Εμπόδια στην Εφαρμογή αποθήκευσης μπαταρίας στις Ηνωμένες Πολιτείες: Τιμή και προϊόντα

Ενώ οι ΗΠΑ διαθέτουν επί του παρόντος μια ποικιλία τεχνολογιών που θα μπορούσαν να απαλλάξουν τον άνθρακα από το δίκτυο, τα κοινωνικά, οικονομικά και πολιτικά εμπόδια θα μπορούσαν να αποτρέψουν την ανάπτυξη αυτών των σύγχρονων τεχνολογιών στο χρονοδιάγραμμα που απαιτείται για την καταστολή της αλλαγής του περιβάλλοντος. Αυτή η προοπτική υπογραμμίζει 2 από τα μεγαλύτερα εμπόδια στην ανάπτυξη χώρου αποθήκευσης μπαταρίας: την τιμή και επίσης τα προϊόντα. Οι δαπάνες στον χώρο αποθήκευσης μπαταριών της σύγχρονης τεχνολογίας, συγκεκριμένα, συνήθως συνεχίζουν να είναι πολύ υψηλές. Μια ομάδα μελέτης στο Ινστιτούτο Σύγχρονης Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης διερεύνησε μια συλλογή πολιτικών και επίσης οικονομικών στρατηγικών που αναπτύχθηκαν και παρέχονται από την κυβέρνηση των Ηνωμένων Πολιτειών για να διαφημίσουν την ταχύτερη απελευθέρωση χώρου αποθήκευσης ενέργειας και επίσης να ελαχιστοποιήσουν τις τιμές. Ένα σημαντικό στοιχείο που λαμβάνει υπόψη τις αυξανόμενες τιμές είναι η σχετικά υψηλή αξία των υλικών μπαταριών, έλαβε υπόψη η έκθεση. Και μια μικρότερου μεγέθους και απλοποιημένη αλυσίδα εφοδιασμού υπογραμμίζει τον επείγοντα χαρακτήρα των προϊόντων μπαταριών, αυξάνοντας τα ποσοστά και προκαλώντας τη γρήγορη κλιμάκωση. Υπάρχουν παράγοντες για αυτό εκτός από τις τεχνολογικές και οικονομικές υπηρεσίες, ορισμένοι από τους οποίους αναλύονται από το MIT. Συχνά, υπάρχει κάποια αντίθετη συνεργασία μεταξύ του ανταγωνιστικού πλεονεκτήματος μιας επιχείρησης (δηλ. αποκλειστική διάταξη και επίσης κατασκευή) και επιπλέον οικονομικής παραγωγής (π.χ. συγκέντρωση, τυποποίηση, κ.λπ.) που θα πρέπει να ξεπεραστεί μέσω πολιτικών και οικονομικών ανταμοιβών. Σε τελική ανάλυση, απαιτείται μεγαλύτερη επείγουσα ανάγκη στο δημόσιο καθώς και σε αποκλειστικούς επενδυτικούς τομείς για την αντιμετώπιση της τροποποίησης του περιβάλλοντος με την ταχεία ανάπτυξη και την εφαρμογή των πιο αποτελεσματικών λύσεων.

