Batterien
Veröffentlicht auf 3. Juli 2020 |
vom Gastbeitragenden
3. Juli 2020 durch Gastbeitrag
Ursprünglich veröffentlicht auf der EV Annex Blog.
Von Charles Morris
Wenn Sie eine bestimmte Technologie als die einflussreichste des frühen 21. Jahrhunderts nominieren möchten, sind Batterien eine logische Wahl. Günstige, kompakte Batterien ermöglichten Smartphones und Mobile Computing, und größere und leistungsstärkere Batterien stellen die Technologie dar, die hinter Elektromobilität, erneuerbarer Energie und dem Smart Grid steht.
 Tesla Batterie- und Modulproduktion in Giga Shanghai, mit freundlicher Genehmigung von Tesla. |
Wie bei jeder neuen Technologie nehmen die Anwendungen des Batteriespeichers mit sinkenden Kosten zu. Die steigende Nachfrage führt zu mehr Produktion, was zu kontinuierlichen Kostensenkungen und Leistungsverbesserungen in einem positiven Kreis führt.
In den letzten zehn Jahren sind die Batteriekosten dramatisch gesunken – von über 1.000 USD pro Kilowattstunde im Jahr 2010 auf rund 156 USD pro kWh im Jahr 2019, so BloombergNEF. Dies kommt der „magischen Zahl“ von 100 USD / kWh sehr nahe, von der viele glauben, dass sie Elektrofahrzeuge auf Preisgleichheit mit alten Fahrzeugen bringen und das Ölzeitalter beenden wird. Welche Faktoren haben zu dieser raschen Preissenkung beigetragen?
Timothy B. Lee, schreibt in ArsTechnica, weist darauf hin, dass Tesla eine wichtige Rolle gespielt hat, nicht nur indem es Elektroautos in den Mainstream gebracht hat, sondern indem es sich von Anfang an auf die Bedeutung der Batterietechnologie konzentriert hat. "Tesla war sowohl ein Batterieunternehmen als auch eine Autofirma", schreibt Lee. "Tesla hat das potenzielle Ausmaß des Batteriemarktes vor den meisten anderen Unternehmen erkannt und ist zu einem führenden Anbieter auf dem Markt für Netzspeicher geworden."
Tesla verfolgte eine klassische Strategie der Technologiebranche, mit einem Produkt mit geringem Volumen und hohen Kosten (dem Roadster) zu beginnen und zu kostengünstigeren Angeboten für den Massenmarkt (Modelle 3 und Y) überzugehen. Dieser iterative Prozess wurde zum großen Teil durch sinkende Batteriekosten ermöglicht. „Das Modell S wurde ungefähr fünf Jahre nach dem Roadster entworfen und eingeführt, und wir konnten Verbesserungen der Batterietechnologie, der Grundchemie und der Verpackung des Batteriepacks selbst um rund 40 Prozent feststellen“, sagte JB Straubel im Jahr 2014. „Das wurde direkt übersetzt wie wir mit einem Modell S eine Reichweite von fast 300 Meilen erreichen können, fast 85 kWh Energiespeicher in einem Paket, das tatsächlich kleiner als das Roadster-Paket ist. “
Wenn mehr Batterien produziert werden, treten Skaleneffekte auf und Unternehmen lernen, Produktionsprozesse zu rationalisieren und Kosten zu senken. Wie Herr Lee erklärt, messen Ökonomen diese Kostenreduzierung anhand der Lernrate, definiert als prozentuale Kostensenkung bei jeder Verdoppelung der Produktionsleistung. BloombergNEF schätzt, dass die Lernrate für Batterien im Jahr 2019 18 Prozent betrug. Mit anderen Worten, die Batteriekosten sinken jedes Mal um 18 Prozent, wenn sich die globale Batterieleistung verdoppelt.
BloombergNEF geht davon aus, dass die Branche bis 2023 den bedeutenden Preis von 100 USD / kWh erreichen wird. Einige Branchenbeobachter vermuten, dass Tesla bereits kurz vor dem Erreichen des Grals steht, und werden am 15. September am Batterietag eine historische Ankündigung machen.
Es sind nicht nur Autos, die die Nachfrage nach Batterien beflügeln. Der stationäre Speicher für Versorgungsanwendungen ist ein riesiger Wachstumsbereich – Elon Musk sagte, dass das Batteriegeschäft von Tesla eines Tages über den Automobilwinkel hinauswachsen könnte.
Justin Rowlatt schreibt für die BBC, stimmt zu. „Gigantische Batterien, die an unsere Stromnetze angeschlossen sind, werden für die große Revolution der erneuerbaren Energien von zentraler Bedeutung sein“, schreibt er.
Professor Paul Shearing, Batterieexperte am University College London, sagte dem BBC dass die Welt in eine „nahezu exponentielle Wachstumsphase“ eintritt. Er weist darauf hin, dass Teslas gepriesene "Millionen-Meilen-Batterie", die voraussichtlich im September veröffentlicht wird, nicht nur eine gute Nachricht für den Verkauf von Elektrofahrzeugen sein wird. Langlebigere Batterien sind auch bei stationären Speicheranwendungen unerlässlich.
