Рис. 1: Совокупная кривая доступности мировых ресурсов лития.

Построены кривые доступности среднего (желтая линия) и высокого значения ресурса (зеленая линия) данного исследования. Оба показывают четыре основных плато. Начиная с самого дорогого соляного месторождения Салар-де-Атакама, вторым по величине рассолом в Южной Америке, Салар-де-Уюни, приходится следующая горизонтальная линия. Большинство месторождений полезных ископаемых следуют на некотором расстоянии. Дата, когда общество должно переключиться на эти более дорогие месторождения, зависит от количества доступных ресурсов. Это в равной степени относится и к формирующему скачку к ресурсам океана, высота которого, в свою очередь, зависит от затрат на извлечение лития из морской воды. Текущие оценки предполагают разные значения, составляющие диапазон 3 ^{20, 27} −30 ²⁶ раз превышает обычную стоимость пегматитов и рассолов (дополнительная таблица 6). Красной областью отмечен ожидаемый краткосрочный диапазон цен на карбонат лития промышленного качества. Почти все обычные месторождения находятся ниже. Как следствие, значения предполагаемых средних и высоких ресурсов экономически оправданы. Обратите внимание, что оценка стоимости извлечения по оси y относится к эквиваленту бикарбоната лития (LCE).

Полноразмерное изображение

Географически месторождения лития распределены довольно неравномерно в глобальном масштабе (дополнительный рисунок 11). Большое влияние на социальные и политические интересы, а также на экономическую торговлю ¹⁷ . Потому что, чтобы извлечь эти ресурсы из-под земли, эксплуатация должна окупиться; рыночная цена должна превышать затраты на добычу. Для долгосрочной оценки последнего используется понятие кумулятивной кривой доступности ⁵⁶ (см. «Методы» и рис. 1), которая определяет количество ресурсов, доступных при определенных затратах. Теоретически общество должно извлекать следующие более дорогие месторождения по мере увеличения спроса на ресурс. Из-за менее энергоемкого процесса добычи соляные месторождения обычно дешевле. Их масштабы, особенно в крупных южноамериканских «саларах», определяют, как долго эти недорогие ресурсы доступны. Но относительно современного карбоната лития (Li ₂ CO ₃ ) цены ⁵⁷ и постоянный спрос, увеличение затрат на добычу не может ограничивать доступность Li.

Однако у времени есть свои ограничения. На этапе строительства так называемые проекты «с нуля» должны пройти поиск ресурсов, несколько этапов технико-экономического обоснования, строительство объекта и запуск производства. Обычно это занимает от одной до двух декад ^16,20 . После этого время процесса по цепочке создания стоимости определяет скорость потока свежего материала в общество. Время выполнения Li ₂ CO ₃ кажется некритичным для месторождений полезных ископаемых (например, 5 дней для обработки сподуменом ¹⁷ ), но становится ограничивающим фактором для рассолов. В зависимости от солнечной радиации процесс испарения не является постоянным в течение года и занимает 1–2 года ¹⁷ . Даже идеальные условия в Салар-де-Атакама задерживают производство как минимум на 12 месяцев ²⁰ . Система подачи лития предполагает наличие определенного момента инерции.

Для количественной оценки предложения лития приток первичного материала, выраженный объемом производства в год, моделируется путем применения колоколообразных кривых, основанных на логистическом росте, согласно Vikströom et al. ²⁶ (см. «Методы» и дополнительный рисунок 11). Колоколообразная кривая соответствует историческим данным производства, чтобы выбрать кривую, которая дает краткосрочные прогнозы в соответствии с последними событиями. Однако, поскольку адаптация к нынешним тенденциям производства приводит к резкому увеличению предложения по сравнению с прогнозируемым спросом, мы применяем критерий, согласно которому производство примерно в середине века не превышает 10% годового спроса в базовом сценарии. Тем не менее, для сценария высокого и очень высокого производства в некоторые годы наблюдается перепроизводство до 30% при том же спросе из-за кривой спроса, которая имеет форму американских горок. (Дополнительный рис. 9). В отличие от производства, оцененного Vikströom et al. ²⁶ , это исследование является гораздо более полным из-за включенных сценариев ресурсов.

Критическая динамика Li

В качестве первого шага мы представляем сравнение спроса и предложения (см. «Методы» и рис. 2) на ежегодной основе. На рис. 3 показана крайне важная динамика с использованием различных сценариев. На рисунке 3а показано, что производство лития демонстрирует хороший баланс с годовым спросом на свежий литий в краткосрочной перспективе для среднего производства практически для всех сценариев политики. Тем не менее, баланс спроса и предложения лития начинает демонстрировать сильную зависимость от сценариев спроса примерно в 2030 году. Сосредоточив внимание на сценариях, связанных с долей электромобилей, можно увидеть, что для оптимальных сценариев политики (BPS 3b LDV) наблюдаемый хороший баланс спроса и предложения лития расширяется. до ~2050 г., когда наступит время, когда рынок начнет испытывать большой дефицит, который продлится оставшуюся половину века. Приток первичных материалов и увеличение объемов вторичной переработки недостаточны для обеспечения важных переходных лет на протяжении большей части второй половины века. Было обнаружено, что баланс спроса и предложения демонстрирует значительный избыток с 2030 по 2050 год для другого спроса на литий, связанный с электромобилями, как видно из кривых, соответствующих трем сценариям, а именно: BPS 2b LDV LD, CPS 3b LDV и CPS 2b LDV. В частности, сценарий CPS 2b LDV привел к большему профициту, который продлился до 2053 года, когда начинается дефицит, доминирующий в оставшуюся часть столетия. Появление такого раннего дефицита после двух десятилетий большого профицита, очевидно, не является хорошим представлением реального рыночного функционирования для этих сценариев. В действительности, несмотря на то, что краткосрочный большой избыток может быть возможен, долгосрочный рынок должен демонстрировать стабильный баланс спроса и предложения, за исключением случая неуправляемого дефицита, вызванного нехваткой ресурсов. Сообщенный особый излишек возник потому, что производство было смоделировано исключительно с упором на спрос BPS 3b LDV, чтобы упростить сравнение между сценариями, а не создавать сценарии производства, соответствующие каждой кривой спроса. Именно это привело к расширенному большому профициту для сценариев с более низким спросом, как это наблюдается в этих случаях. Чтобы устранить этот пробел, мы предположили, что излишки будут накапливаться для последующего использования (дополнительные рисунки 13–15). В этом случае год возникновения дефицита перемещается на более поздний год, хотя величина смещения зависит от сценария спроса. Для этих трех сценариев сдвиг больше. В частности, дефицит перемещается с 2054 по 2077 год для сценария спроса CPS 2b LDV. Три из оставшихся четырех кривых, которые соответствуют сроку службы батареи при повторном использовании (представлены оставшимися двумя кривыми, представляющими изменение срока службы вторичных батарей) и интеграции транспортного средства в сеть (V2G), точно следуют тенденции, соответствующей BPS. 3b Спрос на LDV с некоторыми незначительными различиями в зависимости от сценария спроса. Например, интеграция технологии V2G ^40,58 освобождает энергетический сектор. Следовательно, требуется меньше вторичного материала, и больше лития может быть направлено непосредственно на переработку из-за интеграции BEV в сеть. Это удержание Li в цикле немного тянет соответствующий график вверх. Последний оставшийся сценарий, а именно спрос на BPS 3b LDV LR, был исключением из-за возникновения дефицита задолго до 2040 года, который ухудшился в оставшуюся часть века, о чем свидетельствует резкий дефицит. Это убедительное свидетельство острой необходимости в создании эффективной системы переработки лития. В условиях высокого производства, приведенных на рис. 3б, все сценарии сохраняют сходные тенденции с соответствующими сценариями, рассмотренными на рис. 3а, но дополнительное предложение подтягивает кривые с небольшим отставанием начала дефицита во второй половине периода. век. Накопление излишков также сдвинуло время начала этого дефицита для всех сценариев, как показано на дополнительном рисунке 14. В частности, CPS 2b LDV не испытывает дефицита в течение столетия для этого предложения. Такое значительное изменение также показывает, что дефицит в основном связан со спросом на Li в транспортном секторе.

Список и описание сценариев спроса и предложения данного исследования. Всего имеется 18 пар, каждая из которых состоит из одного элемента спроса и одного элемента сравнительного предложения. Два лучших сценария политики (1., 2.) являются основой для 16 последующих отклонений, которые охватывают пять наиболее важных влияющих факторов (предложение, политика использования электромобилей, утилизация, V2G и срок службы батареи). Высокая неопределенность предложения требует двух базовых сценариев предложения. Легенда описывает отдельные компоненты этой модульной системы.

Изображение в полный размер

Рис. 3: Ежегодное сравнение производства лития и спроса на него в свежем виде.

Годовой баланс спроса и предложения лития. Годовой излишек или дефицит лития для сценариев и , предполагающих среднее производство; b сценарии с высокой производительностью; c различные сценарии производства по сценарию спроса BPS 3b LDV.

