Стартапы, надеющиеся вернуть производство аккумуляторов в США

Стартапы, стремящиеся вернуть производство аккумуляторов в США

Волна жары в Европе повысила спрос на системы хранения энергии

Когда этим летом Европу охватила волна жары, сотрудники американской аккумуляторной компании заметили рост спроса.

Компания Unigrid, базирующаяся в Сан-Диего, продает домашние аккумуляторы емкостью девять киловатт-часов. Судя по всему, страдающие от жары европейские домовладельцы искали способы запасать электроэнергию, когда она была доступна в сети по более низким ценам. Затем они могли использовать аккумулятор для более дешевой работы кондиционеров в самую жаркую часть дня.

«К нам поступают запросы из Испании, Франции, Германии, Нидерландов», — говорит Даррен Тан, соучредитель и главный исполнительный директор. «Мы уже отправили первые 100 единиц и [рассчитываем отправить] 1000 до конца года».

В аккумуляторах Unigrid используется перспективная технология: натрий-ионная вместо литий-ионной. Специалисты по хранению энергии с энтузиазмом относятся к натрий-ионным батареям, поскольку в конечном итоге они могут оказаться гораздо дешевле в производстве и эксплуатации, чем литий-ионные.

Они также могут быть менее склонны к возгоранию и должны работать в более широком диапазоне температур, вплоть до минус 40°C.

Даррен Тан основал компанию Unigrid, производителя натрий-ионных аккумуляторов.

Однако существуют разногласия по поводу того, какая конструкция натрий-ионного аккумулятора является лучшей и наиболее безопасной.

В настоящее время Китай лидирует в мире по производству натрий-ионных аккумуляторов, поэтому американским конкурентам придется приложить много усилий, чтобы догнать его.

Потенциальной наградой станут аккумуляторы, произведенные в США с использованием 100% американских материалов. В отличие от литий-ионных батарей, где Китай доминирует в сфере материалов, внешних цепочек поставок и производства.

По словам Тана, Китай помог его компании выйти на рынок. В аккумуляторах Unigrid в настоящее время используются натрий-ионные элементы, произведенные там, а не в США. «Мы можем переключаться туда и обратно и выбирать, с какими батареями мы хотим работать», — говорит Тан, добавляя, что в будущем его компания может закупать элементы в США, хотя стоимость может отличаться.

Существует и другая проблема. В катоде аккумулятора Unigrid используется хром-3. В аккумуляторе электроны движутся от катода к аноду.

Профессор Дама Клэр Грей из Кембриджского университета, соучредитель аккумуляторной компании Nyobolt, утверждает, что при определенных условиях хром-3 может превращаться в хром-6 — токсичное канцерогенное вещество.

«Если вы собираетесь делать ставку на натрий [...] и продавать безопасность, то не стоит использовать элементы, которые вызовут тревогу», — заявила она в интервью BBC.

Ивана Хаса из Уорикского университета, не связанная с Unigrid, согласна с тем, что хром-3 может переходить в хром-6 при очень высоких уровнях заряда, хотя, по ее словам, этот риск можно снизить, контролируя напряжение внутри батареи. «Результаты испытаний на безопасность химического состава элементов выглядят очень многообещающе», — говорит она о технологии Unigrid.

Тан называет опасения по поводу токсичности материалов батареи «преувеличенными» и подчеркивает, что аккумулятор Unigrid прошел сертификацию и испытания на безопасность для продажи в Европе и в настоящее время проходит аналогичные оценки для рынка США.

По его словам, в ходе независимых испытаний не удалось заставить батарею вырабатывать хром-6. «Мы очень старались получить его, мы перезаряжали батарею настолько, насколько это возможно... Нам не удалось получить хром-6».

Выбор материала катода или формула электролита, разделяющего катод и анод, являются ключевыми факторами, влияющими на производительность и срок службы натрий-ионных батарей. Некоторые производители не используют хром в своих катодах, предпочитая твердый углерод или натрий-железо-фосфат-пирофосфат (NFPP).

