01. 02. 2023
|
emovio.cz logo

Drahá doba. Levné nebudou ani baterie, věští analytici

Výroba baterií v závodě společnosti CATL (foto CATL)
Výroba baterií v závodě společnosti CATL (foto CATL)

Poptávka po bateriích by se mohla během příštích osmi let zvýšit 15krát, odhaduje analytická společnost Rystad Energy. Podle analytiků není jisté, zda nabídka udrží s rychlým růstem poptávky krok.

Rychlému růstu poptávky po bateriích v poslední době vše přeje. Jako by nestačil plánovaný přechod k elektromobilitě v celé řadě velkých ekonomik od Evropy po Čínu, či širokou podporu obnovitelných zdrojů, přišel ještě ruský útok na Ukrajinu. V jeho důsledku lze očekávat ještě zrychlení odklonu od fosilních paliv minimálně v Evropě.

Nárůst poptávky po bateriích měl být i tak v příštích letech ohromný, odhadovala na začátku března analytická společnost Rystad Energy. Podle jejího odkadu by se do roku 2030 mohla poptávka přiblížit devíti terawatthodinám (TWh) ročně, což je patnáctinásobek úrovně z roku 2021.

Z nedávné minulosti jsme přitom byli zvyklí na rychlý pokles cen baterií. Podle dat Rystadu celosvětová poptávka po bateriích v roce 2021 činila 580 gigawatthodin (GWh), což je více než dvojnásobek roku 2020, přesto s ní nabídková strana (tedy výroba) dokázala držet krok. Trend se ovšem v příštích letech podle analytiků firmy může změnit, protože zájem o bateriové technologie v osobních vozidlech a stacionárních úložištích výrazně vzroste, což zatíží dodavatelský řetězec.

Tato prognóza poptávky je v souladu se scénářem globálního oteplování o 1,6 stupně a se změnami, které vyžadují energetické systémy. Není také omezena žádnými potenciálními problémy s dodávkami. Z hlediska komponent budou v tomto desetiletí trhu dominovat lithium-iontové baterie, ačkoli kolem roku 2030 by měla začít růst poptávka po sodíkových bateriích (ty jsou určeny především pro stacionářní úložiště baterie).

Nejvýznamnější podíl na budoucím růstu baterií budou mít osobní elektromobily, které budou do konce desetiletí představovat přibližně 55 % celkové poptávky. Očekává se, že poptávka po těchto bateriích dosáhne do roku 2030 4,9 TWh, což je více než 13krát více než relativně malá celková hodnota 373 GWh v roce 2021.

Dalším nejvýznamnějším tahounem poptávky budou stacionární úložiště s předpokládanou poptávkou více než 2,5 TWh v roce 2030, tedy zhruba 29 % celkového trhu. Potřeba skladování by měla prudce vzrůst ze 139 GWh v roce 2021, protože v energetickém mixu by v souvislosti s odklonem světa od fosilních paliv měly hrát stále větší úlohu obnovitelné zdroje energie. To zvýší potřebu skladování elektřiny v době, kdy je výkon obnovitelných zdrojů energie vysoký, na období, kdy výkon klesá, například v době, kdy je rychlost větru nízká, jak se stalo v Evropě v loňském roce. Pro tvorbu stacionárních úložišt je možné využívat starší baterie z elektromobilů, ovšem těch bude v dohledné době nedostatek. Významnou roli v tomto sektoru začnou podle odhadů hrát až po roce 2040.

Uloženo v sodíku

Sodíkové baterie jsou robustní typ úložiště využívající anorganických elektrolytů. Během vybíjení záporná sodíková elektroda oxiduje na oxid sodný a na rozhraní elektrody a elektrolytu se vytváří sodíkové ionty. Ty putují přes membránu z oxidu hlinitého (Al2O3) na kladnou elektrodu, kde se redukují za vzniku sulfidu sodného (Na2S4). Při nabíjení probíhá pak proces opačný.

U sodíko-sírových baterií a dalších podobných typů, jako jsou třeba vanadové průtokové baterie, určuje celkovou kapacitu do značné míry velikost „nádrže“ na kladný a záporný elektrolyt, které jsou samy o sobě poměrně levné. Stejně jako u jiných průtokových baterií, například vanadových redox baterií, je tedy poměrně levné navýšit kapacitu úložiště, naopak je relativně drahé zvyšovat jejich výkon, jinak řečeno velikost aktivní plochy a počet článků v bateriovém svazku.

Tento typ bateriá by měl být podstatně odolnější vůči provoznímu opotřebení než lithium-iontové baterie. Ovšem technologie se v praxi příliš nepoužívá, a tak jsou zatím podobné údaje založené na velmi omezeném množství reálných dat. Ale několik komernčních společností přesto už chce začít, nebo začíná s komerčními dodávkami.

Elektrifikace se v budoucnu dočkají především lehká a středně těžká užitková vozidla, která do roku 2030 přispějí k poptávce přibližně 1 TWh. Elektrifikovaná letecká a lodní doprava budou mít rovněž potřebu baterií, ale celková poptávka z těchto odvětví nebude mít na globální obrázek významný vliv.

