多年来,气候科学家一直敦促世界各国政府从化石燃料转向可再生能源。近年来,风能和太阳能发电厂越来越受欢迎,但它们都存在一个根本性问题。由于天气事件导致的阳光和风力中断,可能难以可靠地捕捉和储存所有能源,尤其是在试图为大城市供电时。解决可靠性问题的方案是电池,而且需要大量电池。
国际能源署(IEA)最近的一份报告认为,这些大量的电池将在决定国际专家制定的宏伟气候目标能否实现方面发挥关键作用。锂离子电池技术的最新创新显著降低了成本,这反过来有助于世界各地的社区转向可再生能源供电。报告指出,到2030年,电池价格可能下降40%。
与此同时,对电池供电的电动汽车和可再生能源的需求增加意味着,在短短几年内,电池技术将需要变得更便宜,才能满足不断增长的需求。根据IEA的估计,这一切都将需要到2030年将储能能力提高六倍。廉价电池需要变得更便宜。
IEA执行董事 Fatih Birol 写道:“减少排放并走上实现国际能源和气候目标的轨道,将取决于世界能否足够快地扩大电池生产。”“电池正在我们眼前改变局面。”
锂离子电池的成本下降幅度超过了任何其他能源技术
尽管锂离子电池通常与小工具和其他消费电子产品相关,但其主要用途已不再如此。根据IEA的数据,2023年,能源行业占电池总需求的90%。在短短八年内,整个锂离子电池市场的规模几乎扩大了十倍。报告显示,在过去15年里,这些电池的成本已暴跌90%。总的来说,报告指出,电池的价格跌幅是迄今为止任何能源技术中最显著的。不断下跌的电池价格使得电动汽车和太阳能的成本更低,价格与化石燃料相当。
Birol 在一份声明中说:“太阳能光伏(PV)和电池的结合,在印度已经可以与新建煤电厂竞争。”“而且在未来几年里,它将比中国的新建煤电厂和美国的燃气发电厂更便宜。”
尽管所有这些数字听起来可能令人印象深刻,但IEA指出,这可能仍然不足以满足不断增长的能源需求。为了实现联合国到2030年将可再生能源产能提高两倍的目标,IEA估计全球电池储能将需要增加到目前的六倍。要做到这一点,电池储能的部署每年需要平均增加至少25%。电池需要大幅降价,同时保持或提高性能。IEA估计,电池化学和制造方面的新创新可以使锂离子成本在全球范围内在现在到2030年之间降低40%。目前,电池制造能力也仅限于少数几个国家,IEA表示这一点需要改变。
报告指出:“部署足够电池的不足,将可能导致电力部门的清洁能源转型停滞不前。”
更便宜的电池对消费者的意义
电动汽车和可再生能源的普及,在减少排放的努力中发挥着重要作用。虽然与前几年相比,美国电动汽车的普及率略有放缓,但全球趋势是上升的。2023年,电动汽车的部署增加了40%,相当于有1400万辆电动汽车投入使用。IEA估计,不断增长的电动汽车车队到本十年末可能每天可替代800万桶石油的需求。从实际角度来看,与电池相关的成本下降将转化为近期内更便宜的电动汽车。美国司机一再表示价格是阻碍他们转向电动汽车的主要因素之一。部分由于电池价格下跌而带来的更经济实惠的车型,可能会鼓励更多司机做出改变,甚至可能有助于实现拜登政府到2030年使所有新车销量中50%为电动汽车的目标。
在基础设施方面,更便宜的储能价格意味着,希望新建发电厂的发展中国家可以选择更具成本效益的可再生能源方案,价格与非可再生能源相当。不断下降的电池价格也使得在目前由传统能源电网覆盖不足的地区部署可再生能源微电网成为可能。
在美国等地,由电池支撑的更可靠的能源体系将进一步增强国家的能源独立性,并减少从其他国家购买化石燃料的需要。2020年,可再生能源仅占美国能源结构的19%,但可负担、更可靠的储能可能会改变这种局面。斯坦福大学的研究人员通过最近的一次模拟,提供了该情景的一些证据,该模拟显示美国有可能在2050年维持100%的可再生能源电网。
电池存在关键矿产问题
更便宜的电池,至少按照目前的制造方式来说,并非万能药。如今,全球电池市场在很大程度上依赖于从少数几个国家集中采购的关键矿产。仅中国就占锂和钴原材料加工量的一半以上。从地球上开采这些矿产是危险的工作,并且会造成其自身的有害污染。大规模的矿山也可能彻底改变整个社区的环境。
新型电池可以为矿产问题提供一些解决方案。磷酸铁锂(LFP)电池越来越多地用于新型电动汽车,它们采用不同的化学方法,不含镍或钴。尽管更多矿物密集型的锂离子电池仍占电池储量的绝大多数,但(LFP)电池占去年新电池产量的80%。更有效地回收铝、铜和其他资源的努力,这些资源存在于不断增长的电子垃圾中,也有可能帮助生产未来对矿产需求更低的电池。目前,电子垃圾中的稀土金属回收率不到1%。