Изображение в полный размер

Приведенный выше результат показывает, что баланс между спросом и предложением зависит от наличия хорошо зарекомендовавших себя систем переработки, темпов производства лития, достижения интеграции V2G и способности ограничить рост запасов LDV без ущерба для транспортных услуг. что общество должно функционировать эффективно. Этот вывод содержит важные уроки относительно будущих направлений политики, которых следует придерживаться для достижения устойчивого транспортного сектора, который может соответствовать целевому показателю выбросов сектора, заключающемуся в удержании повышения температуры примерно на 1,5 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем к 2100 году. Приведенный выше результат ясно показывает, что показывает, что сценарии, которые могут соответствовать заявленной климатической цели и улучшенному транспортному равенству, определенно приведут к серьезному дефициту предложения лития в следующем столетии. Напротив, сценарии с низким спросом, такие как CPS 2b LDV или ниже, обеспечивают сбалансированное предложение и спрос на литий в течение столетия. Однако исследования показывают, что такие сценарии определенно ставят под угрозу достижение цели 9 в области изменения климата.0237 59 . Чтобы разрешить этот конфликт, необходимы глобальные согласованные усилия для обеспечения соблюдения сочетания следующих политик по всему миру: (i) развитие транспортных услуг, которые могли бы снизить зависимость от LIB (уменьшить количество LDV) путем продвижения улучшенного общественного транспорта, совместные поездки и другие возможные решения; (ii) создать и поддерживать эффективную систему переработки; (iii) улучшить технологию ЛИА для снижения потребности в материалах в расчете на емкость батареи; (iv) разработать новый химический состав аккумуляторов или другие устойчивые варианты транспортировки, которые снизят спрос на LIB.

Кроме того, мы представляем влияние отклонений в производстве, как показано на рис.  3c. Влияние различных оценок предложения не будет видно до 2028 года, потому что все прогнозы производства соответствуют историческим объемам добычи. Однако после 2030 года кривые начинают расходиться. При низких ресурсах сплошной дефицит проходит весь век. Вышеупомянутые эффекты увеличения TPED отражают явное падение. Очень высокие ресурсы, в свою очередь, обеспечивают частично значительные излишки примерно к 2050 году. В этом сценарии наблюдаемый дефицит может быть покрыт за счет накопления этих излишков для достижения баланса спроса и предложения в течение столетия.

Материальный поток лития в этом столетии

На втором этапе доступность лития изучается на уровне века, чтобы уточнить способность предполагаемых ресурсных потенциалов покрывать динамику спроса в течение более длительных периодов времени. На рис. 4 показан один довольно четкий вывод: проникновение систем хранения на основе LIB приводит к потенциальному ограничению доступности Li в этом столетии. Почти все рассмотренные сценарии приводят к дефициту — в разной степени. Однако в условиях высокого предложения спрос в сценариях CPS 2b LDV и BPS 2b LDV может быть обеспечен доступными ресурсами в течение столетия.

Сравнение ресурсов и спроса, представленных совокупным расходом плюс запасы лития, показано в 18 сценариях профицита и дефицита соответственно. Над каждой колонкой в ​​регистре указан год истощения.

Полноразмерное изображение

Состояние очень высокого уровня ресурсов было единственным случаем, который мог соответствовать сценарию спроса BPS 3b (один из самых высоких уровней спроса) и, таким образом, мог удовлетворить все другие сценарии спроса на протяжении столетия. Год истощения, указанный в верхней части каждого столбца на рис. 4, также показывает, что чем меньше ресурсов, тем раньше они истощаются и тем выше возникающий в результате дефицит.

Теперь давайте рассмотрим материальный поток, используя сценарий BPS 3b LDV, чтобы понять процесс. Дефицит в сценариях LDV BPS 3b (за исключением условий очень высокого предложения) является следствием кумулятивного спроса в базовом сценарии в размере 68,03  Мт свежего Li до 2100 года. Можно проследить путь этого потока материала внутри системы. на рис. 5, на котором представлен гипотетический сценарий, предполагающий наличие требуемого свежего лития (условие, которое возможно только для сценария с очень высокими ресурсами). Эта диаграмма имеет огромное значение, поскольку основные корреляции областей применения и энергетических секторов становятся ясными. Основная часть поступающего свежего материала используется для BEV и, немного меньше, для других транспортных приложений. Этот огромный запас продолжает течь к материалу второй жизни и питает почти весь стационарный сектор. За счет свежего сырья остается удовлетворять лишь небольшую часть чистого спроса. Все отработавшие аккумуляторы отправляются на переработку, независимо от того, используются ли они сразу после первого или после второго использования. Остальной материал, который используется в настоящее время, образует вымышленный объем Li на складе. Применяя базовый спрос, это составляет 51,29.Мт в отчетном 2100 году. Разница в 16,74 Мт уходит из системы и теряется. Этот сток состоит из потерь из-за коэффициента сбора и эффективности переработки меньше единицы, а также всего промышленно используемого материала, который не рекуперируется.

Анализ материальных потоков визуализирует секторальное взаимодействие интегрированной модели прогнозирования спроса. В этом случае используются общие показатели спроса по базовому сценарию. Соответственно, 68,03 Мт поступающего свежего лития разделяется на четыре потока, обеспечивающих вместе с обратным потоком переработанного материала потребности рассматриваемых областей применения. Валовой спрос на BEV количественно выделяется. В стационарном секторе используется большой поток вторичного материала, в результате чего чистый спрос на него снижается до 2,28 млн т Li. За исключением материала, который в настоящее время используется в запасах 2100 года, львиная доля лития в системе сохраняется благодаря надежному циклу переработки. Только 16,74 млн тонн лития утекает в результате промышленных применений, которые вообще не перерабатываются и теряются в процессе переработки.

Изображение в натуральную величину

Принимая во внимание значение годовой динамики и размер кумулятивного цикла переработки, возвратный поток вторичного материала обратно в общество является одной из фундаментальных частей модели. Хорошо зарекомендовавшая себя и высокоэффективная система восстановления необходима для поддержания Li в обращении, чтобы увеличить дефицит предложения. Последствия менее эффективной системы переработки можно увидеть по соответствующему отклонению, которое показывает огромный дефицит в конце этого века. При средних ресурсах месторождения Li уже истощены в 2055 г.

Обсуждение

В этой статье доступность лития оценивается с учетом предстоящего перехода энергии на очень высокие доли возобновляемых источников энергии. Анализ приходит с двумя основными выводами, которые ясно показывают критичность Li в форме долгосрочной нехватки предложения.

Во-первых, ожидаемый рост спроса может сопровождаться прогнозируемым увеличением производства практически для всех сценариев в течение следующих двух десятилетий. Недолгий, зависящий от сценария, небольшой дефицит в период между настоящим моментом и 2050 годом может быть решен с помощью незначительной корректировки почти для всех сценариев, за исключением сценария, соответствующего низкому уровню рециркуляции, для которого ранний дефицит предложения, продолжавшийся до конца века, происходит из-за раннего истощения запасов свежего Li. Таким образом, поддержание хорошего баланса спроса и предложения в первой половине века требует разработки эффективной системы рециркуляции. Даже если это будет сделано, поддержание хорошего баланса до конца века возможно только в том случае, если доступность ресурсов Li будет, по крайней мере, такой же высокой, как сценарий очень высокой добычи, оцененный в этом исследовании, или если количество LDV ограничивается двумя миллиардами, а соответствующее производство лития, по крайней мере, аналогично сценарию с высоким производством. Несмотря на явные доказательства того, что более низкое потребление электромобилей снижает давление на спрос на литий, для настоящих предположений его влияние не так сильно, как сохранение более низкого роста популяции LDV. Но обратите внимание, что ограничение роста потребления электромобилей более низкими, чем в сценарии CPS 2b LDV, может оказать такое же или даже большее влияние на снижение спроса на Li. Тем не менее, исследования показывают, что низкие темпы внедрения электромобилей поставят под угрозу цели в области изменения климата, поскольку будут способствовать массовому использованию транспортных средств с ДВС на ископаемом топливе и связанных с ними выбросов.

Во-вторых, в соответствии с годовой динамикой, в кумулятивном анализе на уровне века имеющиеся ресурсы удовлетворяют спрос на протяжении века только в нескольких случаях. Даже для сценариев с балансом предложения на уровне столетия может возникнуть нехватка предложения, если анализ переместится на несколько лет после 2100 года. Интересно, что эти сценарии соответствуют сценарию с очень высокими ресурсами и сценарию с высокими ресурсами с более низким спросом. Во всех других случаях дефицит предложения приводит к сопутствующему истощению ресурсов до конца века. Вопреки другим оценкам ^20,27 , результат показывает, что доступность лития станет серьезной угрозой для долгосрочной устойчивости транспортного сектора, если не будет принят комплекс мер для решения этой проблемы. Сочетание этих мер по улучшению: (i) снижение зависимости от LDV и, следовательно, от LIB путем продвижения улучшенного общественного транспорта, совместных поездок и других возможных решений; (ii) перерабатывать уже произведенные ЛИА, создавая и поддерживая эффективные системы переработки; (iii) улучшить технологию ЛИА для снижения потребности в материалах в расчете на емкость батареи; (iv) заменить спрос на литий-ионные аккумуляторы за счет разработки новых химических элементов аккумуляторов; (v) заменить спрос на батареи путем разработки устойчивых вариантов транспортировки, не требующих батарей. Ключевой причиной расхождений между нашими результатами и предыдущими исследованиями является предполагаемый низкий спрос на батареи в этих исследованиях, в котором не учитываются последние данные о внедрении электромобилей, соответствующий рост затрат, предстоящий потенциал и огромное давление для достижения амбициозных целей в области климата, как задокументировано Европейским зеленым соглашением 9.0237 60 . Обратите внимание, что основной причиной наблюдаемого дефицита является значительное использование LIB в транспортном секторе. Помимо транспортного сектора, в результате роста населения и благосостояния, в результате увеличения TPED спрос остается на высоком уровне. Тем не менее, при правильном управлении во второй половине этого века, будет достаточно времени, чтобы стратегии смягчения последствий вступили в силу. Наиболее перспективны концепции высокопроизводительных батарей ^61,62 , таких как Li-air или Li-S, а также дополнительные ресурсы из океанов. В равной степени следует поощрять разработку технологий замещения, таких как батареи на основе алюминия, натрия или магния 9. 0237 63,64,65 . Автомобили с ДВС также могут работать на синтетическом топливе, но за счет низкой системной эффективности и высоких экономических затрат ⁴⁴ . Замена ионно-литиевых батарей в качестве стационарных батарей может стать возможной в ближайшем будущем, но ее влияние на доступность лития в долгосрочной перспективе может быть незначительным, поскольку наблюдаемый спрос на новый литий в основном обусловлен внедрением электромобилей. Это связано с наличием больших аккумуляторов вторичного использования, которые могут покрыть потребность в новых аккумуляторных батареях, замена которых привела к незначительному изменению наблюдаемой динамики. Из-за высоких требований к производительности транспортных приложений разработка химии, которая будет конкурировать с текущей производительностью LIB, потребует времени. В результате отсутствие данных затрудняет оценку последствий такой замены. Тем не менее, динамика двух скоростей поглощения ЭВ, рассмотренных в этом исследовании, является хорошим индикатором того, что альтернативная химия, даже если она будет разработана, может не сыграть значительной роли в следующие три десятилетия из-за соответствующего времени упреждения. В то же время, поскольку передовые химические вещества все еще находятся на исследовательском уровне, невозможно оценить влияние замены нынешних батарей технологиями с более низкой интенсивностью лития. Однако, хотя природные ресурсы могут быть исчерпаны, значительное количество запасов лития в системе может быть переработано для создания дополнительных запасов. Таким образом, необходимы максимальные усилия для максимально быстрого внедрения высокоэффективного процесса переработки. Без таких усилий утечка материала сведет на нет значимость ЛИА в ближайшем будущем. В связи с этим связывание секторов посредством вторичного использования является еще одним «обязательным» требованием для разработки политики. Наконец, приведенный выше результат ясно показывает, что поставка лития очень важна для перехода энергии. Но уровень его критичности зависит от сценария спроса и соответствующего запаса лития. Даже переход к сценарию с высокими запасами лития не устраняет его ограничивающий эффект, за исключением маловероятного сценария с очень высокими запасами. Точно так же сокращение спроса не полностью устранило проблему, но добавило риск поставить под угрозу цели в области изменения климата. Однако необходимо проявлять осторожность из-за присущих таким исследованиям множественных источников неопределенности.

