Der Aufstieg der Batterien in 6 Diagrammen und nicht zu vielen Zahlen

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Der unaufhaltsame Aufstieg von Batterien führt zu einem Dominoeffekt, der die Hälfte des weltweiten Bedarfs an fossilen Brennstoffen gefährdet.

Die Batterienachfrage wächst exponentiell, angetrieben durch einen Dominoeffekt der Akzeptanz, der von Land zu Land und von Sektor zu Sektor kaskadiert. Dieser Batterie-Dominoeffekt soll den schnellen Ausstieg aus der Hälfte des weltweiten Bedarfs an fossilen Brennstoffen ermöglichen und maßgeblich zur Reduzierung der Transport- und Energieemissionen beitragen. Zu diesem Schluss kommt der kürzlich veröffentlichte Bericht von RMI X-Change: Batterien. In diesem Artikel heben wir sechs der Kernbotschaften des Berichts hervor.

1. Batterieverkäufe wachsen exponentiell entlang der S-Kurven

Der Batterieabsatz wächst klassisch exponentiell S-Kurven die das Wachstum disruptiver neuer Technologien kennzeichnen. Seit dreißig Jahren verdoppelt sich der Umsatz alle zwei bis drei Jahre und verzeichnet eine durchschnittliche Wachstumsrate von 33 Prozent. Im letzten Jahrzehnt, als Elektroautos auf dem Vormarsch waren, lag der Anteil eher bei 40 Prozent.

Abbildung 1: Weltweiter Batterieumsatz nach Sektor, GWh/Jahr

aus der BNEF-Preisumfrage für Lithium-Ionen-Batterien (2023).

2. Die Batteriekosten sinken weiter, während die Qualität steigt

Mit steigenden Volumina sanken die Batteriekosten und die Energiedichte – ein wichtiger Maßstab für die Qualität einer Batterie – stieg stetig an. In den letzten 30 Jahren sind die Batteriekosten um dramatische 99 Prozent gesunken; Mittlerweile hat sich die Dichte der Top-Tier-Zellen verfünffacht. Wie bei vielen modularen Technologien gilt auch hier: Je mehr Batterien wir einsetzen, desto billiger werden sie, was wiederum zu einem stärkeren Einsatz führt. Mit jeder Verdoppelung des Einsatzes sind die Batteriekosten um 19 Prozent gesunken. Kombiniert man diese Kostensenkungen mit einer Dichtesteigerung von 7 Prozent bei jeder Verdoppelung des Einsatzes, sind Batterien die Technologie für saubere Energie, die sich am schnellsten verbessert.

Quelle: Ziegler und Trancik (2021) vor 2018 (Ende der Daten), BNEF Long-Term Electric Vehicle Outlook (2023) seit 2018, BNEF Lithium-Ion Battery Price Survey (2023) für 2015–2023, RMI-Analyse.

3. Einen Batterie-Dominoeffekt erzeugen

Wenn die Batteriekosten sinken und die Energiedichte steigt, eröffnet sich eine Anwendung nach der anderen. Wir nennen dies den Batterie-Dominoeffekt: Die Umstellung eines Marktes auf Batterieelektrizität bringt die Größenordnung und technologischen Verbesserungen mit sich, die für den nächsten entscheidend sind. Die Batterietechnologie kam zunächst in der Unterhaltungselektronik zum Einsatz, dann in Zwei- und Dreirädern sowie in Autos. Nun sollen Lkw und Batteriespeicher folgen. Bis 2030 werden Batterien voraussichtlich auch in der Schifffahrt und Luftfahrt Marktanteile erobern.

Quelle: BNEF, RMI-Analyse; Der Anteil der Elektronik am adressierbaren Markt ist ein Richtwert, der Transportanteil basiert auf dem Verkaufsanteil von Elektrofahrzeugen im Jahr 2022, die stationäre Speicherung ist definiert als heutiges Verkaufsvolumen dividiert durch langfristige Spitzenverkäufe (2050). Zur Veranschaulichung: Die gesamten adressierbaren Marktgrößen von Zügen, Schiffen und Flugzeugen.

4. Die etablierten Modellbauer bleiben hinter der Kurve zurück

Wie schnell werden Batterien weiter wachsen und sich verbessern? Die Antwort ist viel schneller als die heutige Konsensmeinung. Wenn es um das Wachstum kleiner modularer Technologien geht, gibt es zwei Faustregeln: Die erste besagt, dass überlegene Technologien, die einen schnellen Kostenrückgang erfahren, tendenziell exponentiell wachsen; Der zweite Grund ist, dass die meisten Analysten den ersten übersehen. Batterien bilden hier keine Ausnahme, da sie von Modellbauern immer wieder unterschätzt werden.

