Megdöntheti-e bármi a lítium-akkumulátorok egyeduralmát?

Az elmúlt években az ellátási láncokat ért sokkok, a nyersanyagköltségek árának megugrása, a geopolitikai feszültségek, és persze a megújuló energia arányának gyors növekedése rámutatott a nem lítiumon alapuló akkumulátorok, illetve a hosszabb időtartamú energiatárolási megoldások szükségességére. A lítiumion-akkumulátorok árának közelmúltban történő beszakadása ugyanakkor nehéz helyzetbe hozta az alternatív technológiákat. Ilyen körülmények között vajon lehet-e esélyük a kihívóknak – ezt a kérdést boncolgatta nemrégiben Susan Taylor, az S&P Global elemzője a PV Magazine hasábjain.

A zöldenergia világszintű térnyerésével párhuzamosan a hálózatoknak egyre nagyobb szükségük lesz a hosszabb időtartamú, több órás, több napos energiatárolásra. A lítiumion-akkumulátorok alternatívái általánosságban alacsonyabb fajlagos költségeket, hosszabb élettartamot és a kritikus nyersanyagoktól való kisebb függőséget ígérnek.

A lítium azonban jelenleg még a világ energiatárolási kapacitásának több mint 90%-át adja, ha a szivattyús víztározókat nem számítjuk. Ezeket az akkumulátorokat szinte kizárólag rövid időtartamok, legfeljebb 4 órás periódusok áthidalására használják. A nyolc órán túli időtartamra szolgáló tárolókra viszonylag alacsony a kereslet, mivel az időjárásfüggő megújulók csak néhány helyen értek el olyan magas penetrációt, ami indokolná a felhasználásukat.

Az alternatívák elterjedését lassítja az is, hogy még nem igazán léteznek jól bejáratott üzleti modellek számukra, ezen a téren ugyanakkor már látni némi előrelépést, mivel 2023-ban rekordszámú szerződést kötöttek hosszú távú energiatárolók építésére, és egyre több célzott támogatás segíti a nem lítiumon alapuló technológiák elterjedését. Így például az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma és Kalifornia állam is biztosít finanszírozást a 8 óránál hosszabb, nem lítiumot felhasználó energiatárolásra, de az Egyesült Királyság is támogatja a hat óránál hosszabb működési idejű tárolás újszerű megközelítéseit, beleértve a sűrített levegős energiatárolást (CAES), a folyadékáramos akkumulátorokat, a folyékony levegős energiatárolást (LAES) és a szivattyús víztározók építését.

Németországban az energiaszolgáltatók léptek megállapodásra alternatív energiatárolási megoldásokat fejlesztő cégekkel, például folyadékáramos és sűrített levegős projektek megvalósítása érdekében, illetve néhány hónapja mi is beszámoltunk róla, hogy az Uniper Energy Storage, egy gáztárolók üzemeltetésével foglalkozó német energiavállalat sókavernás hidrogéntárolók építését tervezi az évtized végéig.

Zsinóráramot fognak termelni a nap- és szélerőművek ennek a német projektnek köszönhetően

Három évvel ezelőtt Magyarországon is megjelent egy olyan pályázati felhívás, amely a legalább 6 órás kitárolási idejű, nem lítiumos technológiát alkalmazó energiatárolók építéséhez biztosított támogatást, így valósulhatott meg például egy ösküi folyadékáramos, és egy budapesti olvadékkakkumulátoros projekt.

A közelmúltban azonban világszerte több olyan hosszabb távú energiatárolásra vonatkozó tendert írtak ki, amelyekben nem tesznek megkötést az alkalmazandó technológiával kapcsolatban. Az ilyen finanszírozási gyakorlatok, bár vonzóak az alternatív energiatárolási megközelítések számára, a lítium-akkumulátorokban utazó vállalatoknak is lehetőséget kínálnak arra, hogy támogatásban részesüljenek.

Ilyen például az az Ausztráliában megjelent pályázat, amely 2 gigawattnyi, legalább 8 órás működésre képes energiatárolásra vonatkozik. Az eddig bejelentett három nyertes közül kettő lítium-akkus projekt, egy pedig sűrített levegős. Olaszország 9 gigawattnyi, szintén nyolc órás időtartamú energiatárolásra tervez aukciókat hirdetni a következő években. A vonatkozó dokumentumok a lítiumos akkumulátorokat és a szivattyús víztározókat említik kulcsfontosságú versenyzőként.

CAES: sűrített levegős, LAES: folyékony levegős energiatároás. Kép: PV Magazine

Korábban sok iparági szakértő úgy gondolta, hogy a lítiumion-akkumulátorokat nem lenne költséghatékony ilyen hosszú kitárolási időtartamra méretezni. Az elmúlt egy évben azonban Kínában – részben az állami támogatásoknak köszönhetően – olyan akkumulátorgyártási túlkapacitások épültek ki, amelyek az árak gyors összeomlásához vezettek, így a lítium újabban már megjelent a 4 órát meghaladó kitárolási időtartam piacán is, mint új versenyző. Kínában, az Egyesült Államokban és Ausztráliában 6-8 órás lítiumion-projektek épülnek, amelyek a hat óránál hosszabb működési idejű tárolók piacának több mint 50%-át teszik ki. Ez a fejlemény megnehezíti az alternatív technológiák piacra lépését.

