米国での研究は、市場を支配しているリチウムイオン電池が他のエネルギー貯蔵技術を妨げる可能性があることを示唆しています

情報技術・イノベーション財団が主催した最近のイベントで、研究の著者の一人であり、MITのワシントン事務所の元所長であるウィリアムボンビリアン氏は、「技術のロックインは危険を伴うだろう」と述べた。

ボンビリアン氏は、市場でのリチウムイオン電池の優位性は、より長期間放電するエネルギー貯蔵技術の参入を妨げる可能性があると述べた。 「エネルギー貯蔵を改善する可能性のある技術研究のいくつかは座礁する可能性がある」と彼は述べた。

技術的なロックは、この主要なストレージ設計が同じ機能を実行する代替手段を提示するときに発生します。これは、イノベーションプロセスを加速し、主要なエネルギー貯蔵技術のコストを削減し、それによって採用を拡大するため、有益な場合があります。これがリチウムイオン電池の開発に起こったことです。

GTMResearchの最近のレポートによると、2017年第4四半期のリチウムイオン電池は米国のエネルギー貯蔵市場の98.8％を占め、この技術は13四半期連続でマーケットリーダーになりました。別の最近のレポートでは、GTMは、ストレージシステムの価格が2022年までに年間8％下がると予測しました。

技術的なロックインのリスク

一方、技術的なロックインにはいくつかのリスクが伴います。 1つのリスクは、市場が集中しすぎることです。より心配なリスクは、エネルギー貯蔵主導の設計を改善する可能性のある技術革新が行き詰まり、完全に成熟することは決してないということです。

リチウムイオン電池は電気自動車や電子製品に適していますが、電力網には必ずしも理想的ではない、と報告書の著者は述べています。これにより、放電時間が長くなり、サイクル寿命が長くなり、最適化が向上する可能性のある代替エネルギー貯蔵技術の導入が妨げられる可能性があります。

DavidHartは、情報技術とイノベーションの基盤のシニアフェローであり、この研究の著者の1人です。すでに2つの兆候があると彼は指摘します。 「リチウムイオン電池の利点により、代替エネルギー貯蔵技術の実装が困難になり、世界規模の企業がリチウムイオン電池の生産を拡大しています。」ハートは言った。報告書によると、リチウムイオン電池の世界トップ5の生産者は、2020年までに生産量を3倍にする計画です。

太陽電池にも同様の開発モデルがあります。太陽光発電製品のメーカーは、太陽光発電パネルの生産を増やし、代替ソーラー技術のメーカーに圧力をかけ、さらにはそれらを市場から追い出しました。

2017年4月、米国の2つのソーラー製品メーカーであるSunivaとSolarWorldは、そのような貿易慣行について米国国際貿易委員会（ITC）に不満を述べました。 1月、委員会は外国の太陽光発電パネルに30％の関税を課すことを発表しました。

「起こったいくつかの問題があります」とハートは言いました。 「私たちの競争相手は同じルールでプレーしていません。」これは、一部の国でリチウムイオン電池の製造能力が向上したことを意味します。 「私たちはそれについてあまり良い仕事をしておらず、それは企業を競争上の不利な立場に追いやる」と彼は言った。

リチウムイオン電池のリスク

さらに、リチウムイオン電池を製造するプロジェクトの拡大に多額の資金が投入され、価格だけで競争するという競合他社への圧力が高まっています。リチウムイオンのコスト曲線は、他のさまざまなアプリケーションの合計ですが、主に電気自動車や電子製品で使用されているため、実際のアプリケーションのリチウムイオン電池のコストを正確に反映していません。

実用規模のリチウムイオン電池のコストには、多くのリチウムイオンコスト曲線の予測に完全には反映されていないいくつかの独自の特性があります、とAmbriの共同創設者兼上級副社長兼最高技術責任者であるDavidBradwellは述べています。フロー電池メーカー。

ブラッドウェル氏は、リチウムイオン電池は、最近価格が2倍になったコバルトを使用しているため、原材料のリスクに対しても脆弱であると指摘しています。ニッケルも代替品として使用できますが、トレードオフはリチウムイオン電池のサイクル寿命を短くすることです。 「これは電気自動車のアプリケーションには問題ありませんが、グリッドアプリケーションには適用されません。」とブラッドウェル氏は述べています。

その他のエネルギー貯蔵技術

MITの研究論文では、圧縮空気エネルギー貯蔵や動的エネルギー貯蔵など、多くの種類のエネルギー貯蔵技術が言及されていますが、リチウムイオン電池の主要な競争相手と見なされている技術は、液体フロー電池技術です。

