Dlaczego złe rzeczy zdarzają się start-upom czystej energii

Nowe technologie magazynowania energii z farm wiatrowych i słonecznych będą miały kluczowe znaczenie dla przyszłości czystej energii. Ale niedawne bankructwo Aquion Energy pokazuje, że wyzwaniem rynkowym jest doprowadzenie do tego. Za pomocą

• Świątynia Jakuba strona archiwum

19 czerwca 2017 r.

Daniel Zender

Pod wszystkimi środkami, które zwykle mają znaczenie, Aquion Energy powinno odnieść sukces.

Startup, który sprzedawał duże akumulatory do projektów odnawialnych i sieci energetycznych, został założony przez Jaya Whitacre, profesora materiałoznawstwa w Carnegie Mellon, który wcześniej opracował akumulatory do łazików marsjańskich w NASA. To podniosło prawie 200 milionów dolarów od wybitnych inwestorów, w tym Billa Gatesa, i inwestorów venture capital w Kleiner Perkins i Shell. Być może najważniejsze jest to, że firma weszła na rynek z pełną świadomością wcześniejszych błędów popełnianych przez start-upy bateryjne. Unikanie użycia rzadkich materiałów wymagało trudu. Opierał się na przerobionym sprzęcie produkcyjnym. I zidentyfikował rynki niszowe, na których może zdobyć przyczółek.

Ta historia była częścią naszego wydania z lipca 2017 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Ale 8 marca, po nieuzyskaniu dodatkowych funduszy, Aquion wniesiony w celu ochrony przed upadłością, zredukował 80 procent personelu i wstrzymał produkcję. Była to ostatnia z kilku potknięć w przypadku start-upów w zakresie pamięci masowych wspieranych przez kapitał wysokiego ryzyka. EnerVault, który rozwijał tak zwane akumulatory przepływowe, wystawił się na sprzedaż po tym, jak w 2015 r. nie udało się znaleźć dodatkowych inwestorów. Później w tym samym roku firma Ambri zwolniła jedną czwartą swoich pracowników. Mniej więcej w tym samym czasie firma LightSail Energy, która walczyła o opracowanie technologii przechowywania energii w postaci sprężonego powietrza w zbiornikach z włókna węglowego, przestawiła się na sprzedaż swoich kontenerów dostawcom gazu ziemnego. Podsumowując, te zmagania przekreśliły nadzieje na pojawienie się w najbliższym czasie niedrogiego i praktycznego przechowywania w sieci.

I to jest problem. Bez tanich sposobów przechowywania nadmiaru energii generowanej z niestabilnych źródeł, takich jak wiatr i słońce, istnieją ograniczenia dotyczące tego, w jakim stopniu te odnawialne źródła energii mogą przyczynić się do ogólnego wytwarzania energii elektrycznej w sieci – a co za tym idzie, w jakim stopniu możemy ograniczyć emisję gazów cieplarnianych emisje napędzające zmiany klimatyczne. Są już dni, kiedy kalifornijskie farmy fotowoltaiczne muszą się zamykać, ponieważ są generowanie większej mocy niż siatka może używać w określonym czasie. A jednak system nadal musi obsługiwać wystarczającą liczbę elektrowni zapasowych na paliwa kopalne, aby: zaspokoić całkowite zapotrzebowanie ilekroć słońce schowa się za chmurami.

Rok temu, Przegląd technologii MIT zajęła piąte miejsce na liście 50 najmądrzejszych firm Aquion. Trudno jest odszyfrować szczegóły tego, co poszło nie tak, ponieważ zgłoszenie upadłości zawiera kilka dodatkowych szczegółów. Whitacre odrzucał prośby o udzielenie głosu do czasu zakończenia aukcji, ale dał jasno do zrozumienia, że ​​ma nadzieję, że firma lub technologia będzie mogła dalej działać w jakiejś formie po tym momencie.

Oczywiste jest to, że pomimo nieodpartej potrzeby lepszej technologii przechowywania w sieci, każdy startup ma dziś do czynienia z kilkoma zniechęcającymi realiami. Po pierwsze, wolno rozwijający się rynek zaawansowanych systemów magazynowania energii w sieci nadal nie jest duży, po części dlatego, że technologie są niedojrzałe i drogie. Po drugie, i co ważniejsze w najbliższym czasie, cena istniejącej technologii w postaci akumulatorów litowo-jonowych spadła znacznie szybciej niż oczekiwano, zmniejszając obiecane korzyści nowych podejść, takich jak Aquion.

Nadal nikt nie może się założyć, że zaawansowana technologia przechowywania w sieci lub kombinacja różnych podejść może ostatecznie zastąpić akumulatory litowo-jonowe.

