Lưu trữ năng lượng sẽ là cuộc cách mạng của ngành công nghiệp trong 10

Thật là một sự khác biệt mà trong một thập kỷ có thể tạo ra. Năm 2010, Pin chỉ có thể cung cấp năng lượng cho điện thoại và máy tính của chúng ta. Nhưng vào cuối thập kỷ này, nó bắt đầu cung cấp năng lượng cho ô tô và nhà ở của chúng ta.

Trong mười năm qua, lần đầu tiên trong lịch sử, sự gia tăng sản xuất pin lithium-ion đã khiến giá cả giảm xuống mức thấp nhất – sản xuất xe điện trở nên khả thi về mặt thương mại trên quan điểm cả về chi phí và hiệu suất. Bước tiếp theo - những gì sẽ xác định thập kỷ tới đó chính là lưu năng lượng với quy mô tiện ích lưới.

Khi cuộc khủng hoảng khí hậu ngày càng trở nên rõ ràng hơn bao giờ hết, pin lưu trữ đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi sang một thế giới sử dụng nhiên liệu tái tạo. Năng lượng mặt trời và gió đang đóng một vai trò lớn hơn và quan trọng hơn trong sản xuất điện, nhưng nếu không có các kỹ thuật lưu trữ năng lượng hiệu quả thì khí đốt tự nhiên và than là những nguồn năng lượng cần thiết cho những lúc mặt trời không chiếu sáng hoặc những thời điểm gió lặng. Và việc lưu trữ quy mô lớn là công cụ nếu xã hội muốn chuyển hướng khỏi một thế giới gần như phụ thuộc hoàn toàn vào nhiên liệu hóa thạch.

Theo ước tính, trong thập kỷ tới, chi phí lưu trữ năng lượng sẽ giảm từ 66% đến 80% và thị trường sẽ phát triển lên tới 426 tỷ USD trên toàn thế giới. Trong suốt chặng đường, toàn bộ hệ sinh thái sẽ phát triển và phát triển để hỗ trợ một kỷ nguyên mới của điện chạy bằng pin, và những tác động sẽ được cảm nhận trong toàn xã hội.

1. Thay đổi lưới điện

Ví dụ, nếu xe điện phát triển nhanh hơn dự kiến, lúc đó nhu cầu dầu sẽ ngày càng giảm dẫn đến ngưỡng cao điểm của dầu có thể đạt được sớm hơn dự kiến. Trong khi đó, nguồn năng lượng tái tạo được tạo ra ngày càng nhiều hơn sẽ làm thay đổi cấu trúc của lưới điện. Trong một lưu ý gần đây cho khách hàng, các nhà phân tích của Cowen nói rằng lưới điện sẽ “chứng kiến nhiều thay đổi hơn trong mười năm tới so với 100 năm trước”.

Thị trường lưu trữ năng lượng đang phát triển mang lại không thiếu các cơ hội đầu tư, đặc biệt là khi các quy định và trợ cấp của chính phủ hỗ trợ việc hướng tới năng lượng sạch. Nhưng giống như các thị trường cạnh tranh cao khác - chẳng hạn như thị trường bán dẫn trong những năm 1990 – thị trường pin lưu trữ không phải lúc nào cũng mang lại lợi nhuận tốt nhất cho các nhà đầu tư. Một số công ty sản xuất pin đã phá sản, nhấn mạnh thực tế rằng một sản phẩm mang lại lợi ích lớn cho xã hội có thể không mang lại lợi ích cho các cổ đông. Tuy nhiên, mặc dù có thể khó đầu tư vào các công ty sản xuất pin thuần túy, nhưng vẫn có cơ hội để nhắm mục tiêu vào các công ty được hưởng lợi từ việc chuyển đổi sang thế giới carbon thấp. Ví dụ, Sunrun là công ty năng lượng mặt trời dân dụng lớn nhất ở Hoa Kỳ, trong khi NextEra Energy là một trong những công ty năng lượng tái tạo lớn nhất của đất nước và hiện đang xây dựng kho lưu trữ quy mô tiện ích lưới của mình.