流体フロー電池は、電解質の交換によって電流を蓄え、生成します。リチウムイオン電池とは異なり、液体フロー電池はほぼ無期限に充電および放電できます。電解液を入れる容器のサイズを調整することにより、流体フロー電池はリチウムイオン電池よりも簡単に伸縮して放電要件を満たすことができます。

しかし、リチウムイオン電池とは異なり、さまざまな液体フロー電池は依然として激しい技術競争にあります。フローセルの戻り効率は、セル間で電解質を移動するために必要なポンプの寄生負荷のため、リチウムイオンセルの戻り効率よりもはるかに低くなります。ただし、液体フロー電池の主な利点は、電解質貯蔵プールを増幅することにより、放電時間が長くなることです。それでも、液体フロー電池は市場で広く受け入れられるのに苦労しています。

「それは間違いなく困難な戦いです。」液体フロー電池のメーカーであるPrimusPowerの事業開発マネージャーであるPaulFerrera。彼は、最大4時間放電できるリチウムイオン電池が、グリッド規模のアプリケーションに適応していると指摘しています。変電所の切り替えや、太陽光発電のピークから夕方の上昇へのエネルギーのシフトなど、多くのアプリケーションにとって、液体フロー電池はより実行可能なオプションであると彼は言います。

「液体フロー電池の最大の利点は、原材料の低コストです。」フェレラは言った。 PrimusPowerは、亜鉛-臭素フロー電池の原材料コストを、リチウムイオン電池のKWHあたり約125ドルから150ドルと比較して、KWHあたり50ドルから60ドルに削減しました。

Primusの液体フロー電池技術はイオン交換膜を必要とせず、電解質交換に単一のフロー回路を使用できるため、Ferreraは、独自の液体フロー電池のコストはリチウムイオン電池に匹敵すると主張しています。 「当社の液体フロー電池は、価格においてリチウムイオン電池と競合する可能性があります。」彼は言った。

プロセスの利点

フェレラ氏は、将来的に製造がより効率的になるにつれて、液体フロー電池技術がコストベースでリチウムイオン電池を急速に追い抜くと信じていると述べた。フロー電池は、使用率を低下させず、電池の交換の必要性やプロジェクトの構築コストを削減しないため、エネルギー貯蔵プロジェクトの生涯コストを削減できると彼は言います。

フェレラ氏によると、流体フロー電池は、日中は大量の電力を蓄え、夜間のピーク時に限界まで解放できるため、「ダックカーブ」問題の解決に役立つように設計されたプロジェクトに特に適しています。 「私たちのフロー電池はアヒルのカーブに最適です」と彼は言いました。 「それは100パーセントの放電と無限のサイクルを行うことができます。」

しかし、フェレーラは、リチウムイオン電池には市場での地位の点でいくつかの利点があり、技術は30年または40年前のものであり、多くの企業が大きなバランスシートに支えられており、マイナスのマージンに耐えることができることを認めています。 「当社はまだ9年しか経っていませんが、ストレージ市場は十分に大きいと考えています。」フェレラは言った。

同氏は、リチウムイオン電池は引き続き短期およびモバイル市場で勝者であり、スペースと電力密度が限られている顧客にとっては依然として関心があると述べた。しかし、ますます多くのユーティリティが、長期保管のための液体フロー電池の利点を理解し始めています。

フェレラ氏は、PrimusPowerはデモンストレーションプロジェクトから商業生産に移行中であると語った。 「私たちはいくつかの商業プロジェクトを立ち上げました。四半期に5から8です」と彼は言いました。

政府からの資金提供も受けている企業であるプリムスとMITの論文の著者は、エネルギー貯蔵技術の多様性の開発を促進するためのさらなる努力を望んでいます。この論文は、研究開発資金の拡大、新興技術に焦点を当てたエネルギー貯蔵に対する税額控除の提供、不公正な貿易慣行と戦うための国際同盟国との協力など、政策立案者にいくつかの提言を行っています。

米国エネルギー省の先端研究プロジェクト機関（arp）は、10時間から100時間の貯蔵施設を提供することを目的とした3000万ドルの長期エネルギー貯蔵プログラムを発表しました。

ニッチ市場を作ることは成長のためのプラットフォームを作る、とハートは言った。たとえば、彼はソーラーニッチの作成を引用しています。

数年前、風力発電は主要な再生可能エネルギー技術でした。多くの州が太陽エネルギーの開発を促進するために太陽プロジェクトを展開しているのと同様の方法で、州は成熟した技術ではなく成熟したエネルギー貯蔵技術の分野を作り出すことができます。 「私は需要の役割を信じていますが、時にはバランスを取る必要があります」とハート氏は語った。

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