در شرایطی که فوریت مقابله با بحران آب و هوا روز به روز واضح‌تر می‌شود، توجه به انرژی‌های تجدیدپذیر نیز بیشتر می‌شود و نقش باتری‌ها به عنوان کلید استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر پررنگ‌تر می‌شود. میزان استفاده از انرژی‌های بادی و خورشیدی در حال افزایش است اما بدون تکنیک‌های ذخیره سازی کارآمد انرژی، در شرایطی که وزش باد وجود نداشته باشد و یا تابش خورشید نداشته باشیم،‌مجبور به استفاده از زغال و گاز طبیعی خواهیم بود. لذا اگر قصد داریم که تکیه کمتری بر سوخت‌های فسیلی داشته باشیم، ایجاد ظرفیت گسترده ذخیره سازی انرژی الزامی است.

گروه UBS که از یک نهاد ارائه دهنده خدمات مالی است، پیش‌بینی می‌کند که در دهه آینده هزینه‌های ذخیره سازی انرژی ۶۶ تا ۸۰ درصد کاهش داشته باشد و اندازه بازار آن تا ۴۲۶ میلیارد دلار رشد کند. طبیعی است که با رشد این تکنولوژی، شاهد رشد اکوسیستم کسب و کار‌های پیرامونی آن نیز باشیم.

تحول در شبکه توزیع برق

تحلیلگران Cowen در پیامی به مشتریان خود اعلام کرده‌اند که شبکه برق در ۱۰ سال آینده با تغییراتی بیشتر از ۱۰۰ سال گذشته مواجه خواهد شد. بازار در حال رشد ذخیره سازی انرژی فرصت‌های زیادی را به همراه آورده است. یکی از دلایل اصلی شکل گیری این فرصت ها، رویکرد حمایتی دولت‌ها برای دستیابی به انرژی پاک است. با وجود تمام فرصت‌ها و حمایت ها، این بازار نیز همانند هر بازار رقابتی دیگر، برای همه با سود و موفقیت همراه نیست. شرکت‌های زیادی سعی کرده‌اند به این بازار وارد شوند اما ورشکست شده‌اند. دست گذاشته روی محصول جدیدی که ساختارهای گذشته را تغییر می‌دهد، همواره برای سرمایه‌گذاران سودآور نیست.

جو اُشا از تحلیلگران شرکت JMP می‌گوید: “فکر می‌کنم همه این شرکت‌ها کار خوبی برای کاهش قیمت خودروهای الکتریکی در بازه ۵ تا ۱۰ سال آینده انجام خواهند داد. اما مطمئن نیستم که در این فرآیند سودآوری قابل توجهی برای سرمایه گذارانشان داشته باشند.”

بر این اساس، سرمایه‌گذاری روی شرکت‌هایی که تنها بر روی باتری تمرکز دارند، کار چندان عاقلانه‌ای به نظر نمی‌رسد. فرصت اصلی را باید در شرکت‌هایی یافت که از طریق فعالیت در حوزه انرژی بازار مناسبی برای خود ایجاد کرده‌اند و اکنون قصد دارند با سرمایه‌گذاری روی باتری، بازار خود را گسترش دهند. شرکت‌هایی مثل Sunrun و NextEra Energy که خود از تولیدکنندگان بزرگ انرژی خورشیدی هستند و ساخت مراکز ذخیره‌سازی را هم در دستور کار دارند، گزینه‌های بهتری برای سرمایه‌گذاران به شمار می‌روند و پیش‌بینی می‌شود تکنولوژی‌های مربوط به باتری هم در دل این شرکت‌ها توسعه یابد.

استفاده از فرصت‌های گسترده‌ای که باتری با خود به همراه آورده است زمانی ممکن خواهد بود که سرمایه‌گذاران و کارآفرینان یک نگاه اکوسیستم به این موضوع داشته باشند. در حالی که بسیاری در حال آزمایش تکنولوژی‌های مختلف باتری هستند، فرصت‌هایی نیز فارغ از اینکه کدام تکنولوژی بازار آینده را تسخیر کند، وجود دارد. برای مثال حوزه‌ سیستم‌های مدیریت باتری انتخاب مناسبی برای سرمایه گذاری است چرا که محصول ایجاد شده در این حوزه، با وجود هر نوع باتری کاربرد خواهد داشت.

باتری ها: دستاورد طلایی علم

تکنولوژی‌های اولیه باتری به بیش از ۲۰۰ سال پیش بازمی‌گردد و اکنون انواع مختلفی از باتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. باتری‌های لیتیوم-یون در دهه ۱۹۷۰ معرفی شدند و برای اولین بار در سال ۱۹۹۱ توسط سونی و برای استفاده در دوربین‌های فیلمبرداری، تجاری شدند. اکنون این نوع باتری‌ها را در کاربردهای مختلفی اعم از گوشی‌های تلفن همراه، تجهیزات پزشکی و حتی ماهواره‌ها مشاهده می‌کنیم. اهمیت این نوع از باتری‌ها وقتی مشخص می‌شود که جایزه نوبل شیمی به سه دانشمندی که این باتری‌ها را توسعه داده‌اند، اهدا می‌شود.