2. Pin lưu trữ là “ngôi sao” mới của khoa học

Công nghệ pin ở dạng đơn giản nhất đã có từ hơn hai thế kỷ trước. Bản thân từ này là một thuật ngữ chung vì pin có đủ chủng loại, hình dạng và kích cỡ: chì-axit, niken-sắt, niken-cadmium, niken-kim loại hyđrua, v.v.

Pin Lithium-ion - bản thân nó có thể là một thuật ngữ - nó được phát triển lần đầu tiên vào những năm 1970 và được Sony thương mại hóa lần đầu tiên vào năm 1991 cho máy quay video cầm tay của công ty. Giờ đây, chúng được tìm thấy trong mọi thứ, từ iPhone đến thiết bị y tế, máy bay đến trạm vũ trụ quốc tế.

Ảnh: HIS Markit & CNBC

Có lẽ dấu hiệu lớn nhất về vai trò của những viên pin này trong xã hội hiện đại là giải Nobel Hóa học năm nay đã được trao cho ba nhà khoa học đã phát triển pin lithium-ion.

Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển cho biết: “Trong những thập kỷ qua, sự phát triển pin lithium-ion đã tiến triển nhanh chóng và chúng ta có thể mong đợi nhiều khám phá quan trọng hơn trong công nghệ pin. Những đột phá trong tương lai này chắc chắn sẽ dẫn đến những cải thiện hơn nữa trong cuộc sống của chúng ta, không chỉ vì sự thuận tiện của chúng ta mà còn liên quan đến môi trường toàn cầu và địa phương và cuối cùng là sự bền vững của toàn bộ hành tinh của chúng ta.”

3. Xe điện sẽ tiến xa hơn

Tesla là công ty ô tô đầu tiên thương mại hóa xe điện chạy bằng pin khi trình làng Roadster vào năm 2008. Các nhà sản xuất ô tô trước đây đã mày mò với các mẫu xe hybrid, nhưng nhìn chung họ không mặn mà với những chiếc xe chạy hoàn toàn bằng điện do chi phí sản xuất cao.

Nhưng thị hiếu của người tiêu dùng đã thay đổi trong thập kỷ qua, và khi sự giám sát về quy định cho lượng khí thải tăng lên, đặc biệt là ở châu Âu buộc các nhà sản xuất ô tô phải theo kịp.

Hầu như tất cả các nhà sản xuất ô tô hiện nay đều cung cấp hoặc có kế hoạch cung cấp các mẫu ô tô chạy hoàn toàn bằng điện - hoặc ít nhất là các mẫu ô tô hybrid. Vào tháng 11, Ford đã công bố Mustang Mach-E chạy hoàn toàn bằng điện , nằm trong kế hoạch trị giá 11 tỷ USD của công ty nhằm phát triển 40 mẫu xe hybrid và điện hoàn toàn vào năm 2022, và vào tháng 3 Volkswagen đã tăng mục tiêu xe điện lên 70 mẫu xe mới vào năm 2028 , tăng so với mục tiêu trước đó là 50.

Giá bộ pin cho xe điện thường được tính theo giá mỗi kilowatt giờ. Trong mười năm qua, giá cả đã giảm do sản xuất đã đạt đến quy mô lớn trong nền kinh tế. Theo BloombergNEF, giờ đây chúng có giá khoảng 156 USD / kilowatt giờ, giảm 85% so với chi phí 1.100 USD / kWh của năm 2010. Theo BloombergNEF, việc tiếp tục sản xuất và nâng cao hiệu suất sẽ khiến giá giảm xuống dưới mức 100 USD / kWh vào năm 2024, theo BloombergNEF, điều này rất quan trọng vì đó là sự đồng thuận của ngành về thời điểm xe điện sẽ đạt mức giá ngang bằng với xe động cơ đốt trong.

Nhà phân tích Jeffrey Osborne của Cowen cho biết: “Mặc dù khái niệm về xe điện không phải là mới, nhưng điều khác biệt trong chu kỳ ô tô này là sự sẵn có của các loại pin đáng tin cậy và chi phí thấp sở hữu khả năng năng lượng và công suất tuyệt vời ở dạng thực tế”. lưu ý cho khách hàng.

