À medida que os preços dos sistemas de armazenamento de energia e os custos de produção caem, os produtores globais de cátodo e BESS estão sob pressão significativa para melhorar constantemente seus produtos ou enfrentar a consolidação, ou mesmo a extinção, em um mercado de fabricação de baterias midstream cada vez mais competitivo.
A CRU postula que a indústria de BESS está começando a mudar de um estágio de redução de custos para uma fase de melhoria de desempenho, semelhante à transição que ocorreu no mercado solar com a evolução da tecnologia de contato traseiro do emissor passivado multicristalino para monocristalino entre 2015 e 2019. No caso do armazenamento de energia, isso significa uma mudança do óxido de lítio-níquel-manganês-cobalto (NMC) para células LFP e otimização em torno da métrica principal da indústria de dólares por quilowatt-hora.
A hipótese da CRU é que, para que a tecnologia de armazenamento de bateria atinja e retenha uma participação de mercado significativa, ela deve ser capaz de continuar melhorando o desempenho. Isso pode ser resumido por baterias mais densas em energia e mais duráveis. No caso dos contêineres BESS, isso resultaria em mais quilowatts-hora por metro quadrado, o que significa requisitos de terra reduzidos para desenvolvedores de projetos em escala de utilidade.
Redução de custos
Os custos de produção de baterias de íons de lítio (LIB) caíram drasticamente desde sua estreia comercial na década de 1990, à medida que a fabricação aumentava. Isso incluiu uma ampliação dos fluxos de mineração e fornecimento de materiais e componentes para apoiar o crescimento dos LIBs. Isso ocorre porque, como a energia solar, os custos de fabricação da indústria LIB são impulsionados principalmente por materiais.
A fabricação de baterias atingiu agora a escala de terawatts-hora. Além desse ponto, os custos da célula e do sistema não podem continuar caindo sem uma melhoria no desempenho ou na quantidade de energia armazenada em um determinado espaço ou peso.
Melhoria de desempenho
Melhorar o desempenho está se tornando vital para os fabricantes manterem as margens. Para as aplicações BESS hoje, isso foi impulsionado principalmente por sistemas de vida útil mais longa ou baterias de maior densidade de energia que armazenam mais energia por carga, à medida que os sistemas de próxima geração que prometem maiores capacidades de armazenamento e desempenho mais forte estão avançando em pesquisa e desenvolvimento.
O desempenho da bateria pode continuar melhorando, como a energia solar, ou estamos nos aproximando de seus limites mais rápido do que o esperado? Os avanços futuros se concentrarão no ciclo de vida? No final, o sucesso do BESS depende do custo nivelado da energia – ou custo nivelado de armazenamento, em dólares por quilowatt-hora – impulsionado pelo capital do projeto e despesas operacionais, ciclo de vida da bateria, profundidade de descarga e eficiência. Para que novas tecnologias entrem no mercado de armazenamento de baterias, as inovações devem oferecer uma melhoria de desempenho e/ou custo sem afetar o ciclo de vida de um sistema de armazenamento.
Peso do sistema
No nível do material, o LFP é altamente maduro, tendo sido desenvolvido e otimizado por quase 30 anos, com o material catódico se aproximando rapidamente de seus limites práticos para capacidade específica.
À medida que as baterias de armazenamento LFP se bifurcam daquelas projetadas para o setor de veículos elétricos, as capacidades das células aumentaram nos últimos seis anos, aumentando o BESS em escala de utilidade de 500 kWh por contêiner para 8 MWh. Essas soluções densas em energia reduzem significativamente as pegadas do projeto para os desenvolvedores, apesar do possível controle de temperatura e preocupações de segurança.
As restrições físicas também podem amortecer o crescimento da energia do sistema. Os pesos de produtos LFP de 20 pés de última geração estão começando a invadir os limites seguros de caminhões em regiões como América do Norte e Europa. A CRU espera que esses limites possam restringir a capacidade futura de energia do sistema entre 8 MWh e 11 MWh, no médio prazo.
Novas inovações de última geração, como LFP de alta densidade de compactação, aumentam o armazenamento de energia da bateria sem grandes redesenhos, dificultando a entrada no mercado para novas tecnologias. Alternativas como baterias de íons de sódio devem combinar um benefício de desempenho a um custo competitivo com um roteiro de desempenho atraente para ganhar participação de mercado em comparação com suas contrapartes de lítio altamente otimizadas.
O avanço futuro do BESS deve se concentrar em inovações econômicas em segurança, energia transacionável e vida útil. Enquanto os ciclos de vida do LFP se estendem e os custos continuam caindo, os produtos químicos alternativos terão dificuldade em ganhar uma participação de mercado significativa. No curto e médio prazo, a LFP continuará sendo a líder de mercado até que uma alternativa viável de produção em massa possa igualar seu custo e exceder seu desempenho.
Sobre o autor: Edward Rackley é um cientista de materiais focado em inovações de materiais em armazenamento de energia e descarbonização por meio da eletrificação. Como chefe da equipe de armazenamento de energia da CRU, Rackley lidera analistas e pesquisadores que fornecem insights e previsões técnico-econômicas sobre o mercado global de armazenamento de energia, incluindo direcionadores de custos e tendências tecnológicas.
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