Kodėl vis dar neturime geresnių baterijų (1)
Naujesnius cheminius sprendimus siūlantys startuoliai dažniausiai praranda ūpą dar prieš prasidedant gamybai.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Anksčiau šiais metais, Ellen Williams, ARPA-E, JAV Energijos departamento pažangių tyrimų alternatyvios energijos programa, sumirgėjo antraštėse, pasakiusi, kad „Suradome baterijų šventąjį gralį“.”
Tačiau nepaisant labai perspektyvių ~75 ARPA–E finansuojamų energijos kaupimo projektų, kompaktiškos, nebrangios energijos kaupimo sistemos gralis vis neatsiranda.
Nemažai startuolių labiau priartėję prie ekonomiškų, saugių, kompaktiškų ir pakankamai didelio energijos tankio, kad kaupimo kaina būtų <100$/kWh, prietaisų gamybos. Energijos kaupimas tokia kaina leistų įveikti 24/7 energijos tiekimo elektros tinklui iš atsinaujinančios energijos – gaminamos tik kai pučia vėjas ar šviečia saulė – problemą ir palengvintų bei atpigintų elektromobilius.
Bet šios baterijos nė iš tolo nekomercializuojamos tokiu tempu, kurio reikėtų perėjimo nuo iškastinio kuro prie atsinaujinančios energetikos paspartinti. Netgi Tesla CEO Elonas Muskas, kurį būtų sunku apkaltinti nepakankamu naujų technologijų naudojimu, priverstas pripažinti, kad kol kas elektromobilių gamintojas tobulina egzistuojančias ličio jonų baterijas mažais žingsneliais, o ne šuoliuoja.
Tiesą sakant, daugelis mokslininkų mano, kad energijos kaupimo problemų sprendimui teks pasitelkti visiškai naują chemiją ir naujas fizines formas, ne ličio jonų akumuliatorius, per pastarąjį dešimtmetį nušlavusius konkurentus elektronikos prietaisų, elektromobilių ir elektros tinklo energijos kaupimo sistemose. Gegužę DOE surengė simpoziumą „Beyond Lithium-Ion.“ Tai, kad šis kasmetinis renginys buvo jau devintasis, pabrėžia tokio žingsnio keliamus iššūkius.
Qichao Hu, SolidEnergy Systems įkūrėjas, sukūrė ličio metalo bateriją (turinčią metalo anodą, o ne grafito, naudojamo kaip anodas tradicinėse ličio jonų baterijose), drastiškai pagerinusią energijos tankį, lyginant su dabartiniais prietaisais (žr. „Better Lithium Batteries to Get a Test Flight”). Dešimtmetį trukęs naujos sistemos kūrimas nušvietė pagrindines baterijų pažangos kliūtis: „Idėjos perkėlimo į gamybą prasme, baterijas perkelti sunku, nes patobulinus vieną aspektą, nukenčia kiti aspektai.” paaiškino Hu
Be šio fakto, energijos kaupimo tyrimai susiduria ir su kita problema: yra tiek daug technologijų, nuo putų baterijų iki egzotiškos chemijos, kad joks sprendimas netampa aiškiu laimėtoju, pritraukiančiu daugiausiai investuotojų ir tyrėjų.
Neseniai Lux Research atlikta >4 mlrd dolerių investicijų į energijos kaupimą analizė parodė, kad startuoliai, kuriantys „kitos kartos“ baterijas – t.y. ne ličio jonų, – per aštuonis metus vidutiniškai gavo vos $40 mln. Tesla’os investicija į Gigafabriką, gaminsiantį ličio jonų akumuliatorius, sieks ~$5 mlrd. Tokį milžinišką investicijų atotrūkį įveikti sunku.
Sunku investuoti $500 mln į gamybą, kai tavo kompanijos finansavimas siekia $5 mln per metus
„Nedidelės gamybos linijos įrengimas ir visi produkto gaminimui reikalingi smulkūs tyrimai atsieina 500 mln dolerių,” pažymi Gerd Ceder, Kalifornijos universiteto Berklyje medžiagų mokslų profesorius, vadovaujantis mokslininkų grupei tyrinėjančiai naują baterijų chemiją. Automobilių gamintojai, vertindami pirkinio tikslingumą, naujas baterijų sistemas gali testuoti ne vienerius metus. Sunku investuoti $500 mln į gamybą, kai tavo kompanijos finansavimas siekia $5 mln per metus.
Net jei naujų baterijų gamintojams pavyksta naujoviškas technologijas pateikti rinkai, jų laukia pavojingas gamybos didinimo ir pirkėjų paieškų periodas. Tiek Leyden Energy, tiek A123 Systems, sukūrusios daug žadančias naujas sistemas, susimovė, nes išaugo pinigų poreikis, o dėl to poreikis smuko labiau, nei tikėtasi. Du kiti startuoliai, Seeo ir Sakti3, buvo įsigyti, – prieš pasiekdami masinę gamybą ir ženklias pajamas, – už žemesnę kainą, nei tikėjosi jų ankstyvieji investuotojai.
Tuo tarpu baterijų gamybos Didysis Trejetas, – Samsung, LG, ir Panasonic, nauja chemija ir radikaliomis baterijų technologijų permainomis domisi mažiau, nei egzistuojančių produktų nesparčiu tobulinimu. Inovatyvių baterijų startuoliai susiduria su dar viena svarbia problema, kurios minėti jie nelinkę: ličio jonų baterijos sukurtos XX amžiaus aštuntojo dešimtmečio gale, vis dar tobulėja.
Richard Martin
www.technologyreview.com