Nie wstrzymuj oddechu dla rzeczy, które pojawiają się po litowo-jonowym, mówi Ilan Gur, dyrektor założyciel programu Cyclotron Road dla przedsiębiorców energetycznych, który wcześniej był współzałożycielem firmy produkującej baterie, która została przejęta przez Bosch. Bardziej prawdopodobne jest, że będziemy jeździć po krzywej kosztów litowo-jonowych przez kolejne kilka dekad.

Obecnie jest to dobrze znane zjawisko w czystej energii. Firmy muszą dokonać ogromnych inwestycji z góry, aby opracować nowy sprzęt i zwiększyć skalę produkcji, jednocześnie dążąc do zmieniających się celów w zakresie ceny i wydajności w miarę ulepszania dotychczasowych technologii. W obliczu takich wyzwań znikomy udaje się niewielu.

Niebezpieczeństwo w tym przypadku polega na tym, że wielu obserwatorów uważa, że ​​litowo-jonowy nie jest odpowiednią technologią do pełnowymiarowego magazynowania energii w sieci, ponieważ wydaje się, że istnieją ograniczenia co do tego, jak tania i długotrwała technologia może się kiedykolwiek stać. Jednak jego sukces przymroził już i tak chłodny rynek inwestycyjny dla technologii, które mogą być dziś tylko minimalnie lepsze, ale mogą mieć znacznie większy potencjał do przekształcenia systemu energetycznego w dłuższej perspektywie.

Jak możemy wspierać takie technologie wystarczająco długo, aby dojść do tego punktu?

Toast

Kiedy Przegląd technologii MIT po raz pierwszy napisała o Aquionie w 2012 roku, firma powiedziała, że ​​ma nadzieję wyprodukować swoje baterie za mniej niż 300 USD za kilowatogodzinę pojemności. Technologia połączyła elektrolit ze słonej wody z katodą z tlenku manganu i anodą opartą na węglu. Cena plasowała produkt pomiędzy tanimi akumulatorami kwasowo-ołowiowymi a droższą technologią litowo-jonową. Ale duża część zamysłu firmy polegała na tym, że akumulatory działały znacznie dłużej i działały lepiej w ciężkich cyklach ładowania i rozładowywania związanych z siecią elektryczną. To obiecało obniżyć koszty eksploatacji systemu.

Nie jest jasne, gdzie znajdowała się cena Aquion w momencie złożenia wniosku o upadłość, ale same baterie litowo-jonowe spadły poniżej progu 300 USD za kilowatogodzinę w zeszłym roku, zgodnie z Bloomberg New Energy Finance . W szczególności cena spadła o prawie połowę w ciągu zaledwie dwóch lat, osiągając 273 USD w 2016 r., ponieważ światowa produkcja wzrosła, aby zaspokoić rosnący popyt na telefony, samochody elektryczne i systemy zasilania energią słoneczną. A ceny akumulatorów litowo-jonowych prawdopodobnie będą nadal spadać. Bloomberg projektowanie spadną do 109 dolarów za kilowatogodzinę do 2025 roku i 73 dolarów do 2030 roku.

Donald Sadoway, materiałoznawca z MIT i współzałożyciel Ambri, jest sceptyczny, czy takie szacunki odzwierciedlają całkowite koszty systemów magazynowania litowo-jonowego w skali sieci. Twierdzi również, że przyszłe prognozy Bloomberg New Energy Finance są nierealistyczne, zauważając, że szacunki na 2030 r. wydają się spadać poniżej kosztów surowców. Ale tak czy inaczej, nagły spadek cen już wywarł ogromny wpływ na rynek pamięci masowej, mówi. Sadoway mówi, że kiedy lit-jon wychodzi z tymi zuchwałymi twierdzeniami, inwestorzy się zatrzymują. Patrzą i mówią: „Wow, jesteście tosty”.

Rzecz zrecenzowana

• Wniosek Aquion Energy o ogłoszenie upadłości na podstawie Rozdziału 11 8 marca 2017 r.

Tymczasem klienci rozważający wielomilionowy system pamięci masowej mają niewielką motywację do stawiania na nową i bardziej ryzykowną technologię. Akumulatory litowo-jonowe już teraz spełniają wiele specyficznych potrzeb dużych odbiorców użyteczności publicznej, oferując niezawodny produkt od stabilnych dostawców, mówi John Zahurancik, prezes działu magazynowania energii firmy AES, dewelopera projektów energetycznych coraz bardziej skoncentrowanego na systemach akumulatorowych. Kiedy kalifornijskie zakłady energetyczne zostały zmuszone do szybkiej wymiany składowiska gazu ziemnego po duży wyciek w 2015 roku zdecydowali się na trzy oddzielne systemy litowo-jonowe, zmontowane przez AES i Teslę. Postrzegamy to jako technologię, która jest tutaj, teraz i jest gotowa – mówi Zahurancik.

