Штабелируемая конструкция батарей, как, например, используемая китайской компанией FoxESS в Energy Cube, обеспечивает простоту установки и большую гибкость.
Основным фактором, тормозящим расширение систем хранения энергии, остается их высокая стоимость. В 2022 году эволюция химических элементов аккумуляторных батарей продолжалась с головокружительной скоростью. Произошел сдвиг в сторону более дешевых литий-феррофосфатных (LFP) аккумуляторов, которые с 2020 года отвоевывают долю свою рынка у устройств на основе литиевого никель-марганцево-кобальтового оксида (NMC). В 2022 году LFP-элементы были в среднем на 20% дешевле, чем продукты NMC.
«Раньше LFP занимали относительно небольшую долю мирового рынка электромобилей из-за своей ограниченной плотности энергии», - говорит Гарет Хартли, менеджер по бизнес-аналитике британской организации по исследованию аккумуляторов Faraday Institution. «Тем не менее, недавние достижения в области проектирования элементов питания позволили компенсировать низкую плотность энергии ячейки LFP и увеличить ее примерно на 19-27% по сравнению с традиционной батарей Tesla (126 Вт-ч/кг с LFP), снизив стоимость без существенной потери мощности».
Плотность энергии батареи LFP Blade от BYD составляет 150 Вт-ч/кг; а компания CATL заявила, что ее LFP-аккумулятор Qilin предлагает 160 Втч/кг. Стремление к созданию литий-ионных аккумуляторов нового поколения с высокой плотностью энергии привело к тому, что с 2022 года в анодах используют больше кремния. Это связано с тем, что теоретическая емкость этого распространенного нетоксичного материала составляет 3 600 мАч/г по сравнению с максимальной емкостью графита 372 мАч/г. Также были предприняты усилия по оптимизации катодов, такие как увеличение содержания никеля и снижение содержания кобальта в катодах NMC.
Также наметилась тенденция к созданию модульных и масштабируемых устройств. «Сегментированные» батареи можно менять в зависимости от потребностей; их легче устанавливать, обслуживать и эксплуатировать.
«Ключевыми преимуществами модульных и легко масштабируемых систем BESS [аккумуляторных систем накопления энергии] для владельцев проектов и операторов являются их гибкость и перспективность», - объясняет Кевин Шанг, старший аналитик-исследователь Wood Mackenzie. «Системы накопления энергии на батареях можно масштабировать по принципу строительных блоков, что также сокращает расходы для будущих проектов возможного расширения». Шанг говорит, что используя модульные решения можно снизить затраты на 10–20 % на единицу оборудования.
Ожидается, что по мере усиления конкуренции и развития цепочки поставок аккумуляторов тенденция к созданию модульных устройств будет расти. «Производители аккумуляторов активно стремятся к вертикальной интеграции и продвигают свои предложения вниз по цепочке; а такие компании, как CATL, Samsung SDI и LG Energy Solution, расширяют свои модульные продукты ESS [energy storage system - систем накопления энергии]», - добавляет Шанг.
Уроки химии.
Нестабильность цепочки поставок стимулирует поиск новых химических элементов для аккумуляторов. Компании исследуют альтернативные литий-ионные решения, включая литий-марганец-железо-фосфатные (LMFP) и литий-серные батареи; не содержащие кобальта или никеля; а также безлитиевые натрий-ионные аккумуляторы. Однако инсайдеры отрасли считают, что лишь немногие из них станут коммерческими.
«Ажиотаж в инвестиционном пространстве альтернативных технологий, которое мы наблюдали в 2020 и 2021 годах, несколько остыл», - говорит Джордж Хилтон, старший аналитик S&P Global. «Сегодня ряд компаний находится в очень выгодном положении, и при разумном и эффективном использовании денежных средств они могут масштабировать и реализовывать собственные коммерческие проекты. Ключ к будущему альтернативных технологий заключается в том, насколько реально выполнить эти амбициозные обещания». S&P Global отмечает два критерия, которым должны соответствовать успешные аккумуляторные технологии: легкая масштабируемость (вероятно, благодаря поддержке других отраслей); и разделение энергии и мощности, для приложений большой продолжительности, там где вездесущие литий-ионные предложения наименее конкурентоспособны.
