důvodů jsou právě vysoké ceny akumulátorů. Pokud jejich cena klesne pod sto dolarů za kilowatthodinu, mohou být elektrická auta levnější než ekvivalentní benzínová vozidla. Dalším lákadlem pro zákazníky budou nižší provozní náklady - levnější nabíjení a méně náročný servis.
Baterie jsou také klíčovou technologií pro dekarbonizaci výroby elektrické energie. Během posledního desetiletí jsme zaznamenali rozmach elektráren, využívajících slunce a vítr. Tyto zdroje, které negenerují uhlík, však mají jednu velkou nevýhodu: energii vyrábějí jen po určitou dobu. Odběratelé však potřebují elektřinu neustále, bez ohledu na počasí, denní dobu či roční období.
Řešením této nerovnováhy jsou baterie, do kterých lze ukládat energii pro pozdější využití v době, kdy jí elektrárna nemůže vyrábět v objemu pokrývajícím poptávku. I v tomto případě je největší brzdou cena baterií, kvůli které se zatím využívají jen k vykrytí krátkodobých výkyvů. Nedostatečná kapacita tak omezuje množství solární a větrné energie v elektrické síti.
Příznivější ceny věští světlou budoucnost
Za posledních deset let klesla cena baterií na šestinu a lze předpokládat, že tento trend bude nadále pokračovat, byť patrně v menší míře. Jak jsme se ale dostali do tohoto bodu, kdy se blížíme magické hranici 100 dolarů za 1 kWh?
Jedním z tahounů je americká automobilka Tesla, která pomohla popularizovat koncept elektrických aut s dlouhým dojezdem. Firma si uvědomila potenciální rozměr trhu s bateriemi a stala se předním hráčem na trhu ukládání energie.
Jaké jsou skutečné náklady na výrobu baterií? Zjistit přesné údaje je poměrně komplikované, protože na trhu operuje celá řada velkých firem, realizujících neveřejné obchody s často zásadními množstevními slevami. Analytická a poradenská firma BloombergNEF tak musela využít své kontakty ve všech článcích výrobního řetězce.
„Komunikujeme s koncovými uživateli, výrobci a dalšími lidmi z oboru. Získáváme data od většiny velkých výrobců automobilů, kteří jsou aktivní v segmentu elektrických vozidel, a s většinou výrobců baterií v Číně, Evropě, USA a Jižní Koreji.“ vysvětluje hlavní autor průzkumu James Frith.
Tesla jako milník
Vraťme se na chvilku zpět do roku 2003, kdy Elon Musk založil společnost Tesla. V té době vzkvétal trh s notebooky a mobilními telefony, ve kterých se postupně začaly prosazovat lithium-iontové baterie. Různé firmy v té době vynakládaly miliony dolarů na výzkum a vývoj levnějších a výkonnějších baterií.
Technický ředitel Tesly JD Straubel si uvědomil, že tyto baterie jsou dobré a brzy budou dostatečně levné na to, aby jich bylo možné použít několik tisíc k pohonu elektrického auta. Svůj nápad přednesl Elonu Muskovi, který na základě této koncepce poskytl potřebné finance.
O deset let později postavily společnosti Tesla a Panasonic v Nevadě obrovskou továrnu na baterie nazvanou Gigafactory, schopnou každoročně vyrábět 50 GWh baterií. Díky této investici se Tesla stala jedním z největších světových výrobců lithium-iontových akumulátorů.
V úplných počátcích byly baterie tak drahé, že jejich instalace do automobilů nedávala po ekonomické stránce valný smysl - vozy by byly příliš drahé a nikdo by je nekupoval. Postupem času ale jejich cena klesala, takže si Tesla po Modelu S mohla dovolit začít nabízet Model 3, jehož cenovka začíná pod 40 tisíci dolary (cca 940 tisíc korun).
Ukládání zelené energie
V roce 2017 dokončila Tesla instalaci velkého bateriového systému na větrné farmě Hornsdale v jižní Austrálii. Jeho kapacita je 129 MWh a vlastník elektrárny, francouzská společnost pro obnovitelné zdroje energie Neoen, považuje dosavadní výsledky za takový úspěch, že plánuje rozšíření kapacity o dalších padesát procent.
Baterie je navržena tak, aby dodávala energii výkonem až 100 MW. Se skladovací kapacitou 129 MWh to znamená, že může dodávat elektřinu o něco déle než hodinu. Aby byla zajištěna nepřetržitá dodávka, jsou součástí řešení také plynové generátory.
Ukládání energie do baterií umožnilo elektrárně získat větší nezávislost. Dle provozovatele ušetřil tento systém zákazníkům v regionu desítky milionů dolarů a současně snížil náchylnost sítě k výpadkům.
Úspora peněz je pro jistě příjemná, ale přínosy pro životní prostředí ještě nemusí být příliš významné. Zásadnější ekologický dopad má nastat v další fázi, kdy bude mít elektrická síť dostatek baterií pro uložení významné části denní energetické potřeby.
Zelenější budoucnost
Pokud budou mít větrné a sluneční elektrárny k dispozici dostatečnou kapacitu baterií, budou schopné dodávat elektřinu i v okamžicích, kdy ji nevyrábějí - například za bezvětří či v noci. S ještě vyšší kapacitou by pak mohly překonávat i celá roční období, během kterých panují nepříznivé podmínky.
Pro tyto účely však patrně nebudou vhodné stávající baterie, které pomáhají vyrovnávat krátkodobé výkyvy. Odborníci pracují na několika nových technologiích, které by mohly být pro tento druh úložiště vhodnější. Jako nejnadějnější se aktuálně jeví takzvané průtokové baterie.
Každopádně technologie baterií bude muset konkurovat alternativním způsobům skladování energie. Některé z nich, jako je přečerpávání vody, stlačený vzduch či akumulace tepla, se již v omezené míře používají v praxi.
Baterie v Hornsdale jsou sice v současnosti největší na světě, ale jejich kapacita je ve srovnání například s americkou poptávkou po elektřině malá. USA spotřebují každý den zhruba 10 terawatthodin - více než 70 000× více než je kapacita elektrárny v Hornsdale.
S pokračujícím poklesem nákladů a rozšiřováním obnovitelných zdrojů energie poptávka po instalacích baterií v následujících letech poroste. Ve své čtvrtletní zprávě Tesla uvedla, že má hned několik objednávek na vybudování bateriových systémů po celém světě, které budou ještě větší než ten v Hornsdale.
Jak vidíte budoucnost ukládání elektrické energie?
Zdroje: arstechnica.com.
ale zapojim ich asi az na konci roka pre nedostatok casu.