В целом, за последние несколько лет уверенность в надежности натрий-ионных батарей возросла, говорит профессор Грей, и сейчас они начинают использоваться в системах сетевого хранения энергии.

В декабре прошлого года LFP-батареи — относительно недорогой тип литий-ионных аккумуляторов — продавались по цене 81 доллар за киловатт-час (кВт·ч), в то время как натрий-ионный аккумулятор Unigrid стоит примерно 100 долларов за кВт·ч.

Представители некоторых компаний в беседе с BBC отметили, что стоимость натрий-ионных батарей может упасть до 30 долларов за кВт·ч, однако аналитики утверждают, что до таких низких цен могут пройти еще многие годы.

Натрий-ионные аккумуляторы также обладают меньшей плотностью энергии, чем литий-ионные, а это означает, что они должны быть несколько больше и тяжелее, чтобы выдавать такое же количество энергии.

Технология продолжает совершенствоваться.

Большинство экспертов сходятся во мнении, что натрий-ионные батареи займут доминирующее положение в сфере крупномасштабного хранения энергии.

«Мы думаем, что натрий-ионные технологии [...] займут 80% рынка», — говорит Дэвид Белл, соучредитель и главный исполнительный директор сиэтлской компании Emerald Battery Labs.

Белл не стал раскрывать детали конструкции батареи, которую разрабатывает его компания, хотя отметил, что Emerald в настоящее время также зависит от натрий-ионных элементов китайского производства, пока идет разработка первого продукта: 12-вольтовых вспомогательных батарей для автомобилей, которые сейчас поставляются неназванным коммерческим автопаркам в США.

«Мы посмотрели на рынок и сказали: "Эй, никто не пытается занять эту нишу, давайте Emerald Battery Labs займет ее"», — говорит Белл. Следующая цель компании — разработка новых анодов для натрий-ионных элементов американского производства.

Другая компания, Peak Energy, базирующаяся в Калифорнии и Колорадо, в июне объявила о партнерстве с General Motors (GM). Обе компании хотят создать в США цепочку поставок натрий-ионных аккумуляторов для поддержки крупномасштабного хранения энергии в электросетях.

Peak Energy также в настоящее время полагается на элементы китайского производства для своих первых установок, но надеется помочь GM открыть производственную площадку в США в штате Мичиган «к концу 2028 года», говорит Кэмерон Уайлс, президент и соучредитель компании. «Китай не обладает непреодолимым лидерством в области натрий-ионных батарей», — утверждает он.

Одна из причин, по которой американские компании верят в свою способность конкурировать, — это резкий рост спроса на электроэнергию со стороны дата-центров, что способствует увеличению выбросов парниковых газов в США. Спрос со стороны дата-центров растет и в других частях мира, включая Великобританию.

Это «возможность», считает Дрю Бакли, главный исполнительный директор компании ESS Tech из Орегона. По его словам, натрий-ионные батареи могут помочь поставлять возобновляемую энергию в дата-центры. И они должны быть дешевле в эксплуатации, чем литий-ионные аналоги, поскольку, как ожидается, им не потребуется столь интенсивное охлаждение.

ESS Tech сотрудничает с Alsym, еще одной американской компанией, которая планирует к 2027 году поставить «сотни» мегаватт-часов натрий-ионных аккумуляторов, произведенных в США.

Хаса отмечает, что компаниям будет «непросто» достичь массового производства натрий-ионных батарей. Она также указывает, что, хотя этот тип аккумуляторов часто называют гораздо более безопасным, чем литий-ионный, он не полностью избавлен от риска возгорания.

Но если каким-то компаниям удастся добиться успеха в этой области, они смогут создать новые стратегические возможности, добавляет она, помогая предотвратить потери возобновляемой электроэнергии и потенциально удерживая цены на энергоносители на низком уровне. «Я искренне верю в эту технологию», — говорит Хаса.