Таким образом, существующая тенденция производства показывает, что в краткосрочной перспективе спрос и предложение хорошо сбалансированы, но долгосрочная устойчивость транспортного сектора находится под угрозой. В настоящее время в дискуссиях доминирует озабоченность действиями по борьбе с изменением климата; однако не менее важно устранить пробелы в политике, чтобы устранить встроенный долгосрочный риск путей устойчивого транспортного сектора. Чтобы устранить эти пробелы, необходимы согласованные глобальные усилия по внедрению хорошо зарекомендовавших себя систем утилизации по всему миру, улучшению транспортных услуг и производительности аккумуляторов для снижения интенсивности использования лития в этом секторе, а также активизации усилий по разработке альтернативных вариантов. Значимость полученных результатов требует дальнейших действий и исследований в этой области.

Методы

Сценарии снабжения

Данные о ресурсах этого исследования основаны на цифрах Vikström et al. ²⁶ . Низкие и высокие значения относятся к указанным минимальным и максимальным значениям соответственно. Для исключения спекулятивной составляющей рассматриваются только месторождения с информацией о содержании лития. Верхнее значение Салар-де-Атакама установлено на уровне 10 млн т ли, охватывая более обоснованный диапазон ^17,55 . Среднее значение – это среднее значение низких и высоких оценок. Самый высокий взят из Свердрупа ²⁵ , что на 7 Мт ниже последней оценки Геологической службы США ³¹ .

Кумулятивная кривая доступности

Доступный ресурс, представленный совокупной кривой доступности, зависит от товарной цены Li. Из-за сложности оценки цены товара затраты на добычу используются для демонстрации их влияния на кумулятивную кривую доступности. Для затрат на добычу и осей, известная на данный момент информация ⁶⁶ служит отправной точкой. Чтобы отдать должное ожидаемому долгосрочному повышению эффективности, цифры уменьшены на 200 долларов США каждая. Остальные непубличные и еще не рассчитанные данные о себестоимости (USD* т ^–1 ) определяются общим корреляционным анализом с использованием спецификаций по содержанию Li (%) и концентрации Li (%) ²⁶ соответственно . Графики (дополнительные рисунки 16 и 17) приводят к формулам регрессии для рассола (уравнение 1) и месторождений полезных ископаемых (уравнение 2).

(2)

Список всех затрат на добычу можно увидеть в дополнительной таблице 7 Для ясности месторождения полезных ископаемых менее 0,5 млн т Li округлены до полных сотен чисел, составляющих различные индексы сбора.

Нижний предел затрат Yaksic и Tilton ²⁷ и теоретическая стоимость ресурса Vikström et al. {\ frac{1}{v }}}}.$$

(3)

Для изучения динамики рынка на протяжении всего столетия в этом исследовании используются два разных набора параметров на период до 2030 года и далее. В первом разделе кривая соответствует историческим и краткосрочным прогнозируемым данным по добыче. Параметры применяемой логистической кривой можно увидеть в дополнительной таблице 8. Параметры масштабирования v и Q зафиксированы на 1, чтобы модель было легко обрабатывать и модифицировать. K описывает количество доступных ресурсов в кт ли. Рост B адаптирован к историческому производству ^16,55 . Пиковый год производства, эквивалентный времени максимального роста логистической кривой M, соответствует последующей функции регрессии

ln}}({\mathrm{resource}}\;{\mathrm{base}}) + 1941,3.$$

(4)

Чтобы определить это, различные ресурсы и результирующие пиковые годы были нанесены на график как фиксированный рост параметр (дополнительный рис. 18).

На втором этапе кривая корректируется, чтобы максимально сбалансировать нашу модель спроса после 2030 года. Параметры выбираются индивидуально для соблюдения компенсационной функции рынка и предотвращения нереалистичных высоких профицитов или дефицитов. Параметры применяемой логистической кривой можно увидеть в дополнительной таблице 8. Соответствующие темпы добычи представляют собой годовое изменение совокупной стоимости ресурсов в обоих случаях.

Прогноз спроса

Принцип работы интегрированной модели прогнозирования спроса, объединяющей мобильные и стационарные приложения, объясняется с помощью образца BPS 3b LDV (дополнительные рисунки 19).и 20).

Расчет требуемых BEV основан на двух логистических кривых. Первый касается роста запасов LDV. Связанные параметры можно увидеть в дополнительной таблице 8. Ее производная описывает объем дополнительных продаж, необходимых для реализации этого увеличения. Сумма этой цифры и всех утилизированных автомобилей дает объем ежегодных продаж новых LDV. BEV утилизируются по истечении 16 лет эксплуатации, а другие LDV – по истечении 12–14 лет ^67,68 . Сумма соответствующих продаж новых BEV получается путем умножения на соответствующую процентную долю в продажах в соответствии со вторым предположением о логистическом росте. Его параметры можно увидеть в дополнительной таблице 8. Все BEV заменяются одной свежей LIB через 8 лет или половину срока службы. Следовательно, спрос на Li удваивается в пересчете на эквиваленты BEV, что представляет собой сумму продаж новых BEV и замен. После использования LIB начинают свою вторую жизнь в стационарных источниках питания. Если они не требуются, они напрямую попадают в цикл переработки.

Из-за схожих характеристик и требований к производительности, а также общей среды другие транспортные приложения рассматриваются одинаково. Конкретные параметры роста запасов можно увидеть в дополнительной таблице 8.

Вдохновленные сопоставимыми рыночными структурами, стационарные приложения следуют ожидаемому проникновению ВИЭ в период после 2050 года. Соответствующие параметры можно увидеть в дополнительной таблице 8. Опять же, общий спрос на LIB состоит из роста запасов, обеспечивающих продажи, а также восстановления вышедших из строя аккумуляторов. Стационарные LIB первого срока службы утилизируются через 16 лет; вторая жизнь LIB через 8 лет. В результате валовой спрос уменьшается на количество бывших в употреблении аккумуляторов, поступающих от электромобилей и другого транспорта. Весь лом идет на переработку.

Переработанный материал возвращается в обращение в том году, когда достигается состояние конца срока службы. Следовательно, Li, который не используется во второй жизни, создает дополнительный запас на одну жизнь раньше.

В отличие от прежних логистических функций, основы расчета промышленных приложений, CAGR следуют нисходящей кривой, приведенной в уравнении. (3). Параметры упадка можно увидеть в дополнительной таблице 8. Из-за отсутствия экономического стимула, проблематичной технической осуществимости использования без батареи и сложного сбора портативных LIB, используемых в частном порядке, переработка для промышленных применений не предполагается.

Анализ спроса и предложения

Модели прогнозирования спроса и предложения ежегодно выводят гравиметрические данные. Соответствующее сравнение является результатом тривиальной математической операции разности. Однако кумулятивная перспектива в масштабе века является более всеобъемлющей. В то время как ресурсы снабжения фиксированы на одном начальном уровне, потребность в материалах неуклонно увеличивается со временем. Чтобы не зависеть от одного конкретного отчетного года, было сочтено целесообразным проиллюстрировать сторону спроса с помощью количества «Li на складе плюс слив». Склад состоит из соответствующего материала, который используется в BEV, а также в стационарных и других транспортных средствах. Предполагается, что промышленные приложения будут использоваться в течение 1 года и не увеличивают запасы. Второе кумулятивное значение, сток лития, питается вышеупомянутыми промышленными применениями и потерями скорости сбора и эффективности рециркуляции меньше единицы. Оценивая эту величину, определяют количество материала, выходящего из системы и безвозвратно теряемого. Это количество потока может быть наиболее важным для будущих проблем с доступностью лития.