آکادمی سلطنتی علوم سوئد در این باره می‌گوید: “در دهه‌های گذشته، باتری‌های لیتیوم-یون پیشرفت چشمگیری داشته‌اند و ما می‌توانیم انتظار داشته باشیم که پیشرفت‌های مهم بیشتری در تکنولوژی باتری اتفاق بیفتند.”

خودروهای الکتریکی:

 برد بیشتر و قیمت کمتر

تسلا که مدل Roadster خود را در سال ۲۰۰۸ رونمایی کرد، اولین شرکتی بود که توانست خودروهای برقی مبتنی بر باتری را تجاری سازی کند. پیش از آن، شرکت‌های اتومبیل‌سازی خودروهای هیبریدی تولید کرده بودند ولی عموما به دلیل هزینه‌های بالای تولید نسبت به تولید خودروهای تمام برقی علاقه‌مند نبودند.

در دهه گذشته علاقه مصرف‌کنندگان به خودروهای برقی بیشتر شده است و با توجه به حمایت‌هایی که توسط دولت‌ها انجام شده است، خودروسازها هم دست به کار شده‌اند. تقریبا تمام خودروسازها در حال تولید خودروهای الکتریکی هستند یا برای آن برنامه‌ای دارند. در بدترین حالت در حال طراحی یا تولید خودروهای هیبریدی هستند. فورد برنامه‌ای برای توسعه ۴۰ خودرو الکتریکی یا هیبریدی تا سال ۲۰۲۰ دارد و به آن ۱۱ میلیارد دلار بودجه تخصیص داده است. ولکس واگن که برای طراحی ۵۰ مدل الکتریکی تا سال ۲۰۲۸ برنامه ریزی کرده بود، این تعداد را به ۷۰ مدل افزایش داده است.

قیمت باتری‌های مورد استفاده در خودروهای الکتریکی بر حسب توان آن‌ها محاسبه می‌شود. در ۱۰ سال گذشته قیمت آن‌ها به نحوی کاهش یافته است که به صرفه اقتصادی رسیده است. در حال حاضر هزینه هر کیلووات ساعت ظرفیت باتری، ۱۵۶ دلار است که نسبت به ۱۰ سال پیش ۸۵ درصد کاهش داشته است. پیش‌بینی می‌شود که بهبود روش‌های تولید و همچنین بازدهی باتری‌ها سبب شود که هزینه هر کیلووات ساعت ظرفیت تا سال ۲۰۲۴ به کمتر از ۱۰۰ دلار کاهش یابد. تحقق این امر یک گام اساسی در توسعه خودروهای الکتریکی خواهد بود چرا که سبب برابری قیمت خودروهای الکتریکی و خودروهایی که از موتور احتراق داخلی استفاده می‌کنند، خواهد شد.

از بیش از یک میلیارد خودرویی که مورد استفاده قرار می‌گیرد تنها ۵.۱ میلیون آن‌ها الکتریکی هستند که رقم بسیار کمی است. اما پیش‌بینی می‌شود که سهم خودروهای الکتریکی افزایش یابد و در سال ۲۰۴۰، بیش از ۵۷ درصد خودروهای تولید الکتریکی باشند و سهم خودروهای الکتریکی از کل خودروهای مورد استفاده به ۳۰ درصد برسد.

فرصت‌های سرمایه‌گذاری در زنجیره تامین باتری

دلیل اصلی گران نسبی خودروهای الکتریکی، هزینه بالای مواد اولیه‌ای است که در تولید آن‌ها استفاده می‌شود.علاوه بر لیتیوم، مواد معدنی دیگری نظیر کبالت و گرافیت برای تولید باتری‌های لیتیوم-یون مورد نیاز هستند. نیکل، آلومینیوم و منگنز نیز در تولید این باتری‌ها کاربرد دارند.

با وجود تقاضایی که برای لیتیوم ایجاد شده است، قیمت آن دچار کاهش شده است. در چند سال گذشته، رشد فروش خودروهای الکتریکی از چیزی که پیش‌بینی می‌شد کمتر بوده است. از سوی دیگر میزان تولید متناسب با این پیش‌بینی‌ها افزایش یافته است. نهایتا در بازار حالتی رخ داده است که عرضه بیشتر از تقاضا است و لذا قیمت لیتیوم کاهش یافته است. با وجود چنین شرایطی پیش‌بینی می‌شود‌که در طی ۵ سال آینده تقاضای لیتیوم در بخش‌های انرژی و حمل و نقل تا سه برابر افزایش یابد و با چیره شده بر عرضه، باعث افزایش قیمت آن شود.

