Magazynowanie energii od lat stanowi wyzwanie blokujące przestawienie współczesnych gospodarek na energię elektryczną ze źródeł odnawialnych. Nadchodząca dekada przyniesie znaczące obniżenie kosztów oraz nowe innowacje w tym obszarze.

Nadchodząca rewolucja w magazynowaniu energii będzie dotyczyć zarówno zastosowań wielkoskalowych, jak i konsumenckich. Według raportu Rocky Mountain Institute (RMI) rozwój będzie dotyczył nie tylko znanych od prawie czterech dekad baterii litowo-jonowych, ale również powstanie innych ich rodzajów, odpartych o różnorodne pierwiastki i reakcje chemiczne.

Bateria według potrzeb

Zasadniczy postęp ma się dokonać w obszarze baterii litowo-jonowych. Nastąpi dywersyfikacja ich budowy oraz zastosowań. Konkurencja między producentami pojazdów elektrycznych będzie nadal napędzać poszukiwania baterii o większej pojemności i wydajności. Nastąpi rozszerzenie zakresu zastosowania – z jednej strony będą ich używać małe urządzenia takie jak elektronika domowa, czy narzędzia. Z drugiej strony magazyny dużej skali pozwolą na przechowywanie energii wytworzonej z OZE.

Rozpowszechnienie magazynowania stworzy możliwości dla nowych technologii konkurujących z litowo-jonowymi bateriami. I tak baterie cynkowo-alkaliczne, litowo-metalowe i litowo-siarkowe mają pomóc w elektryfikacji ciężkiego transportu, np. długodystansowych pojazdów elektrycznych, autobusów i ciężarówek czy zastosowań militarnych. W bilansowaniu sieci elektroenergetycznych będą przydatne tanie i trwałe baterie cynkowe, przepływowe oraz wysokotemperaturowe. Baterie wysokiej mocy – zaawansowane super kondensatory oraz sodowo-jonowe – będą zaś używane w konsumenckich pojazdach elektrycznych oraz elektronice konsumenckiej.

Spadające ceny baterii

Ponieważ rynek akumulatorów stale się rozwija, technologia akumulatorów przyczyni się do wymiany elektrowni gazowych i zdobędzie pozycję w innych nowych segmentach rynku, w tym w transporcie ciężkim i lotnictwie bliskiego zasięgu. Szacunki przedstawione w raporcie mówią, że cena 1 kilowatogodziny (kWh) energii pochodzącej z magazynów energii wyniesie w 2025 r. do 87 USD, podczas gdy dziś jest to poniżej 200 USD.

Spadek cen magazynowania energii może przyczynić się do globalnych zmian w konsumpcji energii. Przede wszystkim będzie miało kluczowe znaczenie dla dalszego przestawiania gospodarek na zeroemisyjny charakter. Tym niemniej, modele przygotowane przez Bloomberga wskazują, że Niemcy, Kalifornia i Chiny będą potrzebowały od 4 do 13 razy więcej zdolności magazynowania energii, niż można się spodziewać, że będzie zainstalowane jedynie na podstawie obniżenia kosztów baterii litowo-jonowych. W wyniku postępu Stanach Zjednoczonych elektrownie gazowe mogą stać się nieopłacalne, gdyż tańsze będzie wykorzystanie OZE i magazynów energii. Budowę takiej pionerskiej instalacji już w 2021 r. planuje miasto Nowy Jork. W takich krajach jak Indie czy Chiny przyczynią się do poszerzenia rynku pojazdów elektrycznych, gdyż koszt ich użytkowania może stanie się niższy, niż w przypadku pojazdów napędzanych tradycyjnymi silnikami spalinowymi. Postęp w magazynowaniu energii ma w szczególności znaczenie na wschodzących rynkach, gdzie dominują lekkie pojazdy, nierzadko dwu- i trzykołowe. Lepsze baterie mogą spowodować, że do roku 2030 na tym obszarze aż 80% nowo sprzedanych pojazdów będzie oparte o napęd elektryczny.

Magazyn energii SCE Norwalk Peaker Plant w USA

Źródła sukcesu

Ta eksplozja postępu na rynku baterii nie wzięła się znikąd. Po pierwsze, w tę technologię na dużą skalę inwestują różne prywatne podmioty. Są wśród nich zarówno fundusze venture capital, akceleratory/inkubatory, ale także firmy energetyczne. Raport RMI pokazuje, że inwestycje poczynione w technologie magazynowania osiągnęły poziom 1,4 mld USD w I połowie 2019 r.

Po drugie, programy rządowe wspierają badania i rozwój. Do przełomu w magazynowaniu przyczyniły się również programy wsparcia dla samochodów elektrycznych. Zawierane są strategiczne porozumienia pomiędzy różnymi podmiotami zainteresowanymi rozwojem tej technologii, wśród których są producenci samochodów elektrycznych, ale także firmy z sektora ropy i gazu. To zaś doprowadzi do znacznego poszerzenia mocy produkcyjnych w obszarze magazynowania energii. Przewiduje się, że wzrosną one 3-krotnie do 2023 roku.

Nobel 2019 za baterie

Warto przypomnieć, że z magazynowaniem energii ma związek tegoroczna nagroda Nobla w dziedzinie chemii. Jej laureatami zostali wspólnie Brytyjczyk M. Stanley Whittingham, Amerykanin John B. Goodenough oraz Japończyk Akira Yoshino za wkład w „rozwój baterii litowo-jonowych”. Ten pierwszy opracował w czasie kryzysów naftowych lat 70. XX wieku pierwszą baterię tego typu o mocy 2 V. Dzięki zastosowaniu tlenku kobaltu Amerykanina J. Goodenough podwoił jej moc do 4 V. Japończyk A. Yoshino w 1985 r. stworzył pierwszą komercyjnie opłacalną baterię litowo-jonową.