Вариант сценария

База данных и некоторая дополнительная информация о выборе и значимости сценариев спроса для данного исследования приведены ниже.

Из-за большого расхождения в оценках ресурсов необходимо изучить нижний и верхний пределы, чтобы определить диапазон возможных разработок. Следовательно, сценарий «Предложение» (дополнительные рисунки 21 и 22) рассматривает низкую и очень высокую доступность ресурсов. Оба показателя сравниваются при спросе БПС 3б LDV.

Другие сценарии относятся к модификациям «Запрос». Они сравниваются на средних и высоких ресурсах каждый. Неупомянутые допущения остаются неизменными по сравнению со спросом на БТС 3b LDV.

Благодаря своему наибольшему влиянию проникновение электромобилей определяет первые сценарии. Первое отклонение относится к целевому парку LDV к 2050 году, который составляет всего 2 миллиарда автомобилей (дополнительный рисунок 2 и дополнительная таблица 8). Кроме того, сценарий BPS 2bn LDV LD (дополнительные рисунки 23 и 24) имеет дело с более низким спросом в ситуации, когда развертывание LIB сокращается. Возможными причинами могут быть менее комплексное увеличение TPED или появление конкурентоспособных технологий. Следовательно, стационарные и другие транспортные приложения сокращаются на 25%, каждое из которых достигает 150 и 37,5 ТВтч в 2100 году соответственно (дополнительные рисунки 1, 6 и дополнительная таблица 8). Для стационарных приложений аккумуляторные системы, не зависящие от Li, снижают спрос на LIB. Учитывая раннюю стадию зрелости подходящих аккумуляторов, к 2050 году их доля увеличится почти с нуля до 50% (дополнительный рисунок 25 и дополнительная таблица 8).

Учитывая более низкие продажи электромобилей и темпы роста, Сценарий текущей политики рассматривает ситуацию для 3 млрд (дополнительные рисунки 26 и 27) в сценарии CPS 3 млрд LDV и 2 млрд (дополнительные рисунки 28 и 29) в сценарии CPS 2 млрд LDV LD . Второй также охватывает вышеупомянутые допущения о более низком спросе в стационарных и других видах транспорта.

Вариант с низкой рециркуляцией (дополнительные рисунки 30 и 31 для сценария BPS 3bn LDV LR) касается ситуации, когда целевая эффективность рециркуляции отсутствует. Поскольку массовое внедрение результатов теоретических исследований еще не доказано на практике, необходимо исследовать менее эффективные процессы и их влияние на доступность. Следовательно, используется значение 75% (дополнительный рисунок 5 и дополнительная таблица 8). Тем не менее, уровень собираемости сохраняется.

Сценарий «V2G» (дополнительные рисунки 32 и 33) для сценария V2G для БТС 3 млрд LDV учитывает современную технологию, для которой экономические выгоды, связанные с сектором, точно соответствуют целостному подходу этого исследования. Однако из-за требований сети вклад ограничен, так как около двух третей всех батарей, скорее всего, не находятся на уровне распределительной сети, где применяется V2G ⁶ . Численно предполагается использование 25% мощности BEV не более чем для 50% стационарного спроса.

Более короткие вариации (дополнительные рисунки 34 и 35) для сценария BPS 3bn LDV SLT и более длительный срок службы (дополнительные рисунки 36 и 37) для сценария BPS 3bn LDV LLT относятся к ситуации модифицированной продолжительности LIB. В первом случае быстрое снижение производительности учитывается путем уменьшения второго срока службы до 5 лет. Ожидаемые долгосрочные технологические усовершенствования приводят к предположениям о продлении срока службы. Соответственно, 10 лет для первой и второй жизни дают в сумме 20 лет жизни.

Переработка

Данные по переработке начинаются с текущих цифр ⁶⁹ и основаны на быстром обучении, чтобы достичь указанных конечных значений к 2030 году. Параметры роста можно увидеть в дополнительной таблице 8.

Благодаря нашему подходу к использованию LIB во второй жизни, данные по переработке этой модели отличаются от среднесрочных отраслевых ожиданий ⁴⁶ . Если исключить этот фактор, наши данные можно сравнивать напрямую (дополнительная таблица 9).

Сводка отчетов

Дополнительную информацию о дизайне исследования можно найти в Кратком отчете об исследовании природы, связанном с этой статьей.

Ссылки

1. Marscheider-Weidemann, F. et al. Rohstoffe für Zukunftstechnologien 2016 (DERA, Берлин, 2016 г.). www.deutsche-rohstoffagentur.de/DERA/DE/Downloads/Studie_Zukunftstechnologien-2016.pdf?__blob=publicationFile&v=3.

2. Всемирный банк. Растущая роль минералов и металлов в низкоуглеродном будущем (Всемирный банк, Вашингтон, округ Колумбия, 2017 г.). http://documents.worldbank.org/curated/en/207371500386458722/pdf/117581-WP-P159838-PUBLIC-ClimateSmartMiningJuly.pdf.

3. Connolly, D., Lund, H. & Mathiesen, B.V. Smart Energy Europe. Техническое и экономическое воздействие одного потенциального сценария 100% возобновляемой энергии для Европейского Союза. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 60 , 1634–1653 (2016).

   Артикул Google ученый

4. Bussar, C. et al. Крупномасштабная интеграция возобновляемых источников энергии и влияние на потребность в хранении в европейской системе возобновляемых источников энергии к 2050 году — исследование чувствительности. J. Хранение энергии 6 , 1–10 (2016).

   Артикул Google ученый

5. Богданов Д. и др. Путь радикальной трансформации к устойчивому электричеству через эволюционные шаги. Нац. коммун. 10 , 1077 (2019).

   ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

6. Breyer, C. et al. Солнечная фотоэлектрическая энергия требует глобального перехода энергии в энергетическом секторе. Прог. Фотовольт. Рез. Заявка 26 , 505–523 (2018).

   Артикул Google ученый

7. Роскилл. Lithium-Ion Batteries Outlook to 2028 3rd edn (Roskill, London, 2019). https://roskill.com/market-report/литий-ионные батареи/.

8. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии. Хранение электроэнергии и возобновляемые источники энергии: затраты и рынки до 2030 г. www.irena.org/DocumentDownloads/Publications/IRENA_Electricity_Storage_Costs_2017.pdf (IRENA, Абу-Даби, 2017 г.).

9. Total Battery Consulting. Аккумуляторные батареи современных xEV: комплексная инженерная оценка (подлежит уточнению, Oregon House, Калифорния, 2017 г.). www.totalbatteryconsulting.com/industry-reports/Battery-packs-report/Extract-from-the-Battery-Pack-Report.pdf.

10. Журнал China Energy. Текущее состояние плотности энергии литиевых батарей на китайских предприятиях [на китайском языке]. http://chuneng.nengyuanjie.net/2017/xingyedongtai_0803/123665.html. По состоянию на 3 августа 2017 г.

11. Ривера С., Куро С. и Ву Б. Архитектуры зарядки для электрических и подключаемых гибридных электромобилей. в «Технологии и приложения для интеллектуальной зарядки электрических и подключаемых гибридных транспортных средств» (изд. Венери, О.) 111–165 (Springer International Publishing, Швейцария, Чам, 2017 г.).

12. Нюквист Б. и Нильссон М. Быстро падающие цены на аккумуляторные батареи для электромобилей. Нац. Клим. Изменение 5 , 329–332 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

13. Bloomberg NEF. Обзор электромобилей 2019 (Bloomberg, Лондон). https://about.bnef.com/electric-vehicle-outlook/.

14. Шмидт, О., Хоукс, А., Гамбхир, А. и Стаффелл, И. Будущая стоимость хранения электроэнергии, основанная на опытных тарифах. Нац. Энергия 6 , 17110 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

15. Киттнер, Н., Лилл, Ф. и Каммен, Д. М. Развертывание накопителей энергии и инновации для перехода к чистой энергии. Нац. Энергия 2 , 17110 (2017).

    Артикул Google ученый

16. Дойче Банк. Литий 101: добро пожаловать в литий-ионный век (Дойче Банк, Сидней, 2016 г.). www.belmontresources.com/LithiumReport.pdf.

17. Грожан, К., Миранда, П. Х., Перрин, М. и Поджи, П. Оценка мировых ресурсов лития и влияние их географического распределения на ожидаемое развитие индустрии электромобилей. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 16 , 1735–1744 (2012).

    Артикул Google ученый

18. Gruber, P. W. et al. Глобальная доступность лития. J. Ind. Ecol. 15 , 760–775 (2011).

    Артикул Google ученый

19. Kesler, S.E. et al. Мировые ресурсы лития. Относительная значимость пегматитовых, рассоловых и других месторождений. Руда геол. 48 , 55–69 (2012).

    Артикул Google ученый

20. Кушнир, Д. и Санден, Б. А. Измерение времени и ограничения ресурсов лития для электромобилей. Ресурс. Политика 37 , 93–103 (2012).

    Артикул Google ученый

21. Мартин, Г., Рентч, Л., Хёк, М. и Бертау, М. Исследование рынка лития — мировое предложение, будущий спрос и динамика цен. Материал для накопления энергии. 6 , 171–179 (2017).

    Артикул Google ученый

22. «>

    Мор С.Х., Мадд Г.М. и Джурко Д. Ресурсы и производство лития. Критическая оценка и глобальные прогнозы. Минералы 2 , 65–84 (2012).

    Артикул Google ученый

23. Пелькен, А., Альбах, С. и Фогт, Т. Существуют ли ограничения ресурсов, связанные с ионно-литиевыми батареями в автомобилях? Междунар. J. Оценка жизненного цикла. 22 , 40–53 (2017).

