Natrium-ion-batterijcellen zijn al bijna gelijkwaardig aan de kosten van lithium--ionen, en zullen goedkoper worden

Elke technologie die wil concurreren met lithium{0}}ionbatterijen (LIB's) wordt geconfronteerd met de uitdaging van snel dalende kosten voor deze toch al alomtegenwoordige technologie. Terwijl LIB's hun marktdominantie blijven uitbreiden, wachten natrium-ionbatterijen (SIB's) nog steeds op hun moment om te schitteren.

Uit een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van de Finse LUT Universiteit, in samenwerking met het Duitse Karlsruhe Instituut voor Technologie en de Spaanse Universiteit van Alcalá, blijkt echter dat, hoewel SIB's nog geen brede marktacceptatie hebben bereikt, hun cellen de kosten al bijna gelijkwaardig zijn aan die van LIB's.

"Natrium-ionbatterijen (SIB's) zijn nog niet volledig op de markt- voor toepassingen in elektrische voertuigen, omdat de energiedichtheid een beperkende factor blijft. Hoewel SIB's qua kosten al-concurreren met lithium-ionbatterijen (LIB's), blijft hun gravimetrische energiedichtheid nog steeds achter. Deze kloof kan worden gedicht zodra solide- SIB's op de markt komen", zegt Dominik Keiner, junior onderzoekers aan de LUT School of Energy Systems, vertelt ESS News.

Momenteel worden echter de eerste commerciële batterij-energieopslagfaciliteiten op nutsschaal- gebouwd en in gebruik genomen, inclusief projecten op de schaal van 100 MWh. "Dit toont aan dat SIB's op het punt staan ​​om op volledige- schaal de markt te betreden. Zodra de toeleveringsketens tot stand zijn gebracht en de schaalvoordelen effect hebben, is er feitelijk niets dat natrium-ionbatterijen kan verhinderen de markt volledig over te nemen, op voorwaarde dat de bestaande LIB-lock-ins- beheersbaar zijn", zegt hij.

Hoewel eerdere beoordelingen controversiële resultaten hebben opgeleverd met betrekking tot de economische concurrentiekracht van SIB, en de potentiële impact van SIB op het bredere energiesysteem onontgonnen hebben gelaten, combineert de nieuwe studie een bottom{0}} kostenmodellering, inclusief toekomstige prestatieontwikkelingen op materieel niveau voor SIB, met een mondiaal energiesysteemmodel tot 2050.

De resultaten laten zien dat batterijen, gezien de recente kostenontwikkelingen en leercurves, niet langer een -cruciaal onderdeel van het energiesysteem zijn, met een verwachte kapitaalinvestering- op schaal van € 28,5-51,9/kWh in 2050. SIB is momenteel qua kosten bijna gelijk en presteert potentieel beter dan LIB op de middellange termijn en is minder gevoelig voor prijspieken en aanbodtekorten.

Omdat het een zogenaamde drop- technologie betreft, kunnen natrium-ionbatterijen (SIB's) met slechts kleine aanpassingen worden vervaardigd op bestaande productielijnen voor lithium-ionbatterijen (LIB). Als gevolg hiervan worden de zorgen over aanbodtekorten of prijspieken grotendeels weggenomen, omdat elke verstoring van het LIB-aanbod eenvoudigweg een verschuiving naar SIB zou kunnen veroorzaken, merken de onderzoekers op.

Bovendien blijkt uit het onderzoek dat lagere batterijkosten vooral zorgen voor een toename van de batterijcapaciteit en niet voor extra inzet van zonne-energie. Over het geheel genomen blijft de structuur van het energiesysteem grotendeels ongewijzigd, met vergelijkbare aandelen van fotovoltaïsche zonne-energie, hoewel een hogere batterijcapaciteit een grotere werking van stroom-naar-X-processen onder verhoogde belasting mogelijk maakt. In deze context vormt elektrochemische energieopslag geen beperkende factor voor de mondiale energietransitie. Dienovereenkomstig voorspelt het onderzoek mogelijk de hoogste vraag naar stationaire batterijen die tot nu toe is gerapporteerd – variërend van 67,9 tot 106,5 TWh in 2050 – en overtreft daarmee de schattingen van eerdere kostengeoptimaliseerde energiesysteemanalyses.

"Samenvattend zijn SIB's wat betreft kosten en prestaties al volwassen en kunnen ze op bepaalde aspecten zelfs beter presteren dan LIB's, zoals het operationele temperatuurbereik. Energiedichtheid blijft de laatste hindernis, maar de kostenpariteit is al bereikt. Het op grote schaal beter presteren dan LIB's hangt vooral af van het opzetten van robuuste aanvoerroutes - een kwestie van tijd en investeringen", zegt Keiner.

Tegen 2050 zullen de genivelleerde opslagkosten (LCOS) naar verwachting lager zijn voor natrium--ionbatterijen met hoge leersnelheden dan voor lithium--ionbatterijen met lage leersnelheden, waarbij beide beter presteren dan de referentiewaarden uit de literatuur, en scenario's met lagere- kosten ook een hogere energie-/vermogensverhouding- met behoud van hoge cyclusaantallen hebben.

"Kijkend naar 2050 schatten we dat de genivelleerde opslagkosten (LCOS) zullen variëren van 11,2–13,6 €/MWh in het MIN-Sh-scenario (alleen SIB's, met hoge leerpercentages) tot 15,8–22,1 €/MWh in het MAX-Ll-scenario (alleen LIB's, met lage leerpercentages). Ter vergelijking: onze LUT-LitRef-literatuurreferentie In dit scenario zijn de interfacekosten inbegrepen (identiek voor SIB's en LIB's), maar exclusief de elektriciteitskosten. Opvallend is dat de lagere-kostenscenario's ook hogere energie-/vermogensverhoudingen omvatten (6–7 uur versus. 4–6 uur), terwijl het aantal volledige cycli in alle gevallen hoog blijft (300+),' zegt Keiner.