وقتی که موضوع تولید خود باتری باشد، بازار در دست شرکت‌های آسیایی است. پاناسونیک با تسلا شراکت دارد و الجی هم باتری‌های مورد نیاز جنرال موتورز و فورد را می‌سازد.  این حوزه شاهد سرمایه گذاری‌های گسترده برای دستیابی به تکنولوژی‌های جدید است چنانکه در دسامبر ۲۰۱۹، الجی و جنرال موتورز خبر از یک سرمایه‌گذاری مشترک به مبلغ ۲.۳ میلیارد دلار برای تولید باتری‌های مورد استفاده در خودروهای الکتریکی داده‌اند.

از تامین برق یک موبایل تا تامین برق یک خانه

تقاضا برای باتری‌های بهتر و با ظرفیت بیشتر خودروهای الکتریکی، بر حوزه‌های دیگر، خصوصا ذخیره‌سازی انرژی برای خانه هم تاثیرگذار بوده است. کاهش هزینه‌های تولید برق خورشیدی و یارانه‌های وضع شده برای استفاده از برق خورشیدی باعث شده که تمایل برای استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر بیشتر شود و در پی آن نیاز برای ذخیره‌سازی این انرژی نیز مطرح شود. در ایران هم تولید برق توسط نیروگاه‌های خورشیدی خانگی مورد توجه قرار گرفته است و منابع گسترده‌ای برای ترویج آن توسط دولت در بودجه سال ۱۳۹۹ پیش‌بینی شده است.

با افزایش تقاضا برای باتری‌های خانگی، شرکت‌های بزرگ مانند تسلا نیز به این بازار وارد شده‌اند و روی رشد آن حساب ویژه‌ای باز کرده‌اند. معمولا شرکت‌هایی که به حوزه باتری‌های خانگی وارد می‌شوند، خود در حوزه نیروگاه‌های خورشیدی خانگی هم فعالیت دارند.

گام بعدی: ذخیره‌سازی انرژی

در سطح شبکه توزیع برق

بزرگ‌ترین بازار بالقوه ذخیره‌سازی انرژی، مصرف‌کننده‌های نهایی انرژی نیستند، بلکه شرکت‌های بزرگ تولید و توزیع برق هستند.

سهم انرژی‌های تجدیدپذیر مثل انرژی بادی و خورشیدی در تامین برق در حال افزایش است اما تا زمانی که زیرساخت ذخیره‌سازی انرژی ایجاد نشود و امکان کنترل تغییرات این انرژی‌ها فراهم نشود، همچنان شبکه توزیع برق بر سوخت‌های فسیلی تکیه خواهد داشت.

با کاهش قیمت باتری، شرکت‌های تولید کننده برق به استفاده از باتری‌ها در سیستم خود روی آورده‌اند. باتری‌ها کمک می‌کنند در زمان کمینه مصرف، انرژی ذخیره و در زمان پیک مصرف به شبکه تزریق شود. این در حالی است که تا کنون شرکت‌های تولید برق مجبور بودند کمبود تولید در زمان پیک مصرف را به کمک نیروگاه‌های گازی که صرفا در چنین زمان‌هایی فعال می‌شوند، جبران کنند. استفاده از باتری‌ها در اماکنی مانند بیمارستان‌ها که نیازمند دسترسی دائمی به برق هستند، در حال رایج شدن است و باتری‌ها به مرور جایگزین جنراتورهای دیزلی می‌شوند.

آشنایی با شبکه هوشمند توزیع برق

توسعه تکنولوژی باتری برای شرکت‌های فعال در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر مزایایی به همراه دارد چنانکه سبب گسترده‌تر شدن استفاده از انرژی‌های بادی و خورشیدی می‌شود و این گسترش فرصت‌هایی را به همراه خواهد داشت. توسعه نرم‌افزارها و زیرساخت‌های هوشمندسازی شبکه توزیع برق برای اینکه بتواند منابع متغیر برق را کنترل کند و بهترین استفاده از انرژی ذخیره شده را داشته باشد، از جمله این فرصت‌ها‌است.

دهه آینده

هزینه بالا عاملی است که از گسترده شدن باتری‌های لیتیومی در شبکه توزیع برق جلوگیری می‌کند. یک عامل دیگر این است که ممکن است این نوع بخصوص از باتری، لزوما بهترین راهکار برای ذخیره‌سازی انرژی نباشد. آتش‌گرفتن باتری‌ها، محدودیت در بعضی مواد اولیه مانند کبالت، غیرقابل بازیافت بودن برخی اجزا و آثار زیست محیطی استخراج فلزات مورد نیاز برای تولید از جمله چالش‌های تولید باتری لیتیومی هستند که باید برای آن‌ها چاره اندیشی شود.

همزمان میلیاردها دلار هم برای یافتن جایگزین مناسب هزینه می‌شود. باتری‌های حالت جامد یک گزینه محتمل است، دیگر گزینه باتری‌های جریان هستند که از چند تانک حاوی الکترولیت برای ذخیره انرژی استفاده می‌کنند. با این حال هیچکدام از این روش‌ها هنوز خود را اثبات نکرده‌اند.