    Артикул Google ученый

24. Спейрс, Дж., Контестабиле, М., Хуари, Ю. и Гросс, Р. Будущее доступности лития для аккумуляторов электромобилей. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 35 , 183–193 (2014).

    Артикул Google ученый

25. Свердруп, Х. У. Моделирование глобальной добычи, предложения, цены и истощения извлекаемых геологических ресурсов с помощью модели LITHIUM. Ресурс., консерв. Переработка 114 , 112–129 (2016).

    Артикул Google ученый

26. Викстрём, Х., Дэвидссон, С. и Хёк, М. Доступность лития и перспективы производства в будущем. Заявл. Энергия 110 , 252–266 (2013).

    Артикул Google ученый

27. Yaksic, A. & Tilton, J.E. Использование кумулятивной кривой доступности для оценки угрозы истощения полезных ископаемых. Дело лития. Ресурс. Политика 34 , 185–194 (2009 г.).

    Артикул Google ученый

28. Hummel, P. et al. Серия Q. Разборка электромобиля UBS Evidence Lab — впереди прорыв? https://neo.ubs.com/shared/d1wkuDlEbYPjF/ (UBS Evidence Lab, Цюрих, 2017 г.).

29. ДНВ гл. Перспективы энергетического перехода — глобальный и региональный прогноз энергетического перехода до 2050 года (DNV GL, Осло, 2018 г. ).

30. Berger, R. E-mobility Index 2018 (Roland Berger — Automotive Competence Center & Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen, Aachen, 2018).

31. Геологическая служба США. Литий. в Обзоры полезных ископаемых (Геологическая служба США, Рестон, Вирджиния, 2020 г.). https://on.doi.gov/2K3OO2S.

32. Организация Объединенных Наций. Цели устойчивого развития (Организация Объединенных Наций, Нью-Йорк, 2017 г.). http://www.un.org/sustainabledevelopment/sustainable-development-goals/.

33. Организация Объединенных Наций. World Population Prospects: The 2017 Revision, Key Findings and Advance (United Nations, New York, 2017). https://esa.un.org/unpd/wpp/Publications/Files/WPP2017_KeyFindings.pdf.

34. Брейер К., Хейнонен С. и Руотсалайнен Дж. Новое сознание. Социальное и энергичное видение восстановления баланса человечества в пределах планеты Земля. Техн. Прогноз. соц. Изменение 114 , 7–15 (2017).

    Артикул Google ученый

35. Ниссан Европа. Nissan и Eaton Power Ahead с аккумуляторной системой Second-life (отдел новостей Nissan, Лондон). http://newsroom.nissan-europe.com/eu/en-gb/media/pressreleases/140285/nissan-and-eaton-power-ahead-with-second-life-battery-system1. По состоянию на 11 сентября 2017 г.

36. ВЕМАГ АГ. Second Life: Gebrauchte Akkus für die Energiewende (United News Network GmbH). www.pressebox.de/pressemitteilung/wemag-ag/Second-Life-gebrauchte-Akkus-fuer-die-Energiewende/boxid/606178. По состоянию на 11 сентября 2017 г.

37. Международный совет по чистому транспорту. Модель глобальной транспортной дорожной карты ICCT, версия 1-0 (ICCT, Вашингтон, округ Колумбия, 2012 г.).

38. Евростат. Парк транспортных средств на региональном уровне (Европейская комиссия, Брюссель). http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Stock_of_vehicles_at_ Regional_level. По состоянию на 22 августа 2017 г.

39. Шериф Р., Хасанов Ф. и Панде А. На пути к энергетическому переходу: нефть после 2040 года. Рабочий документ МВФ, Международный валютный фонд, Вашингтон, округ Колумбия (2017). www.imf.org/en/Publications/WP/Issues/2017/05/22/Riding-the-Energy-Transition-Oil-Beyond-2040-44932.

40. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии. Краткий обзор технологии электромобилей (IRENA, Абу-Даби, 2017 г.). https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2017/IRENA_Electric_Vehicles_2017.pdf.

41. Бостон Консалтинг Групп. Будущее производства аккумуляторов для электромобилей . (BCG, Бостон, 2018 г.). https://bit.ly/35wTNkJ.

42. Международное энергетическое агентство. Global EV Outlook 2019: Расширение масштабов перехода к электрической мобильности (IEA, Париж, 2019 г. ). https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2019.

43. РБК Capital Markets. Прогноз развития электромобилей RBC до 2050 г. и руководство (RBC Capital Markets, Нью-Йорк, 2018 г.). https://bit.ly/2tCVhN2.

44. Халили, С. и др. Развитие глобального спроса на перевозки с воздействием на спрос на энергию и выбросы парниковых газов в мире с ограниченными климатическими условиями. Энергия 12 , 3870 (2019).

    КАС Статья Google ученый

45. Nissan США. Powering Change (Nissan, Franklin, 2017 г.). https://www.nissanusa.com/electric-cars/leaf/charging-range/battery/.

46. Турченюк К., Бондарев Д., Сингхал В., Юшин Г. На модернизацию литий-ионных аккумуляторов осталось десять лет. Природа 559 , 467–470 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

47. «>

    Мелин, Х. Э. Современные достижения в области повторного использования и переработки литий-ионных аккумуляторов — обзор исследований (Шведское энергетическое агентство, Стокгольм, 2019 г.). https://bit.ly/2QtqawG.

48. Патель, П. и Гейнс, Л. Переработка литиевых батарей вскоре может стать экономически целесообразной. МИССИС Бык. 41 , 430–431 (2016).

    Артикул Google ученый

49. Гейнс, Л. Будущее утилизации автомобильных литий-ионных аккумуляторов: наметить устойчивый курс. Стойкость. Матер. Технол. 1-2 , 2–7 (2014).

    Google ученый

50. Зенг, Х., Ли, Дж. и Сингх, Н. Утилизация отработанных литий-ионных аккумуляторов. Критический обзор. Крит. Преподобный Окружающая среда. науч. Технол. 44 , 1129–1165 (2014).

    КАС Статья Google ученый

51. «>

    Ruiz Leotaud, V. American Manganese завершает переработку 100% катодных материалов (новости горного дела). www.mining.com/american-marganese-completes-recycling-100-cathode-materials/. По состоянию на 4 сентября 2017 г.

52. Guo, X., Cao, X., Huang, G., Tian, ​​Q. & Sun, H. Извлечение лития из сточных вод, полученных в процессе переработки отработанных литий-ионных аккумуляторов. Дж. Окружающая среда. Управление 198 , 84–89 (2017).

    КАС Статья Google ученый

53. Yang, Y., Xu, S. & He, Y. Рециркуляция лития и регенерация катодного материала из раствора кислотного выщелачивания отработанной литий-ионной батареи с помощью простых процессов совместной экстракции и совместного осаждения. Управление отходами. 64 , 219–227 (2017).

    КАС Статья Google ученый

54. «>

    Всемирный банк. Рост ВВП (годовой %) (Всемирный банк, Вашингтон, округ Колумбия, 2017 г.). https://data.worldbank.org/indicator/NY.GDP.MKTP.KD.ZG.

55. Мор, С., Мадд, Г. и Джурко, Д. Ресурсы и производство лития: критическая глобальная оценка (Технологический университет, Сидней и Университет Монаша, 2010 г.). https://opus.lib.uts.edu.au/bitstream/10453/31605/1/2012001073OK.pdf.

56. Тилтон, Дж. Э. Время в долг? Оценка угрозы истощения полезных ископаемых (Rff Press, Вашингтон, округ Колумбия, 2003 г.).

57. Цена лития (азиатский металл). www.asianmetal.com/LithiumPrice/Lithium.html. По состоянию на 12 сентября 2017 г.

58. Тальегард, М., Уолтер, В., Горанссон, Л., Оденбергер, М. и Джонссон, Ф. Влияние электромобилей на конкурентоспособность технологий производства и хранения электроэнергии система. Окружающая среда. Рез. лат. 14 , 124087 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

59. Немецкий аэрокосмический центр (DLR). Развитие автомобильного парка в ЕС+2 для достижения цели Парижского соглашения по ограничению глобального потепления до 1,5 ^o C. (Немецкий аэрокосмический центр, Штутгарт, 2018). https://bit.ly/2xA3xzZ.

60. Европейская комиссия. Европейская зеленая сделка . (ЕС, Брюссель, 2019 г.). https://ec.europa.eu/info/sites/info/files/european-green-deal-communication_en.pdf.

61. Scrosati, B. & Garche, J. Литиевые батареи: состояние, перспективы и будущее. J. Источники питания 195 , 2419–2430 (2010).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

62. Чой, Дж. В. и Аурбах, Д. Обещание и реальность постлитий-ионных батарей с высокой плотностью энергии. Нац. Преподобный Матер. 1 , 16013 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

63. Ван Д.-Ю. и другие. Усовершенствованный перезаряжаемый алюминий-ионный аккумулятор с высококачественным катодом из натурального графита. Нац. коммун. 8 , 14283 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

64. Yoo, H.D. et al. Быстрая кинетика катионов монохлорида магния в межслойно-расширенном дисульфиде титана для магниевых аккумуляторных батарей. Нац. коммун. 8 , 339 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

65. Ваалма, К., Буххольц, Д., Вейл, М. и Пассерини, С. Анализ затрат и ресурсов натрий-ионных аккумуляторов. Нац. Преподобный Матер. 3 , 18013 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

66. «>

    Vogel, K. Kritische Metalle in der großen Transformation Гл. 10 (Springer-Verlag, Берлин и Гейдельберг, 2016 г.).

