Анализ показывает снижение стоимости литий-ионных батарей – возможно дальнейшее резкое снижение
Стоимость перезаряжаемых литий-ионных батарей, используемых в телефонах, ноутбуках и автомобилях, резко упала за последние три десятилетия и стала одним из основных факторов быстрого роста этих технологий. Но попытка количественно оценить это снижение затрат дала неоднозначные и противоречивые результаты, которые препятствовали попыткам спрогнозировать будущее технологии или разработать полезную политику и исследовательские приоритеты.
Стоимость литий-ионных батарей
Теперь исследователи Массачусетского технологического института провели исчерпывающий анализ исследований, в которых рассматривалось снижение цен на эти батареи, которые являются доминирующей технологией перезаряжаемых аккумуляторов в современном мире. Новое исследование охватывает более трех десятилетий, включая анализ исходных базовых наборов данных и документов, когда это возможно, чтобы получить четкую картину траектории развития технологии.
Подписывайтесь на наш youtube канал!
Исследователи обнаружили, что стоимость этих батарей упала на 97 % с момента их первого коммерческого внедрения в 1991 году. Этот темп улучшения намного выше, чем предполагали многие аналитики, и сравним со скоростью солнечных фотоэлектрических панелей, которые некоторые считали исключительным случаем. О новых результатах сообщается в журнале Energy and Environmental Science в статье постдока Массачусетского технологического института Мики Зиглера и доцента Джессики Транчик.
ЭФИРНЫЕ СЕТЫ
Подборка эфиров c ЛУЧШИМИ психологами, врачами, остеопатами
на платформе COURSE.ECONET.RU
ПОЛУЧИТЬ ДОСТУП
Анализ показывает снижение стоимости литий-ионных батарей – возможно дальнейшее резкое снижение
Хотя очевидно, что произошло резкое снижение стоимости некоторых технологий экологически чистой энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, Транчик говорит, когда они начали рассматривать снижение цен на литий-ионные батареи, «мы увидели существенные разногласия, поскольку очень быстро снизилась стоимость этих технологий». Подобные разногласия проявились при отслеживании других важных аспектов разработки батарей, таких как постоянно улучшающаяся плотность энергии (энергия, запасенная в заданном объеме) и удельная энергия (энергия, запасенная в заданной массе).
«Эти тенденции имеют большое значение для того, чтобы привести нас туда, где мы находимся прямо сейчас, а также для размышлений о том, что может произойти в будущем», – говорит Транчик, доцент Института данных, систем и общества Массачусетского технологического института. Хотя общеизвестно, что снижение стоимости аккумуляторов стало стимулом для недавнего роста продаж электромобилей, например, было неясно, насколько велико это снижение. Благодаря этому подробному анализу, по ее словам, «мы смогли подтвердить, что да, технологии литий-ионных аккумуляторов улучшились с точки зрения их стоимости со скоростью, сравнимой с технологией солнечной энергии, и, в частности, фотоэлектрическими модулями, которые часто приводятся как своего рода золотой стандарт в инновациях в области чистой энергии».
Может показаться странным, что существовала такая большая неопределенность и разногласия по поводу того, насколько снизилась стоимость литий-ионных аккумуляторов и какие факторы это повлияли, но на самом деле большая часть информации находится в форме конфиденциальных корпоративных данных, которые трудно добыть исследователям. Большинство литий-ионных аккумуляторов не продаются напрямую потребителям – вы не можете бежать в обычную аптеку на углу, чтобы купить сменный аккумулятор для своего iPhone, ПК или электромобиля. Вместо этого производители покупают литий-ионные батареи и встраивают их в электронику и автомобили. Крупные компании, такие как Apple или Tesla, покупают батареи миллионами или производят их сами по ценам, которые оговариваются или учитываются внутри компании, но никогда не раскрываются публично.