Ładowanie z wyprzedzeniem

Ale istnieją dobre powody, aby zabezpieczyć nasze zakłady na baterie, mówi Jessika Trancik, profesor nadzwyczajny studiów energetycznych na MIT. Chociaż ceny spadły, akumulatory litowo-jonowe nadal nie są wystarczająco tanie, aby odgrywać większą rolę w sieci. I nie jest jasne, czy tam dotrą, mówi.

Ceny są również bardziej skomplikowane niż to, co przechwytuje pojedyncza kilowatogodzina. Bardziej wymowną miarą są dolary za kilowatogodzinę na cykl, liczba, która odzwierciedla koszty eksploatacji systemu. I to prowadzi nas do dużego problemu z litowo-jonowym: te baterie mogą szybko wyblaknąć, o czym wie każdy właściciel smartfona. To sprawia, że ​​nie są one idealne dla obciążeń związanych z magazynowaniem obciążenia podstawowego, które są wymagane do zrównoważenia rosnącej części nieciągłych źródeł, takich jak wiatr i energia słoneczna w sieci.

Nadal nikt nie może się założyć, jaka technologia przechowywania w sieci lub ich kombinacja może ostatecznie zastąpić akumulatory litowo-jonowe. Oprócz zaawansowanych możliwości akumulatorów istnieją koła zamachowe, sprężone powietrze, wodorowe ogniwa paliwowe , systemy elektryczne-pojazd-do-sieci, a nawet klimatyzatory magazynujące energię . (Pompowanie wody pod górę i spuszczanie jej później pozostaje zdecydowanie największą technologią magazynowania.) Ale wszystkie te technologie mają poważne wady i wszystkie prawdopodobnie będą wymagały głębokich i trwałych inwestycji, aby je dalej rozwijać, sprawdzić, czy są naprawdę opłacalne i sprawić, by były konkurencyjne cenowo.

Pytanie, skąd takie inwestycje będą pochodzić. Administracja Trumpa podjęła kroki w celu zlikwidowania federalnego programu finansowania start-upów czystej energii, a inwestycje kapitału wysokiego ryzyka w tego typu technologie spadły od 2011 r. o prawie 30 procent, z 7,5 miliarda do 5,2 miliarda dolarów, według niedawnego raportu Instytucja Brookings .

Dobrą wiadomością jest to, że rynek dużych systemów magazynowania rozszerza się, ponieważ powstaje coraz więcej projektów energii wiatrowej i słonecznej, a fabryki starają się obniżyć koszty w godzinach szczytu. A ekonomia magazynowania sieciowego staje się coraz bardziej korzystna, ponieważ dodatkowa generacja energii ze źródeł odnawialnych pojawia się w sieci, a coraz bardziej starzejące się elektrownie na paliwa kopalne są zamykane, mówi Severin Borenstein, ekonomista ds. energii z University of California w Berkeley. W miarę jak wprowadzamy coraz więcej nieciągłych odnawialnych źródeł energii, magazynowanie staje się bardziej wartościowe, mówi.

Obawa polega jednak na tym, że same mechanizmy rynkowe nie działają wystarczająco szybko, biorąc pod uwagę tempo, w jakim świat musi ograniczać emisje, aby uniknąć największych zagrożeń związanych ze zmianą klimatu. Jednym z narzędzi, które może przyspieszyć tę zmianę, jest inteligentna polityka publiczna. Podatki węglowe lub programy typu cap-and-trade, takie jak te, które obowiązują w Kalifornii, Nowym Jorku i innych stanach, podnoszą koszty eksploatacji elektrowni na paliwa kopalne i zwiększają zachęty do dodawania do sieci większej ilości odnawialnych źródeł energii i magazynowania. Istnieją bardziej bezpośrednie sposoby, w jakie rząd może wspierać sektor, na przykład wymóg Kalifornii, aby państwowe zakłady energetyczne dodały do ​​sieci ponad 1,3 gigawata pamięci masowej do końca tej dekady, lub federalne programy dotacji i pożyczek dla obiecujących start-upów.

Ale ostatecznie powstające technologie pamięci masowej walczą z siłami osadzonymi głęboko w rdzeniu kapitalizmu. Rynki konsolidują się wokół dominujących technologii i firm. Często potrzeba radykalnego postępu, aby wstrząsnąć starym porządkiem, a w sektorze energetycznym nie pojawiają się one często.

ukryć