67. Лэнгфорд, М. Кривые затрат производителей лития до 2017 г. (LinkedIn). www.linkedin.com/pulse/lithium-producer-cost-curves-2017-michael-langford. По состоянию на 27 июля 2017 г.

68. Европейские ассоциации автопроизводителей. Средний возраст автомобиля (Европейские ассоциации автопроизводителей, Брюссель, 2017 г.). www.acea.be/statistics/tag/category/average-vehicle-age.

69. Peters, L. & Friedrich, B. Проверенные методы восстановления лития из отработавших батарей https://www.researchgate.net/publication/318108642_Proven_Methods_for_Recovery_of_Lithium_from_Spent_Batteries (RWTH Aachen, Berlin, 2017).

Загрузить ссылки

Литий-ионные батареи должны быть более экологичными и этичными

Около 70% кобальта добывается в Демократической Республике Конго, где работают дети и семьи, а условия небезопасны. Фото: Себастьян Мейер /Новости Корбиса/Getty

Низкоуглеродное будущее основано на важной, но в то же время проблематичной технологии. Литий-ионные аккумуляторы, которые уже широко используются в ноутбуках и смартфонах, станут сердцем электромобилей и многих других устройств. Они также необходимы для питания мировых электросетей, поскольку возобновляемые источники, такие как солнечная и ветровая энергия, по-прежнему не могут обеспечивать энергией 24 часа в сутки. По прогнозам отрасли, рынок литий-ионных аккумуляторов вырастет с 30 млрд долларов США в 2017 году до 100 млрд долларов США в 2025 году9.0003

Но это увеличение само по себе не является бесплатным, как Nature Reviews Materials исследовано в недавней серии статей. У литий-ионной технологии есть и недостатки — для людей и планеты. Извлечение сырья, в основном лития и кобальта, требует большого количества энергии и воды. Кроме того, работа ведется на шахтах, где рабочие, в том числе дети в возрасте от семи лет, часто находятся в небезопасных условиях.

Политики, лидеры отрасли и исследователи должны смягчить эти проблемы и быстро уменьшить непредвиденные последствия важной технологии. Одним из важнейших мероприятий, требующих дальнейшего изучения, является ускорение повторного использования аккумуляторов вместо или в дополнение к их переработке или захоронению на свалках.

Взлет и подъем лития

Около трети лития в мире — основного компонента батарей — поступает из солончаков в Аргентине и Чили, где этот материал добывается с использованием огромного количества воды в засушливых районах. Батарейный литий также можно производить, подвергая материал воздействию очень высоких температур — процесс, используемый в Китае и Австралии, — который потребляет большое количество энергии. Есть способы более устойчиво извлекать литий: например, в Германии и Великобритании пилотные проекты фильтруют литий из горячих рассолов под гранитной породой.

Кобальт является важной частью электрода батареи, но около 70% этого элемента находится только в одной стране: Демократической Республике Конго (ДРК). Около 90% кобальта в ДРК добывается на промышленных рудниках (90 000 тонн в год). Но в стране, где люди зарабатывают в среднем менее 1200 долларов в год, мировой спрос на кобальт привлек тысячи частных лиц и малых предприятий, называемых старателями-кустарями, а детский труд и небезопасные методы работы широко распространены.

Химики изучают способы замены кобальта более распространенными металлами, такими как железо или марганец (J.V. Laveda et al. Chem. Commun. 52 , 9028–9031 (2016); R. Sharpe et al. J. Am. Chem. Soc., 142 , 21799–21809; 2020). Но правозащитные группы, такие как Amnesty International, говорят, что это не должно мешать очистке существующей промышленности ДРК за счет создания рабочих мест в безопасных условиях.

Многие страны осознают, что добыча полезных ископаемых должна осуществляться ответственно и более устойчиво. Тем не менее, некоторые из них выступают за политику, особенно в отношении утилизации аккумуляторов, которая может нанести вред окружающей среде.

Мир без электронных отходов

Европейский Союз, например, требует, чтобы компании собирали батареи в конце их срока службы и либо перепрофилировали их, либо демонтировали для переработки. Текущее требование состоит в том, чтобы собирать 45% использованных батарей в ЕС, но немногие из них являются литий-ионными батареями. Отчасти это связано с тем, что такие батареи часто встроены в устройства, которые они питают, и их трудно демонтировать, или же сами устройства представляют ценность, а это означает, что они, вероятно, будут экспортированы для перепродажи и исчезнут из ЕС без регистрации. Между тем, ЕС рассматривает цель сбора 70% аккумуляторов к 2030 году. Кроме того, он хочет, чтобы к 2030 году 4% лития в новых батареях, произведенных в ЕС, были из переработанного материала, а к 2035 году этот показатель должен увеличиться до 10%.

Такие требования могут иметь непредвиденные последствия. По мере улучшения аккумуляторов они будут работать дольше. Но если ЕС установит более высокий уровень сбора, компании могут быть вынуждены преждевременно вывести их из эксплуатации — чтобы выполнить количественный показатель по сбору — даже если у них еще может быть срок полезного использования.

Точно так же могут быть неблагоприятные последствия обязательного включения большего количества переработанного материала в литий-ионные батареи. Уже не хватает переработанного материала. Таким образом, чтобы соответствовать новым правилам утилизации, европейским производителям, возможно, придется импортировать переработанные материалы, в частности, из Китая, который, наряду с Южной Кореей, стал важным мировым центром переработки аккумуляторов. Это будет иметь значительный углеродный след. Существует также риск остановки производства аккумуляторов из-за нехватки переработанного материала.

Повторное использование аккумуляторов — это одно из возможных решений, которое следует рассмотреть большему количеству стран — цель повторного использования еще не является частью предложения ЕС. Хотя батареи в конечном итоге полностью разряжаются, многие из них выводятся из эксплуатации, когда они просто становятся неэффективными для конкретного использования, например, для питания автомобиля, но все еще имеют достаточно времени для менее интенсивных приложений, таких как возобновляемые источники энергии. хранения, как пишут Анке Вайденкафф из Исследовательского института материалов им. Фраунгофера в Германии и ее коллеги (A. Weidenkaff и др. Природа Преподобный Матер. 6 , 462–463; 2021).

Без стимулов для повторного использования и перепрофилирования аккумуляторов сжигание аккумуляторов или отправка их за границу для переработки останется более экономичной. Необходим сдвиг в мышлении: ученые должны подумать о том, как материалы могут быть переработаны, повторно использованы и перепрофилированы при их разработке.

Аккумуляторы имеют решающее значение для низкоуглеродного будущего Земли. Все заинтересованы в том, чтобы убедиться, что они чистые, безопасные и экологичные.

Примечание редактора. Эта редакционная статья является первой в серии периодических статей о материалах и экономике замкнутого цикла, которые будут выходить в 2021 году.

Вот минералы, которые нам нужны для аккумуляторов, солнечных батарей и… будет расти, и в модели предполагается, что три тонкопленочные подтехнологии — CIGS, CdTe и аморфный кремний — вырастут с 20 до 50 процентов солнечных панелей», — пишет Всемирный банк.

Другие полезные ископаемые, включая кремний, галлий и теллур, также чувствительны к направлению рынка фотоэлектрических систем.

В любом случае, в фотоэлектрической промышленности алюминий и медь играют важную роль, но некоторые другие ключевые минералы также играют роль, в зависимости от будущего выбора технологии.

Ветряные турбины большие из стали

Ветряные турбины изготавливаются в основном из стали для турбин (в производстве которых, в зависимости от деталей, может использоваться никель, молибден, титан, марганец, ванадий или кобальт), с большим количеством меди для кабелей и железа для других частей.

Большинство этих минералов используются в других технологиях чистой энергии. Единственный минерал, для которого ветер является основным источником спроса, — это цинк; ветер повысит спрос на цинк как минимум на 80 процентов при сценарии 2 градуса.

Большинство береговых ветряных электростанций используют турбины с редуктором, которые «используют редуктор для преобразования относительно низкой скорости вращения ротора турбины (12–18 об/мин) в гораздо более высокую скорость (1500 об/мин) для ввода в генератор», — пишет Всемирный банк. Около 80 процентов нынешней мировой ветроэнергетики состоит из турбин с редуктором, прикрепленных к генераторам, в которых используется много железа и меди.

В турбинах с прямым приводом генератор прикреплен к ротору и вращается с той же скоростью. Они чаще встречаются на морских установках из-за более низких требований к техническому обслуживанию. Они часто используют постоянные магниты с редкоземельными элементами.

Спрос на некоторые полезные ископаемые будет сильно зависеть от окончательного баланса наземных и морских турбин, таких как неодим, редкоземельный элемент, используемый только в турбинах с прямым приводом на постоянных магнитах. Сценарий 2 степени, при котором оффшорная ветроэнергетика растет быстрее, чем ожидалось, может увеличить спрос на неодим почти на 50 процентов по сравнению с базовым сценарием; если оншор будет расти быстрее, это может снизить спрос на неодим почти на 70 процентов.

(Прочитайте эту статью, чтобы узнать об оптимистичном сценарии турбин с прямым приводом. Еще одним большим неизвестным является возможное проникновение «реактивных реактивных двигателей с переключателем», которые дешевле, чем современные асинхронные и синхронные двигатели, и не нуждаются в редукторе или редкоземельных элементов для магнита. Подробнее об этом см. здесь.)

Итак, для ветра: гораздо больше стали, цинка, железа и меди, и, в зависимости от развития технологии турбин, несколько редкоземельных элементов.

Геотермальная энергия, концентрированная солнечная энергия и УХУ – небольшие игроки на рынке полезных ископаемых

Геотермальная энергия составляет относительно небольшую часть мировых мощностей по выработке электроэнергии и, вероятно, останется таковой даже при оптимистичных сценариях роста.