Μεταξύ των πιο κρίσιμων λύσεων για την αποφυγή πρόσθετης αλλαγής του κλίματος είναι η απαλλαγή από τον άνθρακα του τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας. Σύμφωνα με στοιχεία που κυκλοφόρησε η ενωμένη πολιτειακή Υπηρεσία Στοιχείων Ενέργειας (EIA), το 2020, οι συνολικές εκπομπές άνθρακα που παράγονται από την αγορά ηλεκτρικής ενέργειας αντιπροσώπευαν περίπου το 32% των συνολικών καυσαερίων άνθρακα στις ΗΠΑ. Με τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας όπως ο άνεμος καθώς και η ηλιακή ενέργεια, μπορεί να παραχθεί ενέργεια χωρίς να απελευθερωθεί διοξείδιο του άνθρακα, ο κύριος ρύπος που πυροδοτεί την υπερθέρμανση του πλανήτη. Παρόλα αυτά, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας αντιμετωπίζουν επαναλαμβανόμενα προβλήματα παραγωγής επειδή ο εφοδιασμός της βασίζεται σε κλιματικές συνθήκες που είναι αβέβαιες καθώς και σε έλεγχο του παρελθόντος από τον άνθρωπο, κάτι που είναι μια σημαντική διαφορά σε αντίθεση με τις εγκαταστάσεις παραγωγής ορυκτών καυσίμων που μπορούν να παρέχουν περισσότερη ενέργεια ανά πάσα στιγμή. Υπάρχουν διάφορες λύσεις για την αντιμετώπιση των διαλείψεων και τη διασφάλιση ότι η ζήτηση ικανοποιείται πάντα: για παράδειγμα, οι εγκαταστάσεις παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μπορούν να υπερκατασκευαστούν έτσι ώστε όταν ο ήλιος ή ο άνεμος είναι ανεπαρκής, η ηλεκτρική ενέργεια που δημιουργείται να μπορεί να καλύψει τη ζήτηση προσφοράς. Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση είναι δαπανηρή και συνεπάγεται περιορισμό. Μια άλλη υπηρεσία είναι η χρήση ελάχιστης ποσότητας διαχειρίσιμης παροχής ενέργειας (όπως φιλικό προς το περιβάλλον υδρογόνο καθώς και πυρηνική ενέργεια κ.λπ.), ιδανικά τυπικά τακτοποιημένη ενέργεια που δεν δημιουργεί CO2 (όπως πράσινο υδρογόνο, αμμωνία, βιογραφικό καύσιμο, κ.λπ.). Ωστόσο, αυτές οι αναδυόμενες καινοτομίες εξακολουθούν να αγωνίζονται για την επίτευξη βιώσιμων μετρήσεων κόστους και απόδοσης όταν δημιουργούνται χρησιμοποιώντας διαδικασίες ουδέτερου άνθρακα. Ενώ απαιτούνται πολλαπλές μέθοδοι, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας αποτελούν μια εξαιρετικά πολλά υποσχόμενη θεραπεία και προσφέρουν μια μεγάλη γκάμα επιλογών σχεδιασμού.

Η δυνατότητα ανάληψης χώρου αποθήκευσης ενέργειας είναι η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχεται από ανανεώσιμες πηγές απευθείας σε άλλους τύπους ενέργειας, όπως θερμική ενέργεια, ηλεκτροχημική ενέργεια, ισχύς κ.λπ., όταν η παροχή ρεύματος είναι επαρκής, η οποία μπορεί να αποθηκευτεί και να απελευθερωθεί για να καλύψει τη ζήτηση κατά τη διάρκεια της παροχής. Οι εγκαταστάσεις παραγωγής υδροηλεκτρικής αντλίας αποτελούν στην πραγματικότητα ένα αποτελεσματικό και επίσης καλά τεκμηριωμένο είδος χώρου αποθήκευσης ενέργειας για περισσότερα από 100 χρόνια. Σύμφωνα με το Υπουργείο Ενέργειας της Ηνωμένων Πολιτειών (DOE), η αντλούμενη υδροηλεκτρική ενέργεια αποτελεί σήμερα όλα τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας σε κλίμακα κοινής ωφελείας στην Ηνωμένες Πολιτείες το 95% της ικανότητας χώρου αποθήκευσης ενέργειας. Ωστόσο, απαιτείται περισσότερη χωρητικότητα χώρου αποθήκευσης ενέργειας για την απανθρακοποίηση του δικτύου σε μεγαλύτερο επίπεδο: σύμφωνα με την έκθεση μελέτης της Υπηρεσίας Πληροφοριών Ενέργειας των ΗΠΑ (EIA), οι ΗΠΑ έχουν επί του παρόντος αναπτυχθεί λιγότερο από 2 GW αποθηκευτικών συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, καθώς και εκατοντάδες gigawatts χώρου αποθήκευσης ενέργειας σε βάθος μπορεί να χρειαστούν το 2050 για να βοηθήσουν στην απομάκρυνση του άνθρακα. Η αντλούμενη υδροηλεκτρική ενέργεια είναι δύσκολο να κλιμακωθεί λόγω του γεγονότος ότι είναι συνήθως προσοδοφόρα μόνο για μεγάλα έργα εντάσεως κεφαλαίου χώρου αποθήκευσης ενέργειας, καθώς και οι τοποθεσίες υλοποίησης περιορίζονται από γεωγραφικούς και επιτρέποντες περιορισμούς. Επιπλέον, το δίκτυο είναι μια συλλογή υπηρεσιών, καθεμία από τις οποίες βασίζεται σε διάφορες χαρακτηριστικές απαιτήσεις ισχύος και επίσης απαιτήσεις ισχύος, χρόνους αντίδρασης κ.