Một công nhân làm việc trên dây chuyền tại nhà máy sản xuất pin lithium cho ôtô ở Đường Sơn, phía bắc tỉnh Hà Bắc, Trung Quốc. Ảnh: Xinhua.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, doanh số bán xe điện plug-in trên toàn thế giới - bao gồm xe điện chạy bằng pin và xe điện plug-in hybrid - đạt 1,98 triệu chiếc trong năm 2018 giúp nâng tổng số xe điện hoạt động trên đường là 5,1 triệu chiếc. Đó vẫn là một phần rất nhỏ trong số hơn 1 tỷ chiếc ô tô trên đường hiện nay, nhưng con số này dự kiến sẽ tiếp tục tăng lên. BloombergNEF dự đoán rằng vào năm 2040, 57% doanh số bán xe du lịch mới sẽ là xe điện, điều này sẽ nâng tổng đội xe điện lên 30%.

Tesla hiện là nhà sản xuất xe điện lớn nhất thế giới và mặc dù vẫn chưa thu được lợi nhuận hàng năm, nhưng công ty đã công bố lợi nhuận hàng quý, kể cả trong quý gần đây nhất. Công ty đã tỏ ra hơi phân cực từ góc độ đầu tư, do mục tiêu giao hàng thường xuyên bị bỏ lỡ và hành vi đôi khi thất thường của Giám đốc điều hành Elon Musk.

Nhưng công ty đã thành công trong việc hạ giá bộ pin của mình. Điều này một phần là do gigafactory của Tesla ở Sparks, Nevada, hoạt động gần đạt hiệu suất cao nhất, và cũng bởi vì các tùy chọn lưu trữ tiện ích và khu dân cư của công ty giúp phân bổ chi phí sản xuất pin cố định. Công ty cũng được hưởng lợi từ các khoản trợ cấp của chính phủ và các hoạt động được sắp xếp hợp lý tại gigafactory của mình.

Nhà máy Gigafactory của Tesla - Ảnh: Business Insider UK

Pin là điểm khác biệt chính giữa các loại xe điện, vì phạm vi hoạt động của xe được xác định bởi lượng năng lượng tích trữ và nó cũng quyết định thời gian xe cần sạc.

Model 3 nhỏ gọn của Tesla có giá khởi điểm 39.990 USD - chưa bao gồm tiền tiết kiệm từ trợ cấp của chính phủ và khí đốt - có nghĩa là nó vẫn đắt hơn đáng kể so với các loại xe nhỏ gọn chạy bằng khí đốt. Một vấn đề khác mà các nhà sản xuất ô tô sẽ phải giải quyết trong tương lai là phạm vi hoạt động dài hơn trong một lần sạc và thời gian sạc nhanh hơn, cả hai đều cản trở việc áp dụng rộng rãi.

Nhưng với việc chi phí pin giảm, S&P Global Platts cho biết xe điện có thể trở nên cạnh tranh ở những nơi có giá dầu cao trong vòng hai đến ba năm tới.

4. Cơ hội đầu tư vào chuỗi cung ứng pin

Lý do chính khiến xe điện chạy bằng pin vẫn còn tương đối đắt là do chi phí nguyên liệu thô cần thiết trong quá trình sản xuất chúng. Ngoài lithium, các khoáng chất khác như coban và graphite cần thiết cho pin lithium-ion, cũng như các kim loại như niken, nhôm và mangan.

Xe điện hiện đã vượt xa hàng điện tử tiêu dùng về nhu cầu sử dụng lithium. Theo S&P Global Platts, doanh số bán xe điện chậm hơn dự kiến trong khi nhu cầu ngày càng tăng đối với loại khoáng sản này, mặc dù giá của kim loại này đã giảm mạnh trong thập kỷ qua sau khi sản lượng tăng cao. Công ty cho biết họ dự kiến nhu cầu từ các lĩnh vực vận tải và điện sẽ tăng gần gấp ba trong vòng 5 năm tới, và khi “động lực được thúc đẩy, nhu cầu có thể lớn hơn nguồn cung”.

Công ty hóa chất Albemarle có thể là một trong những người hưởng lợi từ nhu cầu ngày càng tăng vì công ty này có các địa điểm sản xuất lithium trên khắp thế giới, bao gồm cả ở Silver Peak, Nevada và Salar de Atacama, Chile.