По мере роста потребуются специальные стальные сплавы, устойчивые к нагреву и коррозии, в состав которых входят несколько редкоземельных элементов. Также необходимы никель, хром, медь-молибден, марганец и титан.

Единственным полезным ископаемым, для которого геотермальная энергия, вероятно, будет составлять значительную часть спроса, является титан; геотермальная энергия является основным источником спроса в энергетическом секторе. В сценарии 2 градуса спрос на титан для использования в геотермальных приложениях вырастет на 80 процентов и более .

Концентрированная солнечная энергия остается довольно нишевой технологией — более дорогой и зависящей от географии, чем фотоэлектрическая, — и ожидается, что она будет расти, но ненамного. Единственные известные полезные ископаемые, которые он использует, — это медь и серебро, и вряд ли он будет представлять значительную часть спроса на любой из них.

Улавливание и хранение углерода использует хром, кобальт, медь, марганец, молибден и никель, но никто не уверен, какая технология CCS победит или сколько будет построено, так что никто не знает, сколько.

Общая картина

Цифры Всемирного банка «демонстрируют общее увеличение спроса на целых 11 полезных ископаемых, используемых в различных энергетических технологиях, при этом железо и алюминий показывают самый высокий абсолютный рост, за ними следуют медь и цинк».

Вот график, показывающий относительное увеличение спроса на различные полезные ископаемые (слева) и абсолютное увеличение спроса справа.

Как видите, графит растет на самый большой процент и на второе по величине общее количество — как ключевой компонент батарей, он жизненно важен для перехода к энергии.

Для некоторых важных полезных ископаемых, хотя спрос не сильно увеличивается в абсолютном выражении, они начинаются с небольшой базы, и рынки вырастут почти на 500 процентов, включая литий и кобальт, или примерно на 200 процентов, как индий и ванадий. . Это могут быть точки стресса.

Некоторые полезные ископаемые существенно вырастут в абсолютном выражении, но относительно немного вырастут в процентном выражении, например, медь и цинк, которые широко используются за пределами энергетического сектора. (Хотя важно отметить, что анализ Всемирного банка не включает медь для линий электропередачи, которая может стать важным источником роста.)

А еще есть никель, где-то посередине.

Чтобы попытаться собрать всю эту информацию в одном месте, Всемирный банк создал матрицу рисков для полезных ископаемых в соответствии со сценарием 2 степени. Важно отметить, что в матрице не учитываются риски, связанные с опасностями для окружающей среды или возможными ограничениями поставок. Он фиксирует только динамику спроса.

Горизонтальная ось — «взвешенный индекс охвата-концентрации» — измеряет сквозность конкретного минерала. Слева те, которые используются в меньшем количестве энергетических технологий, судьба которых тесно связана с судьбой этих технологий; справа показаны те, которые обычно используются во многих технологиях, спрос на которые, вероятно, будет расти независимо от того, какие технологии победят.

Вертикальная ось — «Индекс производства-спроса за 2018–2050 годы» — взвешенная мера, объединяющая относительный и абсолютный рост спроса. Он примерно отражает ожидаемый рост спроса на минерал. На вершине находятся полезные ископаемые, спрос на которые будет сильно расти; внизу рост меньше.

Четыре квадранта этой матрицы позволяют классифицировать ключевые материалы и связанные с ними риски спроса.

Первый квадрант содержит минералы средней степени воздействия. Они используются в небольшом числе технологий чистой энергии, и их общий рост будет скромным. К ним относятся цинк, серебро, титан и несколько редкоземельных элементов.

Второй квадрант содержит ударопрочные минералы. Они используются только в нескольких технологиях (в основном в батареях), но ожидается, что спрос будет быстро и существенно расти. Это графит, литий и кобальт, которые являются одними из самых вредных для окружающей среды с точки зрения добычи и переработки.

Третий квадрант содержит наиболее важные минералы, которые имеют решающее значение для широкого спектра технологий и, как ожидается, будут быстро расти. На данный момент это описывает только алюминий. Его добывают из бокситовых рудников, которые не очень хороши (по-настоящему великих рудников нет), но это один из самых перерабатываемых и перерабатываемых материалов из существующих. Почти 75 процентов алюминия, когда-либо произведенного в истории человечества, все еще используется.

Четвертый квадрант содержит сквозные материалы, на которые не будет резкого роста спроса, как на материалы во втором и третьем квадрантах, но они жизненно важны для широкого спектра технологий, а это означает, что рост спроса вполне определен и предсказуем. Медь здесь занимает важное место, она используется почти во всех технологиях экологически чистой энергии, но никель будет расти еще больше. Свинец, хром, молибден и марганец также подходят.

Итак, это матрица рисков. Он указывает, какие полезные ископаемые будут наиболее востребованы.

Оказывается, как мы видели в предыдущем посте, некоторые из наиболее важных полезных ископаемых для будущего чистой энергии географически сосредоточены и добываются в сомнительных социальных и экологических условиях. В обработке почти полностью доминирует Китай.

Что нам с этим делать? Подробнее об этом в следующем посте.

Аккумуляторы и накопители энергии могут увеличить выбросы углерода

Аккумуляторы энергии (батареи и другие способы хранения электроэнергии, такие как перекачиваемая вода, сжатый воздух или расплавленная соль) обычно приветствуются как «зеленая» технология, ключ к обеспечению больше возобновляемых источников энергии и сокращение выбросов парниковых газов.

Но у хранилища энергии есть грязный секрет. Как это обычно используется в США сегодня, это позволяет на больше энергии на ископаемом топливе и на больше выбросов углерода. Выбросы сегодня выше, чем они были бы, если бы в США никогда не было развернуто хранилище.

Это никоим образом не связано с технологией. При стратегическом развертывании накопление энергии может делать все то, о чем говорят ускорители, делая сеть более гибкой, открывая доступ к возобновляемым источникам энергии и сокращая выбросы.

Но только , если он развернут стратегически, чего обычно не бывает.

Само по себе накопление энергии не является ни чистым, ни грязным — оно нейтрально, так как может повысить доход заводов, работающих на ископаемом топливе, и помочь чистой энергии. Если политики хотят использовать его в качестве инструмента для обеспечения экологически чистой энергии, им необходимо учитывать его характеристики и более разумно подходить к его использованию. Литий-ионные аккумуляторы

Почему хранение энергии увеличивает выбросы

Количество научных исследований в области хранения энергии растет; ключевой документ о влиянии его выбросов подготовлен Эриком Хиттингером из Рочестерского технологического института и Инес Азеведо из Карнеги-Меллон, в Наука об окружающей среде и технология .

Моделируя энергетический баланс и цены на энергоносители по всей стране, Хиттингер и Азеведо определили, что развертывание накопителей энергии увеличивает выбросы почти повсеместно в США сегодня. Угу.

В качестве предыстории важно понимать, что, хотя хранение энергии может предоставлять широкий спектр услуг в сети (подробнее об этом позже), в наши дни оно в основном используется для энергетического арбитража — хранения энергии, когда она дешевая (обычно ночью) и разряжая его, когда он более ценен (обычно днем). Таким образом, Хиттингер и Азеведо моделируют энергетический арбитраж.

Привет, поклонники накопителей и возобновляемых источников энергии! У меня есть три (!!!) недавних публикации о последствиях выбросов при широком внедрении накопителей энергии, и я расскажу об основных моментах в одной восхитительной теме. Пристегнитесь! pic.twitter.com/HCA33uXvC6

— Эрик Хиттингер (@ElephantEating) 13 декабря 2017 г.

Есть две причины, по которым накопление энергии, используемое для целей арбитража, увеличивает выбросы:

1 ) больше) и снижает ценность источников энергии, с которыми он конкурирует при разрядке. Если источники энергии, из которых он черпает, являются более углеродоемкими, чем источники энергии, с которыми он конкурирует, то это приведет к увеличению углеродоемкости всего энергобаланса.

Скажем, аккумуляторная батарея поглощает дешевую энергию, производимую угольными электростанциями в течение ночи, а затем разряжает ее в течение дня, конкурируя с электростанциями с комбинированным циклом природного газа (NGCC). Чистый эффект будет заключаться в том, что уголь будет отдавать предпочтение природному газу, что приведет к увеличению чистых выбросов.

2 ) Каждый бит накопленной энергии также представляет собой бит потерянной энергии. «КПД в обе стороны» накопителя энергии — количество высвобождаемой энергии по отношению к количеству вложенной — колеблется в зависимости от технологии примерно от 40 до 90 процентов.

Возьмем для представительных целей 80 процентов, относительно оптимистичное предположение об эффективности литий-ионных аккумуляторов. На каждый вложенный 1 мегаватт-час выходит 0,80 мегаватт-часа.

Это означает, что если он хранится в пути, для доставки 1 МВтч потребителю требуется произвести 1,25 МВтч. Чем больше энергии хранится, тем больше нужно увеличить выработку, чтобы компенсировать потери в обоих направлениях.

Если генерация, которая увеличивается, чтобы компенсировать потери, более углеродоемка, чем энергия, которая вытесняется из хранилища, чистые выбросы увеличиваются.

Даже когда батарея хранит возобновляемую энергию с нулевым уровнем выбросов, она не увеличивает и не уменьшает общую выработку; он просто перемещает его (если только возобновляемые источники энергии не были бы сокращены; см. ниже). Если уголь заменит запасы возобновляемой энергии, но вытеснит природный газ при сбросе, он все еще может увеличить чистые выбросы углерода.