λπ., απαιτώντας μια ποικιλία υπηρεσιών αποθήκευσης ενέργειας. Τα πιο κοινά στατιστικά στοιχεία που χρησιμοποιούνται για να βοηθήσουμε να καταλάβουμε εάν μια σύγχρονη τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας είναι πρακτικά αλλά και οικονομικά ιδανική για μια εφαρμογή είναι η 'περίοδος', η οποία αντιπροσωπεύει επίσης τη στιγμή που απαιτείται για την πλήρη φόρτιση ή την εκ νέου ενεργοποίηση μιας μπαταρίας. Επομένως, μπορούν να διερευνηθούν επιλογές για εκτέλεση σε πολλές διάρκειες. Λόγω του μεγάλου σχεδιαστικού χώρου που παρέχουν για την επίτευξη μιας σειράς περιόδων και επίσης των διάφορων άλλων πλεονεκτημάτων που παραλείπονται σε αυτήν την εγγραφή, οι μπαταρίες χρησιμοποιούν μια σειρά ελκυστικών τεχνολογιών χώρου αποθήκευσης ενέργειας για εργασίες αποθήκευσης ενέργειας.

Η μπαταρία είναι μια ηλεκτροχημική συσκευή αποθήκευσης που χρησιμοποιεί τη διαφορά ενέργειας μεταξύ των αντιδράσεων «οξειδοαναγωγής» για να μετατρέψει την ηλεκτρική ενέργεια, εξοικονομώντας κατά συνέπεια ηλεκτρική ενέργεια ως χημική ενέργεια ή εξοικονομώντας ηλεκτρική ενέργεια από χημική ενέργεια. Οι μπαταρίες έχουν πολλά πιθανά πλεονεκτήματα σε σχέση με διάφορους άλλους τύπους τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας. Για παράδειγμα, οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις είναι συνήθως πολύ πιο αξιόπιστες από τις θερμοχημικές αποκρίσεις σε ένα απανθρακωμένο πλέγμα (και επίσης, γενικά, ένα ενεργοποιημένο δίκτυο) λόγω της άμεσης απελευθέρωσης ηλεκτρικής ενέργειας (γενικά σε κοινό επίπεδο θερμοκρασίας και πίεσης).

Επιπλέον, υπάρχουν διάφορα σχέδια αποθήκευσης ενέργειας αντίδρασης οξειδοαναγωγής από τα οποία μπορείτε να επιλέξετε, παρέχοντας ένα ευρύ χώρο διάταξης για σύγχρονες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας βασισμένες σε εφαρμογές. Για παράδειγμα, εξετάστε την ποικιλία των επαγγελματικών μπαταριών που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά είδη πελατών, οι οποίες αντιπροσωπεύουν μόνο ένα μικρό μέρος των συστημάτων αποθήκευσης ισχύος μπαταριών κλίμακας δικτύου που είναι διαθέσιμα για χρήση σε διάφορα σχέδια: ιόντων λιθίου, μολύβδου-οξέος, νικελίου-καδμίου, μπαταρία ψευδαργύρου-άνθρακα κ.λπ. Αυτά τα πλεονεκτήματα επιτρέπουν τη χρήση των μπαταριών όχι μόνο για λειτουργίες δικτύου μετά την απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές, αλλά και για να προσφέρουν προστιθέμενη αξία ως δευτερεύουσες υπηρεσίες. Για παράδειγμα, οι μπαταρίες συμβάλλουν στην ενίσχυση της ανεξαρτησίας ισχύος και επίσης στην αξιοπιστία. Λάβετε υπόψη την κατάρρευση του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας του Πουέρτο Ρίκο κατά τη διάρκεια της καταιγίδας Μαρία το 2017. Τα διάσπαρτα σχέδια μικροδικτύων, συμπεριλαμβανομένων εγκαταστάσεων παραγωγής ανανεώσιμων πηγών και συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, μπορούν να αποτρέψουν τραγικές μεγάλες διακοπές ρεύματος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η διάσπαρτη παραγωγή μειώνει την κατασκευή και τη μετασκευή του πλαισίου μετάδοσης (όπως γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος και στύλοι κοινής ωφέλειας) που διαχέουν την ισχύ, ωστόσο κινδυνεύουν από σοβαρά καιρικά φαινόμενα.