Помимо помощи в ускорении продолжающейся электрификации транспорта, дальнейшее снижение затрат на литий-ионные батареи потенциально может также увеличить использование батарей в стационарных приложениях как способ компенсации прерывистой подачи экологически чистых источников энергии, таких как солнечная и ветровая. Оба приложения могут сыграть важную роль в сокращении мировых выбросов парниковых газов, изменяющих климат. «Я не могу переоценить важность этих тенденций в инновациях в области чистой энергии для того, чтобы привести нас туда, где мы находимся прямо сейчас, где, похоже, мы наблюдаем быструю электрификацию транспортных средств, и мы наблюдаем быстрый рост технологий возобновляемых источников энергии», – говорит Транчик. «Конечно, для решения проблемы изменения климата нужно сделать гораздо больше, но это действительно изменило правила игры».
Зиглер отмечает, что новые открытия предназначены не только для повторения истории разработки аккумуляторов, но и для того, чтобы помочь ориентироваться в будущем. Прочесывая всю опубликованную литературу по вопросу снижения стоимости литий-ионных элементов, он обнаружил «очень разные меры исторического улучшения. И в различных статьях исследователи использовали эти тенденции, чтобы внести предложения о том, как еще больше снизить затраты на литий-ионные технологии или когда они могут достичь целевых показателей затрат». Но поскольку исходные данные сильно различались, «рекомендации, которые давали исследователи, могли быть совершенно разными». Некоторые исследования показали, что литий-ионные батареи не будут падать в цене достаточно быстро для определенных приложений, в то время как другие были гораздо более оптимистичными.
Исследователи копались в исходных источниках опубликованных данных, в некоторых случаях обнаруживая, что определенные первичные данные использовались в нескольких исследованиях, которые позже цитировались как отдельные источники, или что исходные источники данных были потеряны в процессе. И хотя большинство исследований сосредоточено только на стоимости, Зиглер говорит, что стало ясно, что такой одномерный анализ может недооценивать, насколько быстро улучшаются литий-ионные технологии; Помимо стоимости, вес и объем также являются ключевыми факторами как для транспортных средств, так и для портативной электроники. Итак, команда добавила в исследование второй трек, проанализировав улучшения и по этим параметрам.
«Литий-ионные батареи не были приняты, потому что в то время они были наименее дорогой технологией», – говорит Зиглер. «Были доступны менее дорогие аккумуляторные технологии. Литий-ионная технология была принята, потому что она позволяет вам носить портативную электронику в руке, потому что она позволяет изготавливать электроинструменты, которые служат дольше и обладают большей мощностью, а также позволяет нам создавать автомобили, которые могут обеспечить достаточный запас хода. «Казалось, что просто смотреть на доллары за киловатт-час – это только часть истории», – говорит он.
Этот более широкий анализ помогает определить, что может быть возможным в будущем, добавляет он: «Мы говорим, что литий-ионные технологии могут улучшиться для определенных приложений быстрее, чем можно было бы спрогнозировать, просто глядя на один показатель производительности. Изучив несколько показателей, вы получите более четкое представление о степени улучшения, и это говорит о том, что они, возможно, могли бы улучшиться быстрее для приложений, в которых ослаблены ограничения на массу и объем ».
Транчик добавляет, что новое исследование может сыграть важную роль в выработке политики, связанной с энергетикой. «Тенденции опубликованных данных по нескольким чистым технологиям, в которых со временем произошло значительное сокращение затрат, – ветровым, солнечным, а теперь и литий-ионным батареям, – как правило, ссылаются снова и снова, и не только в научных публикациях, но и в программных документах и в промышленности отчеты », – говорит она. «Многие важные выводы климатической политики основаны на этих нескольких тенденциях. По этой причине важно правильно их понять. Существует реальная необходимость бережно относиться к данным и в целом повысить нашу точность в работе с технологическими данными и отслеживании этих тенденций».
«Стоимость аккумуляторных батарей определяет паритет цен на электромобили и автомобили с двигателями внутреннего сгорания», – говорит Венкат Вишванатан, доцент кафедры машиностроения в Университете Карнеги-Меллона, который не имел отношения к этой работе. «Таким образом, прогнозирование снижения стоимости аккумуляторов, вероятно, является одной из наиболее важных проблем в обеспечении точного понимания внедрения электромобилей».
Вишванатан добавляет, что «открытие того, что снижение затрат может происходить быстрее, чем предполагалось ранее, позволит более широко внедрять, увеличивать объемы и вести к дальнейшему снижению затрат. … Наборы данных, собранные, проанализированные и выпущенные вместе с этим документом, окажут долгосрочное влияние на сообщество».