Для хранения

Сложите эти два эффекта вместе, и вы получите сложную ситуацию: чтобы избежать увеличения выбросов, недостаточно, чтобы накопленная энергия была менее углеродоемкой, чем вытесняемая энергия. Это должен быть лот менее углеродоемкий. Хиттингер сказал мне об этом в электронном письме следующим образом: если предположить, что эффективность хранения составляет 80 процентов, «чтобы хранение было безубыточным [по выбросам углерода], источник зарядной энергии должен быть на 20% чище (выбросы / МВтч), чем вещь. которые вы вытесняете, когда хранилище разряжается (в среднем)». Это просто для безубыточности.

Эти условия могут быть соблюдены — электростанции NGCC более чем на 20 процентов чище, чем пиковые установки на природном газе, и почти на 50 процентов чище, чем уголь (в зависимости от того, как вы учитываете метан), и, конечно же, возобновляемые источники энергии на 100 процентов чище — но в настоящее время это не очень распространено в США.

(Проведенное в 2017 году исследование аккумулирования в сочетании с солнечными панелями на уровне жилых домов показало практически тот же результат: при прочих равных условиях аккумулирование в жилых помещениях увеличивает чистое потребление энергии и чистые выбросы углерода. )

Теоретически эффект накопления энергии на выбросы будет снижаться по мере того, как сети станут более экологичными. Но им придется стать немного зеленее. В отдельной статье Хиттингер и его коллеги моделируют эффекты выбросов от накопления энергии в сети с увеличением возобновляемых источников энергии. Они пришли к выводу, что на Среднем континенте ISO (MISO), региональном энергетическом рынке Среднего Запада с большим количеством угля, ветровая и солнечная энергия должны достичь 18 процентов от общей генерирующей мощности, прежде чем хранение начнет сокращать выбросы в среднем. И это при нынешних низких ценах на природный газ. Если цены на природный газ вырастут, это займет еще больше времени.

(Здесь следует отметить одно важное исключение: когда и если он хранит возобновляемую энергию, которая в противном случае была бы сокращена, т. более распространены по мере развития возобновляемых источников энергии.)

Правильный способ развертывания хранилища для политиков

В настоящее время поддержка государственной политики в области хранения энергии носит несколько неизбирательный характер благодаря таким мерам, как мандат Калифорнии на хранение или недавнее решение сделать хранилища, подключенные к возобновляемым источникам энергии, правомочными для федеральных налоговых льгот. Эти политики поощряют хранение без привязки к времени или местоположению.

По крайней мере, при нынешнем положении вещей это оказывает нетривиальное влияние на выбросы. По оценкам Хиттингера и Азеведу, выбросы углекислого газа в хранилищах США сегодня составляют от 104 до 407 килограммов на МВтч поставленной энергии, в зависимости от местоположения и предельных цен на энергию. Это сопоставимо с «примерно 500 кг/МВтч для электростанций, работающих на природном газе в США, и 950 кг/МВтч для угольных электростанций США».

Не идеально! Что делать?

К счастью, Институт добросовестности политики только что выпустил новую белую книгу именно на эту тему: «Управление будущим хранения энергии». В нем рассматриваются исследования Хиттингера и других, показывающие, что хранение энергии может увеличить выбросы, и обсуждаются три цели реформы. Все они так или иначе направлены на построение рынка, который эффективно и точно оценивает различные характеристики хранения энергии.

ВЫШЕЛ СЕГОДНЯ: наш новый отчет объясняет, как накопление энергии может на самом деле УВЕЛИЧИТЬ выбросы парниковых газов, если не будут приняты надлежащие политики https://t. co/spPElAbaB0

— Целостность политики (@PolicyIntegrity) 25 апреля 2018 г.

1 ) Интернализируйте внешние эффекты

Владельцы накопителей энергии, которые стремятся максимизировать свою прибыль, будут хранить самую дешевую энергию и вытеснять самую дорогую, не заботясь о выбросах углерода. Это потому, что нет никакой ценности в предотвращении выбросов углекислого газа, то есть нет цены на углерод.

Было бы неплохо установить цену на углерод для всей экономики, хотя в ближайшее время это маловероятно. Следующим лучшим вариантом было бы установить какую-то цену на углерод на региональных рынках энергии, что потребует координации между государственными регулирующими органами, региональными менеджерами рынка и коммунальными предприятиями.

В-третьих, лучший анализ затрат и выгод в политике государственных закупок энергии, который мог бы учитывать выбросы углерода — как при строительстве, так и при эксплуатации.

И есть различные другие четвертые лучшие кладжи, способы втиснуть фактическую цену на углерод в рынки. В конце концов, однако, нам нужна чертова цена на углерод.

2 ) Устранение барьеров для входа на рынок хранения энергии

Правила и схемы компенсации, которые регулируют региональные энергетические рынки, обычно разрабатывались для ресурсов с иными характеристиками, чем для хранения энергии. Существуют всевозможные искусственные барьеры для хранения услуг, которые оно технически способно предоставить.

Федеральная комиссия по регулированию энергетики (FERC) сделала большой шаг вперед в этом направлении в феврале, выпустив новое правило хранения, которое требует от ISO и RTO, которые управляют региональными энергетическими рынками, реформировать свои тарифы, чтобы разрешить участие хранилищ в энергетических рынках. рынки мощности и рынки «вспомогательных услуг» (например, регулирование напряжения и частоты).

До сих пор остается много вопросов о правилах хранения без ответов и много другой работы, которую необходимо проделать, чтобы убедиться, что рынки открыты для различных участников, но FERC, по крайней мере, начала работу на ура.

Хранение энергии имеет множество преимуществ для потребителей и сети. В нашем новом отчете показано, как их можно достичь с помощью разумных политик. https://t.co/spPElAbaB0 @nyulaw #climate pic.twitter.com/9gk3fP0DyN

— Целостность политики (@PolicyIntegrity) 26 апреля 2018 г.

3 ) Обеспечение возможности накопления энергии для получения прибыли от нескольких потоков создания ценности

Система хранения может делать больше, чем просто арбитраж. Это может уменьшить перегрузку сети, служить пропускной способностью и помочь избежать необходимости модернизации системы распределения. По сути, хранение — это что-то вроде швейцарского армейского ножа — уникальное среди энергетических технологий, оно может одновременно выполнять ряд услуг в разных масштабах для разных клиентов.

Одним из усложняющих факторов является то, что хранилища потенциально могут участвовать как в розничных рынках электроэнергии, регулируемых штатами, так и в оптовых рынках электроэнергии, регулируемых FERC. Это означает, что федералы и штаты должны будут сотрудничать, чтобы обеспечить адекватную компенсацию хранения, но не двойную компенсацию за какую-либо отдельную услугу.

В качестве примера разумного лидерства IPI использует нью-йоркский подход «стека ценности», который пытается разделить потоки создания ценности, обеспечиваемые системой хранения, и компенсировать каждый из них по отдельности.

Дезагрегированный подход позволяет хранилищу участвовать в нескольких рынках и получать компенсацию от нескольких разных организаций в зависимости от того, куда падает стоимость. (См. отчет для получения более подробной информации о системе в Нью-Йорке, которая будет усовершенствована на предстоящем втором этапе, что позволит более детально компенсировать преимущества хранения. )

Другим энергетическим рынкам предстоит пройти долгий путь, но многие штаты борются с компенсацией за распределенные энергоресурсы, и проводится множество экспериментов, так что обучение на практике уже происходит.

4 ) Идеи бонусной политики

Этот список лишь поверхностно описывает политику хранения.

В другом документе Хиттингер и Азеведо предлагают пересмотреть федеральный инвестиционный налоговый кредит (ITC) в пользу хранения, расположенного рядом с возобновляемыми источниками энергии, которые, вероятно, будут сокращены. Это одно из десятков предложений по политике меньшего диаметра, которые можно найти, например, в этом отчете Ассоциации по хранению энергии за 2017 год, в котором представлено подробное меню вариантов для государственных политиков. См. также этот отчет Межгосударственного совета по возобновляемым источникам энергии (IREC) за 2017 год или этот отчет Национальной ассоциации губернаторов (NGA) за 2016 год.

Политики должны более разумно относиться к хранению энергии

Хранение энергии является ключевой частью головоломки экологически чистой энергии, но это не безусловный товар. Используемый в том виде, в каком он обычно используется сегодня — несколько грубо, задействованный только в энергетическом арбитраже, на рынках, которые не оценивают выбросы углерода, — он приводит к увеличению выбросов углерода. Миру больше не нужны такие.

Хиттингер сказал мне по телефону, и я более или менее с ним согласен, что правильный способ роста рынков хранения энергии — это внедрить к черту возобновляемые источники энергии и позволить нужно для хранения определить его рост. По-прежнему вполне возможно, что при любом сочетании наращивания линий электропередач, улучшений интеллектуальных сетей и рыночных реформ нам в конечном итоге потребуется меньше хранилищ, чем мы думаем. Рынок должен определить, где и когда будет развернуто хранилище.

Но это означает правильное понимание рынка — то, что почти все согласны с тем, что имеет решающее значение для разумного использования хранилища.

В принципе я не против государственной политики, связанной с технологиями — далеко не так! — но рациональное использование накопителей энергии, технологии со смешанными и сложными эффектами, кажется, именно тот тип проблем, с которыми хорошо справляются рынки.

Создайте рынок, который ценит углерод, мощность, линейное изменение, регулировку напряжения и все другие услуги, которые может предоставить хранилище, снизьте входные барьеры, установите прозрачные правила и дайте возможность компаниям, стремящимся к прибыли, сражаться за него. Этот рынок будет лучше определять надлежащий объем и место хранения, чем любая группа политиков.

Наша цель в этом месяце

Сейчас не время для платного доступа. Настало время указать на то, что скрыто на виду (например, сотни отрицателей выборов в бюллетенях по всей стране), четко объяснить ответы на вопросы избирателей и дать людям инструменты, необходимые им для активного участия в американской политике.