Επιπλέον, η παραγωγή διασκορπισμένης ισχύος απαλλάσσει την πιθανότητα ενός μοναχικού σημείου αστοχίας. Βεβαίως, πρέπει να ληφθούν υπόψη και τα πολιτικά ζητήματα της γειτονιάς καθώς και η οικονομική ελευθερία. Πολλές χώρες δεν διαθέτουν μεγάλους οικονομικά πρακτικούς πόρους μη ανανεώσιμων πηγών καυσίμων, επομένως μια αλλαγή στην αγορά ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μπορεί να ενισχύσει την εγχώρια παραγωγή ενέργειας, να μειώσει την ανάγκη για εισαγωγές ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και να τονώσει τη γεωπολιτική ελευθερία. Οι Ηνωμένες Πολιτείες αναγνωρίζουν συγκεκριμένα τις οικονομικές προκλήσεις που μπορεί να παρουσιάσει η εξάρτηση από την εξουσία, έχοντας βιώσει γεωπολιτικά δημιουργημένες ελλείψεις πετρελαίου τις δεκαετίες του 1970 και του 1980.

Υπάρχουν πολλά είδη τεχνολογιών μπαταριών σήμερα, το καθένα με διάφορα σχέδια μοντέλων, πολλά από τα οποία μπορούν να ταιριάζουν σε μια σειρά χημικών στοιχείων, καθώς και να χρησιμοποιούν μια επιλογή εναλλακτικών λύσεων. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου (LIB) λαμβάνονται υπόψη ως η κύρια τεχνολογία μπαταριών. Στη δεκαετία του 1990 αλλά και αργότερα, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιήθηκαν κυρίως σε ηλεκτρονικές και κινητές συσκευές, ενώ τα τελευταία χρόνια, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται κυρίως σε σταθερά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας καθώς και σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα (EV) σε αυτές τις 2 αγορές μεγάλης κλίμακας. Η πλειονότητα των καινοτομιών μπαταριών που μελετώνται για χρήση στον τομέα της ενέργειας είναι ακόμη σχετικά πρώιμες και ενδέχεται να απαιτούν ολοκληρωμένη ερευνητική μελέτη δοκιμών και σφαλμάτων, αλλά οι εργασίες που επιτεύχθηκαν μέχρι σήμερα ήταν στην πραγματικότητα μικρές αναπτύξεις ή ελάχιστες εμπορικές διαδικασίες, συχνά λόγω του γεγονότος ότι εξακολουθούν να έχουν χαμηλή απόδοση ή κατάλληλες μόνο για εφαρμογή στο δίκτυο. Τα παραδείγματα τέτοιων καινοτομιών αποτελούνται από μπαταρίες οξειδοαναγωγικής κυκλοφορίας (RFB) και επίσης μπαταρίες μετάλλου-αέρα (MAB).