In den letzten Jahren wurde in vielen Batterieprognosen effektiv ein lineares Wachstum prognostiziert. Wie Abbildung 4 zeigt, übertreffen die tatsächlichen Umsätze diese Prognosen immer wieder, weshalb Analysten ihre Prognosen immer wieder nach oben korrigieren. Die Vorsicht eines solchen linearen Denkens mag oberflächlich betrachtet vernünftig erscheinen, aber in Wirklichkeit ist es einfach falsch.

Quelle: IEA Global EV Outlook (2018–2023), aktuelle politische Szenarien und Ist-Daten; BNEF Long-Term Electric Vehicle Outlook (2023) für die Schätzung 2023.

5. Die Treiber des Wandels werden gestärkt

Wenn wir auf die nächsten sieben Jahre blicken, sehen wir, dass die Triebkräfte des Wandels stärker werden. Insbesondere sehen wir, dass die Kosten weiter sinken, die politische Unterstützung weiter zunimmt und der Wettbewerb zwischen den Wirtschaftsblöcken weiterhin einen Wettlauf um die Spitze vorantreibt. Und obwohl sich Hindernisse für die Einführung von Batterien abzeichnen, wachsen der Verstand, der Wille und das Kapital der Menschheit proportional schneller. Daher halten wir ein Szenario einer langsamen Einführung nicht für glaubwürdig; Stattdessen modellieren wir zwei Zukünfte: schnell oder schneller. Die Realität dürfte irgendwo dazwischen liegen.

RMI prognostiziert, dass im Jahr 2030 die Top-Tier-Dichte zwischen 600 und 800 Wh/kg liegen wird, die Kosten auf 32 bis 54 US-Dollar pro kWh sinken werden und der Batterieabsatz auf 5,5 bis 8 TWh pro Jahr steigen wird. Um ein Gefühl für diese Geschwindigkeit des Wandels zu bekommen, verläuft die Untergrenze (oder das „schnelle“ Szenario) im Einklang mit dem Netto-Null-Szenario des BNEF. Das schnellere S-Kurven-Szenario übertrifft es.

Quelle: Ziegler und Trancik (2021) vor 2018 (Ende der Daten), BNEF Long-Term Electric Vehicle Outlook (2023) seit 2018, BNEF Lithium-Ion Battery Price Survey (2023) für 2015–2023, RMI-Analyse.

6. Ermöglichung des Ausstiegs aus fossilen Brennstoffen Die beste Strategie für einen schnellen Ausstieg aus fossilen Brennstoffen besteht darin, den Einsatz von Technologien zur Reduzierung fossiler Brennstoffe zu beschleunigenNachfrage_{. Batterien sind auf dem Weg, 86 Exajoule (EJ) fossiler Brennstoffe aus dem Straßenverkehr zu ersetzen (und dabei 6 Gt CO auszustoßen).} 2_{pro Jahr) und weitere 23 EJ (oder 1,6 GtCO) aufs Spiel zu setzen}2_{/y) aus der Schifffahrt und Luftfahrt. Im Elektrizitätssektor tragen Batterien dazu bei, den Bedarf an fossilen Brennstoffen um weitere 175 EJ (oder fast 15 GtCO) zu senken, da sie den natürlichen Rhythmus von Sonne und Wind mit dem zeitlichen Verlauf des Strombedarfs synchronisieren}2

/y)._{Anlage 6: CO} 2_{Emissionsminderung durch Batterien, GtCO}2

Quelle: IEA NZE-Szenario (sonstiger Verkehr); RMI-Analyse (Strom- und Straßentransport)

Batterien wachsen schnell, aber das ist kein Grund, sich auf unseren Lorbeeren auszuruhen. Kontinuierliches Wachstum erfordert kontinuierliche Anstrengungen. Batterien haben es durch unermüdliche, konzertierte Bemühungen von Unternehmen, Regierungen, Forschern und Klimaaktivisten so weit gebracht. Unabhängig davon, ob der Grund niedrigere Preise, geopolitische Vorteile oder das Klima sind, ist es wichtig, diesen schnellen Übergang zu beschleunigen.Laden Sie den vollständigen Bericht hier herunter

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Von Daan Walter, Sam Butler-Sloss, Kingsmill Bondnbsp © 2023 Rocky Mountain Institute. Veröffentlichung mit Genehmigung. Ursprünglich gepostet amRMI