Причины быстрого снижения стоимости литий-ионных аккумуляторов
Новое исследование показало, что инвестиции в НИОКР в области материалов и химии были ключевыми, в то время как экономия за счет масштаба способствовала несколько меньшему вкладу.
Статья
Статья: “Детерминанты снижения стоимости технологии литий-ионных аккумуляторов”
Исследователи Массачусетского технологического института считают, что самым большим фактором резкого снижения стоимости литий-ионных аккумуляторов в последние десятилетия стали исследования и разработки, особенно в области химии и материаловедения.
Изображение: MIT News, iStockphoto
Литий-ионные аккумуляторы, эти чудеса легкой мощности, которые сделали возможной современную эпоху портативной электроники и электромобилей, резко упали в цене с момента их появления три десятилетия назад со скоростью, аналогичной падению цен на солнечные панели, как это было задокументировано в исследовании, опубликованном в марте прошлого года. Но что привело к такому поразительному снижению затрат - примерно на 97 процентов?
Некоторые исследователи, стоявшие за этим более ранним исследованием, теперь проанализировали, что послужило причиной такой экстраординарной экономии. Они обнаружили, что самым большим фактором является работа по исследованиям и разработкам, особенно в области химии и материаловедения. Это перевешивало выгоды, достигнутые за счет экономии за счет масштаба, хотя это оказалось второй по величине категорией сокращений.
Новые результаты публикуются сегодня в журнале Energy and Environmental Scienceв статье постдока Массачусетского технологического института Мики Циглера, недавнего аспиранта Juhyun Song PhD’19, и Джессики Транчик, профессора Института данных, систем и общества Массачусетского технологического института.
По словам Трансика, полученные результаты могут быть полезны для политиков и планировщиков, чтобы помочь определить приоритеты расходов, чтобы продолжить путь к еще более низким затратам на эту и другие важные технологии хранения энергии. Их работа говорит о том, что еще есть значительные возможности для дальнейшего совершенствования технологий электрохимических батарей, говорит она.
Анализ потребовал поиска в различных источниках, поскольку большая часть соответствующей информации состоит из тесно связанных собственных бизнес-данных. “Усилия по сбору данных были обширными”, - говорит Циглер. “Мы рассмотрели академические статьи, отраслевые и правительственные отчеты, пресс-релизы и спецификации. Мы даже рассмотрели некоторые юридические документы, которые вышли. Нам пришлось собрать данные из разных источников, чтобы понять, что происходит ”. Он говорит, что они собрали “около 15 000 качественных и количественных точек данных по 1000 отдельным записям из примерно 280 ссылок”.
Данные с самых ранних времен труднее всего получить и могут иметь наибольшую неопределенность, говорит Транчик, но, сравнивая различные источники данных за один и тот же период, они попытались объяснить эти неопределенности.
В целом, по ее словам, “по нашим оценкам, большая часть снижения стоимости, более 50 процентов, связана с деятельностью, связанной с исследованиями и разработками”. Это включало как частный сектор, так и финансируемые правительством исследования и разработки, и “подавляющее большинство” этого снижения затрат в рамках этой категории НИОКР приходилось на химию и материаловедение.
Это было интересное открытие, говорит она, потому что “было так много переменных, над которыми люди работали с помощью самых разных усилий”, включая дизайн самих аккумуляторных батарей, их производственные системы, цепочки поставок и так далее. - Повышение затрат произошло благодаря разнообразным усилиям и усилиям многих людей, а не благодаря работе всего нескольких человек”.
По словам Циглера, выводы о важности инвестиций в НИОКР были особенно значительными, поскольку большая часть этих инвестиций произошла после коммерциализации технологии литий-ионных аккумуляторов - этапа, на котором некоторые аналитики считали, что вклад в исследования станет менее значительным. По его словам, примерно за 20-летний период, начавшийся через пять лет после появления батарей в начале 1990-х годов, “большая часть снижения затрат по-прежнему приходилась на НИОКР. Вклад в НИОКР не закончился, когда началась коммерциализация. На самом деле это все еще был самый большой вклад в снижение затрат ”.
В исследовании использовался аналитический подход, который Трансик и ее команда первоначально разработали для анализа столь же резкого падения стоимости кремниевых солнечных панелей за последние несколько десятилетий. Они также применили подход к пониманию растущих затрат на ядерную энергию. “Это действительно касается фундаментальных механизмов технологических изменений”, - говорит она. “И мы также можем разработать эти модели, глядя вперед во времени, что позволяет нам раскрыть рычаги, которые люди могли бы использовать для улучшения технологии в будущем”.
По ее словам, одним из преимуществ методологии, разработанной Трансиком и ее коллегами, является то, что она помогает разобраться в относительной важности различных факторов, когда многие переменные меняются одновременно, что обычно происходит по мере совершенствования технологии. “Это не просто сложение эффектов затрат этих переменных, - говорит она, - потому что многие из этих переменных влияют на множество различных компонентов затрат. Существует такая сложная сеть зависимостей ”. Но методология команды позволяет “посмотреть, как это общее изменение стоимости может быть связано с этими переменными, по существу, отображая эту сеть зависимостей”, - говорит она.
Это может помочь дать рекомендации по государственным расходам, частным инвестициям и другим стимулам. “Что могут сделать разные лица, принимающие решения?” - Спрашивает она. “Какие решения они должны принять, чтобы улучшить технологию, что важно в случае низкоуглеродных технологий, когда мы ищем решения проблемы изменения климата и у нас ограниченное время и ограниченные ресурсы? Новый подход позволяет нам потенциально быть немного более преднамеренными в отношении того, где мы делаем эти инвестиции времени и денег ”.
“В этой статье систематически собираются данные, доступные для определения изменений компонентов стоимости литий-ионных батарей в период с 1990-1995 по 2010-2015 годы”, - говорит Лаура Диас Анадон, профессор политики в области изменения климата в Кембриджском университете, которая не была связана с этим исследованием. - Этот период был важным в истории технологии, и понимание эволюции компонентов стоимости закладывает основу для будущей работы над механизмами и может помочь в проведении исследований в других типах батарей”.
Исследование было поддержано Фондом Альфреда П. Слоана, Фондом защиты окружающей среды и программой MIT по технологиям и политике.
ПОДЕЛИТЕСЬЭТОЙ НОВОСТНОЙ СТАТЬЕЙ НА:
УПОМИНАНИЯ В ПРЕССЕ
The Wall Street Journal
Проф. Джессика Транчик беседует с репортером Wall Street Journal Нидхи Суббараманом о резком снижении затрат на производство и продажу возобновляемых технологий. Суббараман отмечает, что исследование Trancik показывает, что “резкое падение технологий солнечных и литий-ионных батарей было вызвано политикой расширения рынка, а также инвестициями в исследования и разработки со стороны правительств и частного сектора”.
Полная история через The Wall Street Journal →
ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ
- Джессика Транчик
- Мика Циглер
- Лаборатория Trancik
- Институт данных, систем и общества
- MIT Schwarzman College of Computing