Σύμφωνα με τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας, έως το 2030, η πλειονότητα της μείωσης των εκπομπών CO2 θα προέρχεται σίγουρα από τις σύγχρονες τεχνολογίες που κυκλοφορούν ή κυκλοφορούν σήμερα στην αγορά και επίσης έως το 2050, το πενήντα τοις εκατό της μείωσης του άνθρακα θα βασίζεται σε καινοτομίες που βρίσκονται στο στάδιο επίδειξης ή πρωτοτύπου ενεργειακής καινοτομίας. Έτσι, οι ομοσπονδιακές κυβερνήσεις καθώς και οι πολιτισμοί είναι πρακτικά στο σωστό δρόμο για την αντιμετώπιση της τροποποίησης του περιβάλλοντος. Ωστόσο, υπάρχουν πολλά άλλα πιθανά κοινωνικά, οικονομικά και πολιτικά εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν για να διασφαλιστεί ότι οι σύγχρονες τεχνολογίες ιδανικής ενέργειας αναπτύσσονται αρκετά γρήγορα ώστε αυτές οι μειώσεις να είναι αρκετά μεγάλες για να αποφευχθούν ζημιές μεγαλύτερης κλίμακας (Εικόνα 1). Αν και αυτοί οι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη δεν είναι ανεξάρτητοι από τεχνικές πτυχές, ενδέχεται να απαιτούν διαφορετικές προσεγγίσεις και λύσεις. Αυτή η εργασία ελέγχει δύο κρίσιμες προκλήσεις στην ευρύτερη εφαρμογή της μπαταρίας: την τιμή της μπαταρίας και τους περιορισμούς προϊόντος. Αυτήν τη στιγμή υπάρχει μια σειρά τεχνολογιών μπαταριών με κατάλληλα χαρακτηριστικά απόδοσης, ωστόσο το υψηλό αρχικό κόστος μπορεί να καθυστερήσει ή να σταματήσει την ευρύτερη ενίσχυση, ειδικά στις τρέχουσες χαμηλές κλίμακες παραγωγής. Τέλος, ακόμα κι αν μια συγκεκριμένη τεχνολογία μπαταριών ικανοποιεί τις βασικές μετρήσεις τιμής και απόδοσης, η προσβασιμότητα και η αλυσίδα εφοδιασμού των ζωτικών στοιχείων της ενδέχεται να εμποδίσουν την ταχεία όσο και τη βαθιά ενσωμάτωση. Ως εκ τούτου, αυτές οι ανησυχίες πρέπει να επιλυθούν όσο το δυνατόν συντομότερα για να επιτευχθούν οι βασικοί στόχοι απαλλαγής από τις ανθρακούχες εκπομπές. Αυτό το έργο ανακαλύπτει οικονομικές και πολιτικές τεχνικές για να ξεπεραστούν ή να παρακάμψουν αυτά τα εμπόδια.
Εμπόδιο κλειδιού 1: Κόστος μπαταρίας

Το κόστος είναι ένας βασικός παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη για το εάν οι μπαταρίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές αποθήκευσης ενέργειας στο δίκτυο. Σε αντίθεση με άλλες αγορές μπαταριών, όπως κλινικές συσκευές, ηλεκτρονικές συσκευές ευρείας κατανάλωσης, ηλεκτρικά φορτηγά κ.λπ., οι εφαρμογές δικτύου χρειάζονται πολύ χαμηλότερες δαπάνες για υπηρεσίες καθαρής ενέργειας για να ανταγωνιστούν προσιτές εγκαταστάσεις παραγωγής ορυκτών καυσίμων. Επειδή η απελευθέρωση του δικτύου απαιτεί μεγάλες επενδύσεις, που απαιτούν συχνά πρόσβαση σε χρηματοδότηση (π.χ. χρηματοδότηση), το κόστος των πόρων αποτελούσε στην πραγματικότητα παραδοσιακά σημαντικό εμπόδιο στην υιοθέτηση ανανεώσιμων πόρων και, επομένως, μια κεντρική ένδειξη της τεχνοοικονομικής σκοπιμότητας. Για τις μπαταρίες, το κόστος εξαρτάται γενικά από την τιμή του υλικού καθώς και από το εύρος κατασκευής. Το Υπουργείο Ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών συνήθως τοποθετεί μεταξύ 100 $/kWh καθώς και 150 $/kWh ως ανώτατο όριο στη δαπάνη χρηματοδότησης ενός οικονομικά πρακτικού συστήματος αποθήκευσης ενέργειας στο δίκτυο.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι επί του παρόντος μια από τις πιο αναπτυγμένες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας μπαταριών σε εφαρμογές δικτύου. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είχαν την ικανότητα να επιταχύνουν την ανάπτυξή τους δεδομένου ότι τη δεκαετία του 1990 χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά σε πληθώρα αγορών υψηλής αξίας που αποτελούνταν από ηλεκτρονικές συσκευές πελατών και ηλεκτρικά φορτηγά. Σε αυτές τις αγορές, οι προμηθευτές μπαταριών μπορούν να εμπορεύονται προϊόντα μπαταρίας πολύ λιγότερο βελτιωμένης και μεγαλύτερης τιμής, καθώς είναι η μόνη επιλογή. Αυτό καθιστά δυνατή τη δημιουργία μπαταριών ιόντων λιθίου σε κλίμακα και τιμή, ενώ μεγιστοποιεί περαιτέρω την απόδοση. Έτσι, όταν αυτή η τεχνολογία λαμβάνεται υπόψη για συστήματα χώρου αποθήκευσης ενέργειας, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν πράγματι επιδείξει ισχυρή απόδοση, η απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης αυτής της μπαταρίας είναι πλέον πολύ υψηλή, συνήθως έως και 95%, και η αλυσίδα εφοδιασμού έχει δημιουργηθεί για να διασφαλιστεί ότι η τιμή είναι χαμηλότερη. Συγκεκριμένα με την ανάπτυξη των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, η τιμή των μπαταριών ιόντων λιθίου έχει πράγματι μειωθεί δραματικά τα τελευταία χρόνια. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, που αποτελούνται από συναρμολογημένες κυψέλες μπαταριών και συστήματα διαχείρισης, καθώς και συστήματα ασφαλείας, έχουν πέσει εντός του πιθανού εύρους που ορίζει το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (περίπου 140 USD/kWh), ενώ αναμένεται να πέσει κάτω από τα 100 USD/kWh στο μέλλον. Η διεθνής ικανότητα παραγωγής για μπαταρίες ιόντων λιθίου υπερβαίνει κατά προσέγγιση τις 700 GWh ετησίως, ενώ σήμερα είναι ένας τομέας σχεδόν 50 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Αν και πρόκειται για εξαιρετική εξέλιξη, απαιτούνται ακόμα μια σειρά από διορθωτικά μέτρα για να επιτραπούν όλες οι υπηρεσίες δικτύου και να επιτευχθεί βαθιά απαλλαγή από τον άνθρακα. Επιπλέον, τα ζητήματα της εφοδιαστικής αλυσίδας που εξετάζονται στην επόμενη ενότητα ενδέχεται να εμποδίσουν το εύρος ανάπτυξης των συστημάτων αποθήκευσης ισχύος μπαταριών ιόντων λιθίου. Αρκετές άλλες σύγχρονες τεχνολογίες μπαταριών προσφέρουν ακόμη πιο οικονομικές υπηρεσίες, ειδικά σε μεγαλύτερες περιόδους (πάνω από 4 ώρες), ωστόσο δεν ωφελούνται από τα ίδια προβλήματα της αγοράς με το Li-ion και δυσκολεύονται να αντιμετωπίσουν.

Πολυάριθμα εναλλακτικά σχέδια μπαταριών καθώς και προϊόντα έχουν θεμελιώδη πλεονεκτήματα τιμής σε σύγκριση με τις μπαταρίες Li-ion. Οι μπαταρίες κυκλοφορίας, για παράδειγμα, χρησιμοποιούν ένα σχέδιο συστήματος που διαιρεί μοναδικά την ισχύ και την ισχύ, υποδεικνύοντας ότι οι δύο μπορούν να κλιμακωθούν ανεξάρτητα η μία από την άλλη. Αυτό επιτρέπει οικονομική ανάπτυξη της ικανότητας αποθήκευσης ενέργειας, καθιστώντας τέτοιες μπαταρίες πολύ πιο ανταγωνιστικές από πλευράς κόστους για μεγαλύτερη διάρκεια. Από την άλλη πλευρά, ένα σύστημα κλεισίματος όπως μια μπαταρία ιόντων λιθίου συνδυάζει την ισχύ και την ισχύ, καθιστώντας το κόστος της μονάδας αποθήκευσης ενέργειας ένα εύλογα σταθερό κριτήριο. Ενώ έχει επισημανθεί ότι το μακροχρόνιο κόστος είναι λιγότερο σημαντικός παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη σε σύγκριση με το αρχικό κόστος, το ανοιχτό στυλ μπαταρίας ροής (RFB) ή μπαταρίας μετάλλου αέρα (MAB) διευκολύνει επιπλέον τη μακροπρόθεσμη εξοικονόμηση δαπανών, επιτρέποντας τη στοχευμένη συντήρηση εξαρτημάτων. Κάποιος μπορεί να τον αναπληρώσει ή να τον αλλάξει απευθείας με τον ηλεκτρολύτη (το πιο γρήγορο υποτιμητικό εξάρτημα μπαταρίας), ενώ τα τυπικά κλειστά συστήματα όπως οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρειάζονται ενίσχυση ή αντικατάσταση ολόκληρου του πακέτου μπαταριών, γεγονός που δημιουργεί μια συγκεκριμένη ποσότητα απορριμμάτων. Τελικά, υπάρχουν επιπλέον μπαταρίες που χρησιμοποιούν προϊόντα χαμηλότερου κόστους και υψηλότερης περιεκτικότητας από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, μειώνοντας τα πιθανά έξοδα.