Стоимость перезаряжаемых литий-ионных батарей, используемых в телефонах, ноутбуках и автомобилях, резко упала за последние три десятилетия и стала одним из основных факторов быстрого роста этих технологий. Но попытка количественно оценить это снижение затрат дала неоднозначные и противоречивые результаты, которые препятствовали попыткам спрогнозировать будущее технологии или разработать полезную политику и исследовательские приоритеты.
Теперь исследователи Массачусетского технологического института провели исчерпывающий анализ исследований, в которых рассматривалось снижение цен на эти батареи, которые являются доминирующей технологией перезаряжаемых аккумуляторов в современном мире. Новое исследование охватывает более трех десятилетий, включая анализ исходных базовых наборов данных и документов, когда это возможно, чтобы получить четкую картину траектории развития технологии.
Исследователи обнаружили, что стоимость этих батарей упала на 97 % с момента их первого коммерческого внедрения в 1991 году. Этот темп улучшения намного выше, чем предполагали многие аналитики, и сравним со скоростью солнечных фотоэлектрических панелей, которые некоторые считали исключительным случаем. О новых результатах сообщается в журнале Energy and Environmental Science в статье постдока Массачусетского технологического института Мики Зиглера и доцента Джессики Транчик.
Хотя очевидно, что произошло резкое снижение стоимости некоторых технологий экологически чистой энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, Транчик говорит, когда они начали рассматривать снижение цен на литий-ионные батареи, «мы увидели существенные разногласия, поскольку очень быстро снизилась стоимость этих технологий». Подобные разногласия проявились при отслеживании других важных аспектов разработки батарей, таких как постоянно улучшающаяся плотность энергии (энергия, запасенная в заданном объеме) и удельная энергия (энергия, запасенная в заданной массе).
«Эти тенденции имеют большое значение для того, чтобы привести нас туда, где мы находимся прямо сейчас, а также для размышлений о том, что может произойти в будущем», – говорит Транчик, доцент Института данных, систем и общества Массачусетского технологического института. Хотя общеизвестно, что снижение стоимости аккумуляторов стало стимулом для недавнего роста продаж электромобилей, например, было неясно, насколько велико это снижение. Благодаря этому подробному анализу, по ее словам, «мы смогли подтвердить, что да, технологии литий-ионных аккумуляторов улучшились с точки зрения их стоимости со скоростью, сравнимой с технологией солнечной энергии, и, в частности, фотоэлектрическими модулями, которые часто приводятся как своего рода золотой стандарт в инновациях в области чистой энергии».
Может показаться странным, что существовала такая большая неопределенность и разногласия по поводу того, насколько снизилась стоимость литий-ионных аккумуляторов и какие факторы это повлияли, но на самом деле большая часть информации находится в форме конфиденциальных корпоративных данных, которые трудно добыть исследователям. Большинство литий-ионных аккумуляторов не продаются напрямую потребителям – вы не можете бежать в обычную аптеку на углу, чтобы купить сменный аккумулятор для своего iPhone, ПК или электромобиля. Вместо этого производители покупают литий-ионные батареи и встраивают их в электронику и автомобили. Крупные компании, такие как Apple или Tesla, покупают батареи миллионами или производят их сами по ценам, которые оговариваются или учитываются внутри компании, но никогда не раскрываются публично.
Помимо помощи в ускорении продолжающейся электрификации транспорта, дальнейшее снижение затрат на литий-ионные батареи потенциально может также увеличить использование батарей в стационарных приложениях как способ компенсации прерывистой подачи экологически чистых источников энергии, таких как солнечная и ветровая. Оба приложения могут сыграть важную роль в сокращении мировых выбросов парниковых газов, изменяющих климат. «Я не могу переоценить важность этих тенденций в инновациях в области чистой энергии для того, чтобы привести нас туда, где мы находимся прямо сейчас, где, похоже, мы наблюдаем быструю электрификацию транспортных средств, и мы наблюдаем быстрый рост технологий возобновляемых источников энергии», – говорит Транчик. «Конечно, для решения проблемы изменения климата нужно сделать гораздо больше, но это действительно изменило правила игры».