Твердотельные аккумуляторы были приоритетом НИОКР для производителей электромобилей, но доля рынка этой технологии оставалась незначительной, в то время как натрий-ионные аккумуляторы добились коммерциализации, а в Китае открылась первая в мире линия по производству гигаватт-часов, управляемая местным концерном HiNa Battery Technology. «Натрий-ионная технология интересна тем, что ее можно быстро масштабировать, как литий-ионную, а аналогичное оборудование позволит компаниям по всей цепочке создания стоимости быстро и легко перейти на натриево-ионные батареи, если они станут более доступными или подешевеют», - говорит Хилтон.
Сырьевые материалы.
Обычная практика отслеживания снижения стоимости батарей в 2022 году неожиданно прекратилась, так как цены на них впервые выросли с тех пор, как аналитическая компания BloombergNEF начала собирать эти данные десять лет назад. Средневзвешенная по объему цена на литий-ионные аккумуляторные батареи во всех секторах выросла до 151 доллара США за кВтч в 2022 году, что на 7% больше, чем в 2021 году. Рост цен на сырье и компоненты для аккумуляторов, а также стремительная инфляция стали основными причинами развития, и если бы не более широкое внедрение более дешевой химии LFP и продолжающееся сокращение дорогостоящего кобальта в катодах на основе никеля, цены могли бы вырасти еще больше.
«Именно литий, никель и кобальт наиболее ценные элементы в аккумуляторных элементах», - говорит Яёи Секине, глава отдела хранения энергии в BloombergNEF. В частности, цены на литий оставались высокими из-за постоянных ограничений цепочки поставок и медленного наращивания производственных мощностей. «По состоянию на конец ноября спотовые цены на карбонат и гидроксид лития были выше на 615% и 779% соответственно по сравнению с январем 2021 года. Спотовые цены на никель были выше на 42%, а спотовые цены на кобальт - на 25%», - говорит Секине.
Средневзвешенное по объему соотношение цен на литий-ионные аккумуляторы и ячейки, 2013–2022 гг.
Однако, согласно исследованию Bloomberg, цены на аккумуляторы выросли всего на 11%, что указывает на то, что волатильность цен на сырьевые товары напрямую не влияет на стоимость аккумуляторов, поскольку металлы - это лишь часть их стоимости. «Стратегии закупок, используемые производителями элементов, в том числе контракты на продажу с использованием индексов, которые торгуются со скидкой или надбавкой к спотовым ценам, играют некоторую роль в сдерживании роста цен», - говорит Секине. «Однако стабилизация цен вряд ли приведет к охлаждению спроса. Из более чем 180 участников последнего опроса в отношении стоимости систем хранения энергии, проведенном BloombergNEF, никто не откажется от реализации проекта, даже если цены останутся высокими. Две трети - продолжат, четверть - будут оценивать, и только 10% отложат проект».
Геополитические проблемы.
В условиях геополитической напряженности и уязвимости цепочек поставок многие регионы стремятся ускорить развитие местного производства. Ожидается, что, принятый в США Закон о снижении инфляции (IRA), в котором предусмотрено выделение миллиардов долларов в виде стимулов для развития чистой энергетики, увеличит количество накопителей энергии на четверть.
Наибольшее влияние IRA заключается в том, что он включает в себя возможность специального налогового кредитования в размере 30% для отдельных проектов по хранению энергии. Например, бытовые системы накопления энергии ранее имели право на налоговые льготы только в том случае, если они на 100% заряжались от солнечной энергии; в то время как системы перед счетчиками, а также коммерческие и промышленные системы имели право на налоговые льготы, если заряжались от солнечной энергии на 75%. Это ограничивало развитие систем хранения энергии, а покупка и продажа электроэнергии по оптимальным ценам становилась нежизнеспособной.