„Růst poptávky po bateriích je s urychlujícím se přechodem na energetiku nevyhnutelný, ale globální nabídka bude bez výrazných investic nebo zlepšení technologie baterií v nejbližší budoucnosti nedostatečná. Na základě oznámených cílů dosáhne nabídka baterií do roku 2030 5,5 TWh, což pokryje pouze asi 60 % očekávané poptávky. Po celém světě se rychle staví gigatovárny a tento výhled dodávek se pravděpodobně změní. Přesto nelze význam těchto pokračujících investic podceňovat,“ uvedl v tiskovém prohlášení Marius Foss, vedoucí globálních energetických systémů ve společnosti Rystad Energy.

Asie na prvním místě

Poptávce po bateriích bude do roku 2030 dominovat Asie, konkrétně především Čína. V daném modelu a při předpokládaném tempu klimatických změn (která může ovlivnit mimo jiné i ochotu veřejnosti k elektřifikaci a její podpoře) se asijská poptávka na celosvětovém trhu s bateriemi bude podílet ze 41 procent a dosáhne 3,6 TWh.

Aby Čína uspokojila domácí i mezinárodní poptávku, hodlá do roku 2030 pokrýt 50 % celosvětové výroby článků, což urychlí ambiciózní plány domácích výrobců, jako jsou CATL, Gotion High-Tech a SVOLT. Naléhavá poptávka na domácím trhu a dohody o odběru s několika předními výrobci automobilů na celém světě jsou hnací silou plánovaného prudkého rozšíření kapacity výroby článků v regionu.

Také evropská a severoamerická poptávka po bateriích se bude do konce desetiletí neustále zvyšovat a dosáhne 1,9 TWh, resp. 1,7 TWh. Výrazně vzrostou i trhy na Blízkém východě a v Jižní Americe, ale těmto třem největším regionům se nepřiblíží. Poptávka v Africe se bude v příštích několika letech postupně zvyšovat a poté se podle modelu Rystadu prudce zvýší o více než 350 % z 50 GWh v roce 2027 na 227 GWh o pouhé tři roky později.

Několik regionů urychluje úsilí o rozvoj domácího dodavatelského řetězce, aby se vyhnulo přílišné závislosti na dovozu baterií z Asie. V Severní Americe bylo v roce 2021 oznámeno 10 velkých závodů, z nichž sedm je součástí společných podniků mezi výrobci článků a automobilkami.

Přibližně 77 % nově oznámených projektů v tomto regionu tvořily v loňském roce „joint ventures“. V Evropě je rozšíření dodávek baterií zřejmě motivováno snížením závislosti tamního autoprůmyslu na Asii. Více než polovina plánovaných projektů je určena k lokalizaci výrobních kapacit. Zhruba třetina všech oznámených projektů na stavbu nových výrobních kapacit baterií či článků jde na vrub právě evropským výrobcům.

Proč baterie zlevňují?

Když se dnes mluví o bateriích, často se opakuje, že jsou stále příliš drahé. Ovšem na začátku 90. let, kdy se na trhu poprvé objevily dnes dominantní “li-onky”, byly přímo nekřesťanské drahé: zhruba 30krát dražší než dnes. Podle nedávné studie totiž cena lithiových akumulátorů za poslední tři desítky let klesla zhruba o 97 procent. Co za tímto rychlým poklesem cen stálo?

Na to se pokusila odpovědět v nové práci skupina odborníků z MIT. Podle nich byly zdaleka nejsilnějším faktorem úspěšné investice do výzkumu a vývoj, zejména v oblasti chemie a materiálových věd.

Jejich přínos byl větší než úspory z rozsahu – tedy úspory dané tím, že se baterie začaly vyrábět skutečně ve velkém v optimalizovaných závodech (ovšem úspory z rozsahu přispěly ke snížení cen druhým největším dílem). Nová zjištění byla zveřejněna v článku, který vydal odborný časopis Energy and Environmental Science.

Zjištění by mohlo údajně pomoci i při dalším plánovaní firem i států v této oblasti. Profesorka Jessika Tranciková (skutečně se píše s “k”) se nechala slyšet, že i další výhledy jsou poměrně optimistické, alespoň tedy podle analýzy, kterou udělal její tým. V technologii elektrochemických baterií jsou prý stále ještě značné rezervy a tedy prostor pro další pokles cen.

Autoři dospěli k závěru, že více než polovina z celkového poklesu ceny je důsledek úspěšného výzkumu a vývoje. Tam autoři zahrnuli veškerý výzkum a vývoj bez ohledu na zdroj a formu financování: patří tam R&D v soukromém sektoru, tak ve státních či veřejně financovaných institucích. Dritvá část tohoto poklesu nákladů v rámci této kategorie výzkumu a vývoje byla důsledek pokroku v chemickém a materiálovém výzkumu.

To není samozřejmě. Odobrníci se pokoušeli v minulosti přistupovat v k problému z různých úhlů a různých stran. Vylepšovala se konstrukce samotných bateriových článků, výrobní zařízení a postupy, docházelo (a dochází) k neustálé optimalizaci dodavatelských řetězců atd.

Z hlediska strategie podpory výzkumu a vývoje je zajímavé i to, že pokles ceny byl z velké části výsledkem investic realizovaných až po komercializaci technologie lithium-iontových baterií. Tedy ve fázi, kdy se někteří analytici domnívali, že přínos výzkumu bude méně významný. Ve skutečnosti hrál ovšem tento vliv ve snížování ceny hlavní vliv ještě téměř čtvrt století po uvedení baterií na trh.

Podobné články

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Oblíbené články

Témata