Зиглер отмечает, что новые открытия предназначены не только для повторения истории разработки аккумуляторов, но и для того, чтобы помочь ориентироваться в будущем. Прочесывая всю опубликованную литературу по вопросу снижения стоимости литий-ионных элементов, он обнаружил «очень разные меры исторического улучшения. И в различных статьях исследователи использовали эти тенденции, чтобы внести предложения о том, как еще больше снизить затраты на литий-ионные технологии или когда они могут достичь целевых показателей затрат». Но поскольку исходные данные сильно различались, «рекомендации, которые давали исследователи, могли быть совершенно разными». Некоторые исследования показали, что литий-ионные батареи не будут падать в цене достаточно быстро для определенных приложений, в то время как другие были гораздо более оптимистичными.
Исследователи копались в исходных источниках опубликованных данных, в некоторых случаях обнаруживая, что определенные первичные данные использовались в нескольких исследованиях, которые позже цитировались как отдельные источники, или что исходные источники данных были потеряны в процессе. И хотя большинство исследований сосредоточено только на стоимости, Зиглер говорит, что стало ясно, что такой одномерный анализ может недооценивать, насколько быстро улучшаются литий-ионные технологии; Помимо стоимости, вес и объем также являются ключевыми факторами как для транспортных средств, так и для портативной электроники. Итак, команда добавила в исследование второй трек, проанализировав улучшения и по этим параметрам.
«Литий-ионные батареи не были приняты, потому что в то время они были наименее дорогой технологией», – говорит Зиглер. «Были доступны менее дорогие аккумуляторные технологии. Литий-ионная технология была принята, потому что она позволяет вам носить портативную электронику в руке, потому что она позволяет изготавливать электроинструменты, которые служат дольше и обладают большей мощностью, а также позволяет нам создавать автомобили, которые могут обеспечить достаточный запас хода. «Казалось, что просто смотреть на доллары за киловатт-час – это только часть истории», – говорит он.
Этот более широкий анализ помогает определить, что может быть возможным в будущем, добавляет он: «Мы говорим, что литий-ионные технологии могут улучшиться для определенных приложений быстрее, чем можно было бы спрогнозировать, просто глядя на один показатель производительности. Изучив несколько показателей, вы получите более четкое представление о степени улучшения, и это говорит о том, что они, возможно, могли бы улучшиться быстрее для приложений, в которых ослаблены ограничения на массу и объем ».
Транчик добавляет, что новое исследование может сыграть важную роль в выработке политики, связанной с энергетикой. «Тенденции опубликованных данных по нескольким чистым технологиям, в которых со временем произошло значительное сокращение затрат, – ветровым, солнечным, а теперь и литий-ионным батареям, – как правило, ссылаются снова и снова, и не только в научных публикациях, но и в программных документах и в промышленности отчеты », – говорит она. «Многие важные выводы климатической политики основаны на этих нескольких тенденциях. По этой причине важно правильно их понять. Существует реальная необходимость бережно относиться к данным и в целом повысить нашу точность в работе с технологическими данными и отслеживании этих тенденций».
«Стоимость аккумуляторных батарей определяет паритет цен на электромобили и автомобили с двигателями внутреннего сгорания», – говорит Венкат Вишванатан, доцент кафедры машиностроения в Университете Карнеги-Меллона, который не имел отношения к этой работе. «Таким образом, прогнозирование снижения стоимости аккумуляторов, вероятно, является одной из наиболее важных проблем в обеспечении точного понимания внедрения электромобилей».
Вишванатан добавляет, что «открытие того, что снижение затрат может происходить быстрее, чем предполагалось ранее, позволит более широко внедрять, увеличивать объемы и вести к дальнейшему снижению затрат. … Наборы данных, собранные, проанализированные и выпущенные вместе с этим документом, окажут долгосрочное влияние на сообщество».
https://econet.ru/articles/analiz-pokazyvaet-snizhenie-stoimosti-litiy-ionnyh-batarey-vozmozhno-dalneyshee-rezkoe-snizhenie
31.03.2021