A másik fő kihívás e technológiák számára, hogy a legtöbb esetben nem rendelkeznek olyan járműipari háttérrel, és az ebből eredő méretgazdaságossággal, mint a lítiumion-akkumulátorok. Az elektromos járművek növekvő népszerűsége tette ugyanis lehetővé a lítiumion-akkumulátorok árának drámai csökkenését az elmúlt évtizedben.

A vízszintes tengely a világon valaha legyártott összes akkumulátor kumulatív kapacitását mutatja logaritmikus skálán. A függőleges tengely az egy kWh-ra eső fajlagos költségeket mutatja dollárban kifejezve, szintén logaritmikus skálán. A sárga pontok az elektronikai eszközökben felhasznált akkumulátorok, a kék háromszögek pedig az elektromos autók számára gyártott cellák árát jelöli. Kép: James T. Firth – A non-academic perspective on the future of lithium-based batteries

De akadnak azért kivételek, a sűrített és a folyékony levegős tárolók, illetve a nátrium-akkumulátorok is képesek lehetnek kihasználni más iparágak meglévő ellátási láncait.

A sűrített levegős energiatárolók például olyan turbinákat, illetve kompresszorokat alkalmaznak, amelyek „levehetőek a polcról”, és jól kiépült ellátási lánccal rendelkeznek.

A nátriumion-akkumulátorok sem igénylik új bányák megnyitását, mivel az alapanyagukat, a nátrium-karbonátot már nagyon régóta használja az ipar, ráadásul a cellák gyártása is ugyanolyan gépeken történik, mint a lítium esetében, ezért egy könnyen skálázható, „drop-in” technológiáról beszélhetünk. Az alacsonyabb alapanyagköltségek miatt a nátriumion-akkumulátorok – hasonló gyártási volumen mellett – olcsóbbak lehetnek, így akár le is győzhetik a lítiumot a helyhez kötött energiatárolás területén. Persze ahhoz, hogy ez megtörténhessen, előbb fel kell futtatni a termelést, ami egyelőre még nem történt meg, ám egy Kínában épülő 100 MWh/év kapacitású nátrium-akkus projekt is azt jelzi, hogy az iparág már dolgozik az ügyön.

A speciális alkatrészeket használó, és kizárólag a hálózati energiatárolásra szolgáló technológiákat fejlesztő cégek számára viszont költségesebb dolog felfuttatni a termelést, így nehéz versenyezniük az egyre olcsóbbá váló lítiummal.

A jövőre nézve elkerülhetetlen, hogy a nyolcórás időtartamot jóval meghaladó, hosszú távú tárolási megoldásokra legyen szükség, ha a fosszilis tüzelőanyagokon alapuló hálózati rugalmasságot fokozatosan ki akarjuk vezetni, és a megújuló energiaforrásokra kívánjuk bízni az energiatermelés nagy részét.

Susan Taylor ezért úgy véli, hogy fontos lenne a hálózati rugalmassági követelményeket már azelőtt meghatározni, hogy ez a szükséglet ténylegesen felmerülne. Magyarra lefordítva: minél előbb fel kellene mérni, hogy melyik évben mekkora és milyen időtartamú energiatárolási kapacitásra lesz majd szükség. Ehhez rendszerszintű rugalmassági értékelésekre lesz szükség, aminek irányába történtek már lépések az európai villamosenergia-piac 2023-as reformja során.

A tervezés azonban csak a feladat egyik részét jelenti.

A hosszú távú tárolási technológiák egyre megkerülhetetlenebbé válnak, mivel a megújuló energiaforrások hamarosan elérik azt a szintet, ahol már több napos tárolásra lesz szükség. Ha azt szeretnénk, hogy ezek a technológiák a kellő időben és a kellő mennyiségben rendelkezésre álljanak majd, akkor már most meg kell teremteni az üzleti életképességük feltételeit. A lítium-akkumulátorok költségeinek csökkenése viszont pont ezt teszi sokkal nehezebbé.

Ilyen körülmények között a fentebb már említett célzott támogatások, illetve a hálózatüzemeltetők és energiaszolgáltatók hosszú távú megrendelései tartják a víz felett az alternatív technológiákat fejlesztő cégeket. Ezekből lenne szükség minél többre. Persze, mint azt már láthattuk, az akkumulátorok is ciklikus termékek, így bizonyára ismét eljön majd egy olyan időszak, amikor drágulni fog a lítium, és így kedvezőbb helyzetbe kerülnek a konkurens technológiák.

A hosszútávú energiatárolás lehet az évtized nagy üzlete

dr. Papp László (Sol Invictus)

Technológiai elemző, és a Villanyautosok.hu csapatának megújuló energiákkal, energiatárolással, illetve piaci trendekkel foglalkozó szakértője. Célja, hogy minél többek számára tegye egyértelművé, hogy a fenntartható jövő gazdaságilag is a legracionálisabb választás.