Natrium-ionbattericeller, der allerede er tæt på lithium-ionomkostningsparitet, indstillet til at blive billigere

Enhver teknologi, der sigter mod at konkurrere med lithium-ion-batterier (LIB'er), står over for udfordringen med hurtigt faldende omkostninger for denne allerede allestedsnærværende teknologi. Mens LIB'er fortsætter med at udvide deres markedsdominans, venter natrium-ionbatterier (SIB'er) stadig på, at deres øjeblik skinner.

En ny undersøgelse ledet af forskere ved Finlands LUT Universitet i samarbejde med Tysklands Karlsruhe Institute of Technology og Spaniens Universitet i Alcalá finder dog, at selvom SIB'er endnu ikke har opnået udbredt markedsadoption, nærmer deres celler sig allerede omkostningsparitet med LIB'er.

"Natrium-ion-batterier (SIB'er) er endnu ikke i fuld udrulning- til anvendelser i elektriske køretøjer, da energitæthed forbliver en begrænsende faktor. Mens SIB'er allerede er pris-konkurrencedygtige med lithium-ionbatterier (LIB'er), er deres gravimetriske energitæthed stadig halter bagud, når først SIB-markedet lukker sig,{{IB6}} juniorforskere ved LUT School of Energy Systems, fortæller til ESS News.

De første kommercielle forsyningsanlæg-skala batterienergilagringsanlæg er nu ved at blive bygget og idriftsat, herunder projekter på 100 MWh-skalaen. "Dette viser, at SIB'er er på randen af ​​markedsadgang i fuld-skala. Når først forsyningskæderne er etableret, og stordriftsfordele træder i kraft, er der i det væsentlige intet til hinder for, at natrium-ion-batterier fuldt ud overtager markedet, forudsat at eksisterende LIB-låse- er overskuelige," siger han.

Mens tidligere vurderinger er nået frem til kontroversielle resultater vedrørende SIB's økonomiske konkurrenceevne og efterladt de potentielle indvirkninger af SIB på det bredere energisystem uudforsket, kombinerer den nye undersøgelse en bottom--omkostningsmodellering, herunder fremtidig præstationsudvikling på materialeniveau for SIB, med en global energisystemmodel frem til 2050.

Resultaterne viser, at batterier med den seneste omkostningsudvikling og læringskurver ikke længere er en-kritisk komponent i energisystemet med en forventet energiforsynings-skala batterisystemcapex på 28,5-51,9 EUR/kWh i 2050. Nær omkostningsparitet i dag kan SIB potentielt overgå LIB på mellemlang sigt og er mindre tilbøjelig til og udbudsstigninger.

Da de er et såkaldt-fald-i teknologi, kan natrium-ionbatterier (SIB'er) fremstilles på eksisterende lithium-ionbatterier (LIB) produktionslinjer med kun mindre ændringer. Som følge heraf afhjælpes bekymringer over forsyningsmangel eller prisstigninger stort set, da enhver forstyrrelse i LIB-forsyningen simpelthen kan udløse et skift til SIB, bemærker forskerne.

Desuden finder undersøgelsen, at lavere batteriomkostninger primært driver en stigning i batterikapaciteten frem for yderligere solcelleanlæg. Overordnet set forbliver energisystemets struktur stort set uændret med tilsvarende andel af solceller, selvom højere batterikapacitet muliggør større drift af strøm-til-X-processer under øget belastning. Elektrokemisk energilagring udgør i denne sammenhæng ikke en begrænsende faktor for den globale energiomstilling. Derfor projekterer undersøgelsen potentielt den højeste efterspørgsel efter stationære batterier, der er rapporteret til dato – fra 67,9 til 106,5 TWh i 2050 – hvilket overgår estimater fra tidligere omkostningsoptimerede-energisystemanalyser.

"Sammenfattet, hvad angår omkostninger og ydeevne, er SIB'er allerede modne og kan endda overgå LIB'er i visse aspekter, såsom operationelt temperaturområde. Energitæthed er fortsat den sidste forhindring, men omkostningsparitet er allerede nået. Udkonkurrerende LIB'er i skala afhænger primært af etableringen af ​​robuste forsyningsruter - et spørgsmål om tid og investering," siger Keiner.

I 2050 forventes de udjævnede lageromkostninger (LCOS) at være lavere for natrium-ionbatterier med høj indlæringshastighed end for lithium-ionbatterier med lave indlæringshastigheder, med både udkonkurrerende litteraturreferenceværdier og lavere-omkostningsscenarier har også højere energi-til-cyklus-tal, mens de bibeholder høje strømforhold.

"Ser vi mod 2050, estimerer vi de udjævnede lageromkostninger (LCOS) til at spænde fra 11,2-13,6 €/MWh i MIN-Sh-scenariet (kun SIB'er, med høje indlæringsrater) til 15,8-22,1 €/MWh i MAX-Ll-scenariet (kun sammenlignelige læringsrater). LUT-LitRef-litteraturreferencescenariet giver 19,5-29,4 €/MWh Disse tal inkluderer grænsefladeomkostninger (identisk for SIB'er og LIB'er), men omfatter ikke elomkostninger. De lavere -omkostningsscenarier har også højere energi-til-effektforhold på 6-{18 t. høj i alle tilfælde (300+)," siger Keiner.