Các máy chiết xuất lithium khác bao gồm Livent có trụ sở tại Philadelphia , được tách ra từ FMC Corporation và công ty Chile Sociedad Quimica y Minera De Chile SA.

Nhìn từ trên không về các bể nước muối và nhà máy chế biến của mỏ lithium Soquimich (SQM) trên đồng muối Atacama ở miền bắc Chile – Nguồn: SQM

Khi nói đến việc thực sự sản xuất các tế bào pin cho bộ pin, thị trường đang bị thống trị bởi các công ty châu Á như Panasonic , CATL, LG Chem và BYD có trụ sở tại Trung Quốc do Berkshire Hathaway của Warren Buffett sở hữu gần 25% .

Panasonic có quan hệ đối tác với Tesla và LG Chem sản xuất pin cho General Motors và Ford , và một số hãng khác.

Vào tháng 12, GM và LG Chem đã thông báo rằng họ sẽ đầu tư tới 2,3 tỷ USD vào năm 2023 để thành lập một liên doanh ở Ohio để sản xuất pin cho xe điện. “Cơ sở mới sẽ giúp chúng tôi mở rộng quy mô sản xuất và nâng cao đáng kể lợi nhuận và khả năng chi trả của xe điện,” Giám đốc điều hành và Chủ tịch GM Mary Barra cho biết tại một sự kiện truyền thông công bố nhà máy mới.

5. Từ cấp nguồn cho điện thoại đến cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của bạn

Nhu cầu về pin lớn hơn và tốt hơn để cung cấp năng lượng cho xe điện đã có một tác động lớn, bao gồm cả không gian lưu trữ năng lượng gia đình. Điều này đặc biệt đúng khi giá năng lượng mặt trời giảm, cùng với trợ cấp của chính phủ, đã khuyến khích người tiêu dùng chuyển sang các nguồn năng lượng tái tạo.

Tesla là một công ty cung cấp năng lượng mặt trời và bộ lưu trữ với pin Powerwall, theo nhà phân tích Ben Kallo của Baird cho biết hiện nó đang là một sản phẩm “được đánh giá thấp” của công ty, nhưng đây là một công ty mà ông mong đợi sẽ trở thành “lĩnh vực trọng điểm” khi bắt đầu chuyển sang phân phối mở rộng.

Hình ảnh lắp đặt Tesla’s Powerwall 2

Trong khi Tesla cung cấp cả các dịch vụ lắp đặt năng lượng mặt trời, các công ty khác như Enphase Energy cung cấp pin tích hợp với các hệ thống năng lượng mặt trời hiện có. Enphase là cổ phiếu có hiệu suất hàng đầu trong NASDAQ Composite năm nay, sau khi tăng vọt 465%.

6. Bước tiếp theo: lưu trữ quy mô tiện ích lưới

Tuy nhiên, thị trường tiềm năng lớn nhất để lưu trữ năng lượng không phải là người tiêu dùng cá nhân, mà là các công ty tiện ích lớn. Năng lượng tái tạo như gió và mặt trời đang cung cấp ngày càng nhiều năng lượng cho lưới điện. Nhưng cho đến khi phát triển được việc lưu trữ năng lượng hiệu quả, các nguồn gián đoạn này sẽ tiếp tục dựa vào nhiên liệu hóa thạch.

Nói một cách đơn giản, cách thức hoạt động của lưới điện hiện nay là nguồn điện sử dụng được tạo ra ngay trước đó. “Hàng tồn kho” không nhiều, vì vậy cung và cầu luôn phải có sự cân bằng.

Nhưng khi giá pin giảm, ngày càng nhiều công ty tiện ích lưới điện đã tích hợp pin lithium-ion vào hệ thống của họ. Hiện tại, chúng chủ yếu được sử dụng để thay thế những gì được gọi là “nhà máy đỉnh cao” - các nhà máy thường chạy bằng khí đốt tự nhiên chỉ được sử dụng vào những thời điểm nhu cầu cao điểm. Họ cũng đang bắt đầu thay thế máy phát điện chạy bằng dầu diesel ở những nơi có yêu cầu về nguồn điện liên tục, chẳng hạn như bệnh viện. Chính phủ khuyến khích và giảm chi phí năng lượng mặt trời và gió cũng đang thúc đẩy khả năng lưu trữ năng lượng.