По общему мнению отраслевых наблюдателей, IRA коренным образом изменит траекторию рынка аккумуляторов, улучшив экономику проектов, поскольку аккумуляторы предлагают более широкий спектр вспомогательных услуг и проектов по распределению энергии, а также обеспечивают преимущества разработчикам систем хранения, которые и так пострадали от инфляции, проблем с логистикой и цепочкой поставок.
Тем временем конфликт в Украине привлек внимание к энергетике, вызвав в Европе беспрецедентные интервенции на энергетических рынках в попытке удержать цены на низком уровне. В то время как высокие цены на электроэнергию привели к тому, что развертывание BESS в жилых помещениях достигло нового максимума - по данным торговой организации SolarPower Europe, они достигли 9,3 ГВтч, установленных в более чем 1 миллионе европейских домохозяйств, - большие батареи испытали скачок в доходах от вспомогательных услуг.
«Отчасти это связано с тем, что увеличились оптовые спреды, а это означает, что батареи получают больше доходов от арбитража; а также потому, что цены на частотные и балансировочные услуги выросли, так как они часто зависят от цен на оптовом рынке», - говорит Райан Александр, ведущий исследователь европейских энергетических рынков в Aurora Energy Research.
Доходы от продажи энергии, связанные с торговлей на рынках на сутки вперед или внутридневных рынках, были особенно высокими. Поэтому хорошей новостью для владельцев хранилищ стало то, что их активы были исключены из предела доходов, с которым сталкиваются владельцы возобновляемых источников энергии в соответствии с чрезвычайными энергетическими мерами, принятыми в сентябре Европейской комиссией и Европейским советом. В то время как новые проекты хранения данных будут страдать от более высоких первоначальных затрат из-за повышения цен на аккумуляторы, ожидается, что экономическая целесообразность эксплуатации батарей останется высокой.
«До тех пор, пока мировой газовый рынок не восстановится, что не ожидается до конца 2020-х годов, цены на газ и на электроэнергию останутся невероятно высокими», - говорит Александр из Aurora. «Это означает, что у существующих аккумуляторных активов впереди пара очень хороших лет».
Водородный ажиотаж.
Количество водородных проектов продолжает расти, однако их развертывание отстает. В отчете «2022 Hydrogen Insights», подготовленном брюссельской торговой организацией Hydrogen Council и аналитической компанией McKinsey & Company, отмечено, что из 680 крупномасштабных проектных предложений на 240 миллиардов долларов в прошлом году, только менее 10 % (на 22 миллиарда долларов) получили окончательные инвестиционные решения. В то время как Европа лидирует по предоставлению инвестиций (около 30%), Китай немного опережает ее по развертыванию электролизеров мощностью 200 МВт.
Ожидается, что до 2030 года потребуется около 700 миллиардов долларов для водородных проектов, чтобы достичь нулевого уровня в 2050 году. На сегодняшний день выделено только 3% от этой суммы. «Зеленый водородный трубопровод в 2022 году увеличился почти вдвое по сравнению с 2021 годом, что составило почти 500 ГВт глобальной мощности электролизеров», - говорит Мин Кхой Ле, руководитель отдела исследований водорода в аналитической компании Rystad Energy. «Мы также увидели значительный рост мощности в проектах, которые начали строиться: с 20 МВт в прошлом году до 100-200 МВт».
IRA, которая получила крупнейшие в мире субсидии на водород, изменила скептическую картину прошлогоднего водородного ажиотажа. Налоговый кредит IRA в размере 3 долларов за кг может снизить стоимость производства зеленого водорода почти вдвое (до 3 долларов за кг) для проекта, стартующего в этом году, что намного дешевле серого водорода.
Российская военная агрессия в Украине подстегнула водородный сегмент. Всего через несколько дней после вторжения России стоимость серого и голубого водорода, связанного с ископаемым топливом, выросла с 8 до 12 долларов/кг, что сделало экономику зеленого водорода более привлекательной. «Учитывая, что такие меры, как налоговый кредит на производство в США или контракты на разницу цен в Европе, должны вступить в полную силу в этом году, то в сочетании с ожидаемым сохранением высоких цен на газ в течение всего этого года, ожидается, что переход от серого к зеленому водороду в 2023 году еще больше ускорится», - говорит Кхой Ле.