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Jan 21, 2024

Energiewende: Alternativen zu Lithium

Meinung Konkurrenztechnologien haben noch einen weiten Weg vor sich, um den Lithium-Ionen-Akku zu erobern

Meinung

Konkurrenztechnologien haben noch einen langen Weg vor sich, um den Lithium-Ionen-Giganten einzuholen, aber der Markt wird so groß sein, dass sie nicht ausgeschlossen werden können.

Entwickler von Zink-Brom- und Vanadium-„Flow“-Batterietechnologien – die jahrelang unermüdlich im Schatten der Lithium-Ionen-Batterieindustrie schuften und für ihre Mühen kaum eine Belohnung erhielten – haben einen kurzen Moment in der Sonne.

Ob das zu einem nachhaltigeren Moment wird, hängt davon ab, wie sich die Dinge an der Spitze der Energiewende entwickeln – genauer gesagt in der „mittleren“ Speichernische von vier bis zwölf Stunden.

Dieser Markt gewinnt zunehmend an Aufmerksamkeit, da Netzpolitiker und -manager sich mit den komplexen und vielschichtigen Herausforderungen auseinandersetzen, die mit der Stabilisierung von Energiesystemen einhergehen, die von Wind- und Solarenergie dominiert werden. Es sollte weiter wachsen und sich beschleunigen, da die Netzspeicherung und andere Energiespeicheranwendungen zunehmen, um einige Lücken in der erneuerbaren Energieversorgung zu schließen.

Die große Frage ist: Welche Technologien werden einen Teil dieses wachsenden Marktes erhalten?

Redflow, ein in Brisbane ansässiges Unternehmen, das Zink-Brom-Flow-Batterien in Thailand herstellt, hat gerade einen möglicherweise bahnbrechenden Auftrag zur Lieferung einer 20-Megawattstunden-Speichereinheit an die Paskenta-Bande der Nomlaki-Indianer, eine indianische Nation in der Nähe von Corning, Nordkalifornien, erhalten .

Obwohl sie kleiner sind als einige riesige Lithium-Ionen-Batterien im Netzmaßstab, die in Australien angekündigt werden und eine Kapazität von mehreren Hundert Megawattstunden haben, ist sie doch zehnmal so groß wie Redflows derzeit größter Einsatz, der ebenfalls in Kalifornien stattfindet. Redflow verfügt außerdem über mehr als 50 kleinere Batterien an Optus-Mobilfunkstandorten in ganz Australien.

Tim Harris, CEO von Redflow, sagt, dass der Deal bahnbrechend ist, weil er das Unternehmen in den Einsatz von mehreren zehn Megawatt und mehr führt, die Skalierbarkeit seiner Zink-Brom-Flow-Batterien demonstriert und „unsere Fähigkeit demonstriert, kritische Infrastrukturen zu unterstützen und unsere Chemie zu nutzen“. dieser Größe und Größe".

Tim Harris, CEO von Redflow, sagte, der neue Deal „zeigt unsere Fähigkeit, unsere Chemie in dieser Größe und Größenordnung einzusetzen“. Olive + Maeve

Die Aktien des Unternehmens stiegen um 35 Prozent, nachdem die Nachricht am frühen Donnerstag in The Australian Financial Review veröffentlicht wurde, und stiegen in den letzten fünf Tagen um 47 Prozent.

Das ist eine kleine, aber willkommene Erleichterung für die leidgeprüften Aktionäre des Unternehmens, zu denen auch der Internetdienst-Pionier Simon Hackett gehört.

Sie mussten in den letzten fünf Jahren einen Wertverlust ihrer Investitionen beobachten, da Lithium-Ionen-Batterien eine enorme Lücke bei den Produktionskosten und der Kapazität aufrissen, was auf massive Investitionen chinesischer, koreanischer und US-amerikanischer Hersteller wie Elon Musks Tesla zurückzuführen war.

Die Aktien von Tivan – einem aufstrebenden Vanadiumproduzenten und Batteriehersteller – sind diese Woche ebenfalls um 6 Prozent gestiegen, nachdem der Vorstandsvorsitzende Grant Wilson die Erfinderin der Vanadium-Redox-Flow-Batterie (VRFB), Maria Skyllas-Kazacos, und den ehemaligen Rio Tinto-Manager Stéphane Leblanc in seinen Beirat gelockt hat stellte im Finanzbericht die ehrgeizigen Pläne des Unternehmens vor.

Tivan kaufte im Februar die weltweit größte Hartgesteins-Vanadium-Lagerstätte von King River Resources und plant, im Middle Arm Sustainable Development Precinct des Northern Territory ein Vanadium-Verarbeitungsgeschäft und schließlich ein Geschäft zur Herstellung von VRFB-Batterien aufzubauen.

Das Unternehmen konzentrierte sich früher auf die Gewinnung von Titan aus seiner Lagerstätte Mount Peake im Northern Territory, die auch eine erstklassige Vanadiumressource enthält. Seine Aktien sind in den letzten fünf Jahren größtenteils gefallen, da das Unternehmen mit seinen Plänen gerungen hat.

Wo passen also Zink- und Vanadium-Flow-Batterien auf den Speichermarkt?

Lithium-Ionen-Batterien dominieren den sogenannten Kurzzeitspeichermarkt, der Elektrofahrzeuge, netzstabilisierende Dienste und Netzspeicher von typischerweise ein bis zwei Stunden umfasst. Sie sind die beste Option, um die für diese Funktionen erforderlichen intensiven Energiestöße zu liefern.