NextEra Energy là một trong những nhà cung cấp năng lượng tái tạo lớn nhất của Mỹ, bao gồm các dịch vụ lưu trữ năng lượng. Trong một lưu ý gần đây cho các khách hàng, Credit Suisse gọi đây là một trong những ý tưởng đầu tư hàng đầu của họ, dựa trên “sự tiếp xúc nhiều với ngành năng lượng tái tạo đang phát triển nhanh chóng” của NextEra và “hoạt động kinh doanh phát triển năng lượng tái tạo quy mô lớn hàng đầu thế giới”. Các tên tuổi khác cung cấp dịch vụ lưu trữ năng lượng bao gồm EnerSys có trụ sở tại Pennsylvania , cũng như Tập đoàn Pinnacle West Capital , vào tháng 2 đã công bố kế hoạch bổ sung thêm 850 megawatt pin lưu trữ ở Arizona trong 5 năm tới .

Hiện tại, cơ sở lắp đặt pin lithium ion lớn nhất được đặt tại Nam Úc và được cung cấp bởi Tesla. Nó có công suất 100 megawatt, cho phép nó cung cấp năng lượng cho 30.000 ngôi nhà khi điều động ở sản lượng cao nhất. Vào tháng 11, Neoen có trụ sở tại Pháp, công ty điều hành địa điểm, đã thông báo mở rộng 50%, nâng công suất lên 150MW.

Dự án Hornsdale Power Reserve, nơi có pin lithium ion lớn nhất thế giới do Tesla sản xuất - ảnh abc.net.au

Các nhà sản xuất và vận hành thiết bị năng lượng tái tạo, cũng như các công ty hóa chất và vật liệu cũng có thể hưởng lợi nếu việc lưu trữ làm cho năng lượng gió và năng lượng mặt trời trở nên khả thi hơn. Osborne lưu ý rằng phần mềm mới sẽ được yêu cầu để giúp các công ty tiện ích hiểu được nhu cầu điện khi năng lượng tái tạo và xe điện được sử dụng từ lưới điện.

7. Tương lai của pin lưu trữ trong thập kỷ tiếp theo

Chi phí vẫn cao là một trong những lý do ngăn cản sự gia tăng tích hợp lưới pin lithium-ion. Một yếu tố khác là loại pin cụ thể này có thể không nhất thiết phải chứng minh là phù hợp nhất để lưu trữ năng lượng trong thời gian dài hơn. Chúng cũng được biết là dễ bắt lửa và có vấn đề với một số thành phần bắt buộc như coban, gần một nửa trong số đó đến từ Congo. Tái chế và tác động môi trường của việc khai thác kim loại là những vấn đề khác cần lư ý.

Hiện nay, hàng tỷ đô la đang được chi để tìm các giải pháp tốt hơn và hiệu quả hơn. Pin thể rắn - chẳng hạn sử dụng natri thay vì chất điện phân lỏng - là một trong những lựa chọn khả thi, cũng như pin dòng chảy, sử dụng bể chứa chất điện phân để lưu trữ năng lượng. Nhưng cả hai đều đang trong giai đoạn nghiên cứu và thử nghiệm.

Mặc dù vẫn chưa biết chính xác loại pin nào sẽ được sử dụng, nhưng điều chắc chắn là pin lưu trữ sẽ đóng một vai trò lớn hơn nữa trong việc cung cấp năng lượng cho cuộc sống của chúng ta trong tương lai.

“Các khoản đầu tư lớn vào sản xuất pin và những tiến bộ ổn định trong công nghệ đã tạo ra một sự thay đổi địa chấn về cách chúng ta sẽ cung cấp năng lượng cho cuộc sống của mình và tổ chức các hệ thống năng lượng sớm nhất vào năm 2030” - các nhà nghiên cứu từ Viện Rocky Mountain cho biết.

Nguồn cnbc.com

Sưu tầm và biên tập bởi KS Cao Văn Sơn