Verwendung von Speichersystemen im Versorgungsmaßstab viel von Batterien. Im Jahr 2017 installierte Tesla im Windpark Hornsdale in Australien das weltweit größte Lithium-Ionen-Batteriesystem mit einer Speicherkapazität von 129 MWh – das entspricht 2.000 Modell 3s oder 10 Millionen Smartphones. In diesem Jahr wurde die Kapazität des Standorts auf 185 MWh erhöht. Trotzdem wird es von den Geplanten in den Schatten gestellt Manatee Energy Storage Center in Florida, das eine Kapazität von 900 MWh haben und Ende 2021 online gehen soll. Es sind eindeutig weitere Skaleneffekte und entsprechende Preissenkungen zu erwarten.
Ein weiterer Weg zur Kostensenkung wäre die Reduzierung der Kosten für Rohstoffe wie Lithium. Trotz der Schreckensgeschichten, die Sie vielleicht gesehen haben, besteht kein Risiko eines Mangels – Lithium ist auf der ganzen Welt reichlich vorhanden. Es könnte jedoch zu einem Engpass bei der Nachfrage nach Pilzen kommen, da die derzeitigen Methoden zur Gewinnung von Lithium aus Salzvorkommen langsam und ineffizient sind. Herr Rowlatt schreibt, dass im Salar de Atacama in Chile der Verdampfungsprozess zur Herstellung von Lithiumsalzen Monate dauert und nur 30% des verfügbaren Lithiums zurückgewinnt.
Verschiedene Unternehmen arbeiten an der Entwicklung verbesserter Raffinierungsmethoden. Das BBC berichtet das EnergyX entwickelt einen neuartigen Nanopartikelfiltertyp, mit dem Lithium aus einer Salzlösung mit einem Wirkungsgrad von 90% gewonnen und gleichzeitig die erforderliche Zeit von Monaten auf Tage verkürzt werden kann. Ein weiterer Innovator ist Fliederlösungen, das einen Ionenaustauschprozess an den reichhaltigen Lithiumvorkommen im kalifornischen Salton Sea testet. Tesla hofft unterdessen, einen riesigen und leicht verwertbaren Lithiumschatz in sogenannten Lithium Valley, nur ein paar hundert Meilen nördlich von Gigafactory 1 in Nevada.
Wir sehen also, dass Tesla an mehreren Fronten arbeitet, um die Batteriekosten zu senken. Als aktueller Artikel aus Loup Ventures weist darauf hin, dass andere Autohersteller immer weiter zurückfallen. Gene Munster schreibt: „Wir glauben, dass Tesla einen Wettbewerbsvorteil bei Batterien hat, der von den Investoren unterschätzt wird. Wir gehen davon aus, dass sich dieser Vorteil in Zukunft ausweiten wird. “
In jedem Fall sind die Batterien von Tesla die besten in der Branche – aber das ist nicht der einzige Vorteil, den das kalifornische Unternehmen genießt. Die Lieferkette für Batterien ist ausgereifter und robuster als die anderer Autohersteller. Munster weist darauf hin, dass Tesla enge Beziehungen zu Batterielieferanten unterhält. Die meisten Batteriezellen des Unternehmens werden vom langjährigen Batteriepartner Panasonic in der Tesla Gigafactory von Tesla hergestellt. Loup Ventures geht davon aus, dass derzeit über 60% der Batteriezellenproduktion von Panasonic an Tesla geht.
| Einen umfassenden Überblick über batterieelektrische Fahrzeuge am Beispiel des Tesla-Modells S. AnmerkungenSeit dieses Video ausgestrahlt wird, hat Model S Reihe ist gestiegen auf über 400 Meilen Reichweite (YouTube: Bloomberg-Technologie) |
Vor kurzem hat Tesla auch begonnen, mit Chinas CATL und Südkoreas LG Chem zusammenzuarbeiten. Als ob das nicht genug wäre, wird allgemein angenommen, dass das Unternehmen an seinem eigenen Batteriezellendesign arbeitet, das wahrscheinlich eine neue, proprietäre Chemie verwendet. Mit den jüngsten Akquisitionen von Maxwell Technologies und Hibar Systems hat Tesla den Zugang zu modernster Batterietechnologie gesichert, die mit Sicherheit zu weiteren Kostensenkungen führen wird. Maxwells Herstellungsverfahren für "Trockenelektroden" könnte es Tesla ermöglichen, seine Batterieproduktionslinie neu zu gestalten, was viel Geld, Zeit und Fabrikraum spart.
Ausgewähltes Bild: Tesla-Batterie, die eine mit Solarenergie betriebene Greenlots EV-Ladestation von Cynthia Shahan | auflädt CleanTechnica.
Neueste CleanTechnica.TV-Folge
Über den Autor
Gastmitarbeiter sind viele, viele Menschen. Wir veröffentlichen eine Reihe von Gastbeiträgen von Experten aus den unterschiedlichsten Bereichen. Dies ist unser Beitragskonto für diese besonderen Personen. : D.