Aber – wie CSIRO, die führende nationale Wissenschaftsbehörde, in ihrer im März veröffentlichten Roadmap für die Speicherung erneuerbarer Energien sagte – wird die Gesamtspeicherung im nationalen Strommarkt der östlichen Bundesstaaten im Rahmen des Integrated System Plan Step Change-Szenarios des australischen Energiemarktbetreibers voraussichtlich deutlich ansteigen von weniger als fünf Gigawatt/50 Gigawattstunden im Jahr 2025 auf 13 GW/420 GWh im Jahr 2030 und auf 44 GW/550 GWh im Jahr 2050.

Das Netz Westaustraliens wird bis 2030 ein ähnliches Wachstum auf 1 GW/7 GWh und bis 2050 auf 12 GW/74 GWh verzeichnen.

Wie die Diagramme zeigen, dürfte die mittelfristige Speicherung einen großen Teil dieses Wachstums ausmachen; Der Anteil ist in WA größer und im Wasserstoff-Superpower-Szenario der AEMO noch viel größer, bei dem die gesamte Netzerzeugung mehr als das Doppelte der Step-Change-Kapazität beträgt, um die Produktion von grünem Wasserstoff voranzutreiben.

Länger stärker.

Da Netzbetreiber und Energieversorger auf das längere Ende der mittelfristigen Speicheranforderung blicken, werden Befürworter von Flow-Batterien mehr Möglichkeiten haben, ihre Waren anzupreisen.

Doch wie können sie ihren derzeitigen Kostennachteil überwinden? Die Roadmap des CSIRO beziffert die nivellierten Kosten – oder die gesamten Kapital- und Betriebskosten – von VRFB-Batteriespeichern auf knapp 45¢ pro Kilowattstunde im Jahr 2025, verglichen mit knapp über 25¢/KWh für Lithium-Ionen; bis 2050 sollen diese Zahlen bei 25¢/KWh und knapp 15¢/KWh liegen.

(In der Roadmap wurden die Kosten für Zink-Brom-Flow-Batterien nicht geschätzt, da die Daten nicht ausreichten.)

Auf welche Eigenschaften können sie hinweisen, um diese Nachteile zu überwinden? Flow-Batterien speichern Energie in flüssigen Elektrolyten – in diesen beiden Fällen aus Vanadium und Zinkbrom – die ihre Ladung abgeben, wenn sie durch elektrochemische Zellen gefiltert werden. Die Aufladung erfolgt im umgekehrten Verfahren.

Diese Chemie macht beide Arten von Flow-Batterien sicherer und weniger anfällig für Feuer als Lithium-Ionen-Batterien, was sie für Regionen mit hohen Temperaturen attraktiv macht. CSIRO erwartet außerdem „teilweise Skaleneffekte“, wenn die Einsätze zunehmen.

Zink-Brom-Flow-Batterien können in weniger als einem Jahr eingesetzt werden, haben „minimale Sicherheits- und Risikomanagementprobleme“ und profitieren von der Verwendung reichlich vorhandener Materialien wie Zink, was die Risiken in der Lieferkette senkt, sagt CSIRO.

Allerdings befänden sich die Zink-Brom-Flow-Batterien immer noch „im Pilotmaßstab-Demonstrationsstadium“ – basierend auf Redflows bestehendem 2-MWh-System in Kalifornien – und „es ist unklar, ob“ sie für die mittelfristige Netzspeicherung geeignet sein werden Nachfrage bis 2030. Es ist nicht klar, ob der jüngste Vertragsabschluss von Redflow die Einschätzung von CSIRO ändern würde.

Harris ist zunehmend zuversichtlich, dass die Nachfrage in Kalifornien weiter steigen wird und dass Redflow die Kostenlücke schließen kann. Er sagt, Gouverneur Gavin Newsom „strebt wirklich nach einer aktiven Entwicklung von Lithium-Ionen-Alternativen“, um die Abhängigkeit von chinesischen Lithiumlieferungen zu verringern, und er „erkenne mit zunehmender Dringlichkeit die entscheidende Rolle der Langzeitspeicherung“.

(Newsom selbst sagte am Donnerstag: „Wir müssen aufbauen. Wir müssen Dinge erledigen. Das ist keine ideologische Übung“, berichtete die Sacramento Bee.)

Hackett, ein ehemaliger Vorstandsvorsitzender von Redflow, sagte, der Vertragsabschluss sei eine „fantastische Neuigkeit“, Redflow werde „mehr Batterien für dieses eine Projekt herstellen, als sie seit ihrer Gründung hergestellt haben“, und der Gewinn würde Redflow helfen, seine Einheit zu vergrößern und voranzutreiben Kosten senken.

„Der US-Markt für langfristige Nicht-Lithium-Energiespeicher ist real und wächst schnell. Das scheint der richtige Schritt zur richtigen Zeit zu sein“, sagte Hackett. „Der Grid-Scale-Markt ist riesig und wächst schnell. Man kann sich leicht vorstellen, dass das nächste Projekt danach noch einmal um das Zehnfache über diesem liegt.“

Dennoch gibt es für VRFB-Batterien größere Einsätze, darunter eine netzgekoppelte Anlage mit 100 MW/400 MWh im Kraftwerk Dalian Rongke in China. CSIRO sagt, dass VRFB-Batterien möglicherweise vor 2030 eingesetzt werden, um den mittelfristigen Bedarf zu decken, aber „die groß angelegte Netznutzung von VRFB hängt von der Ausweitung der Vanadium-Lieferkette ab, die derzeit in Australien kleinräumig ist“.

Tivan hofft, die Vanadiumversorgung durch die Entwicklung seiner Speewah-Lagerstätte zu verbessern. Die alternativen Batterietechnologien haben noch einen langen Weg vor sich, um den Lithium-Ionen-Moloch einzuholen, aber der Markt wird so groß sein, dass sie nicht aus dem Rennen ausgeschlossen werden können.

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