Παρά αυτά τα εγγενή οφέλη, οι λύσεις αποθήκευσης ενέργειας που προκύπτουν είναι δύσκολο να ολοκληρωθούν για διάφορους λόγους. Αρχικά, ενώ το βέλτιστο στυλ ενός πλέγματος βαθιάς απανθρακοποίησης ενσωματώνει μια σειρά από υπηρεσίες αποθήκευσης μπαταριών, αυτό το σενάριο απέχει πολύ από τα υπάρχοντα δεδομένα. Επειδή αυτές οι ολοκαίνουργιες καινοτομίες μπαταριών είναι πραγματικά απλά οικονομικά αποδοτικές για εφαρμογές κλίμακας δικτύου και επίσης δεν μπορούν να βρεθούν σε αγορές υψηλότερης αξίας, δεν είναι σαφές πώς ακριβώς να μειωθούν οι τιμές καθώς και να ενισχυθεί η απόδοση ώστε να μπορούν να ανταγωνιστούν με μπαταρίες ιόντων λιθίου όταν τελικά παρουσιαστεί η ανάγκη, υπηρεσίες αποθήκευσης ισχύος μακράς διάρκειας ή αντικατάσταση εγκαταστάσεων παραγωγής ορυκτών καυσίμων με μειωμένο κόστος.

Η επιδείνωση αυτού του ζητήματος με το κοτόπουλο και το αυγό είναι ένα ακόμη παρόμοιο αίνιγμα: Αυτές οι καινοτομίες που προκύπτουν είναι φυσικά πιο επικίνδυνες. Αυτό τις καθιστά λιγότερο ελκυστικές για τους επόπτες έργων, τους χορηγούς ή άλλους κατασκευαστές αποφάσεων, καθιστώντας αυτές τις σύγχρονες τεχνολογίες πολύ λιγότερο αγκαλιασμένες και λιγότερο κοινές, καθώς και ένα αποτέλεσμα που θεωρείται επικίνδυνο. Ως αποτέλεσμα αυτών των εμποδίων, πολυάριθμες εργασίες που προτείνουν τη χρήση αυτών των αναδυόμενων σύγχρονων τεχνολογιών μπαταριών έχουν αγωνιστεί για τη διασφάλιση της χρηματοδότησης με οικονομικές επενδύσεις της εταιρείας, χρηματοδότηση θέσεων εργασίας και επιπλέον. Αυτά τα προβλήματα ενδέχεται να μην επιλυθούν μόνο από τον ιδιωτικό τομέα και η ομοσπονδιακή κυβέρνηση μπορεί να μειώσει τον τεχνολογικό κίνδυνο και επίσης να μειώσει την τιμή των θεραπειών που προκύπτουν στον χώρο αποθήκευσης ενέργειας που ελκύουν μόνο το βλέμμα στο δίκτυο, αλλά μπορεί να συμβάλουν στη βαθιά απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές. Συνήθως, οι επιδείξεις μεγάλης κλίμακας θα πρέπει σίγουρα να δοκιμαστούν και επίσης να διατηρηθούν με ευθείες προμήθειες. Ένας τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι μέσω της ομοσπονδιακής κυβέρνησης χρηματοδότησης εργασιών παρουσίασης επιχειρήσεων, όπως είχε γίνει προηγουμένως με τον Αμερικανικό Νόμο για την Ανάκαμψη και την Επανεπένδυση. Επί του παρόντος, το Τμήμα Ισχύος των ΗΠΑ παρέχει σημαντική χρηματοδότηση για έργα επίδειξης χώρου αποθήκευσης ενέργειας. Ωστόσο, αυτή η χρηματοδότηση έχει δοθεί στην πραγματικότητα ιστορικά σε εθνικά ερευνητικά εργαστήρια των Ηνωμένων Πολιτειών, όχι με δημόσια πρόσκληση, η οποία θα συνεπαγόταν τον ιδιωτικό τομέα και επίσης ενδεχομένως να επιταχύνει την πρόοδο. Επιπλέον, η κυβέρνηση των ΗΠΑ μπορεί να αναπτύξει ένα εξειδικευμένο πρόγραμμα για παρουσιάσεις αποθήκευσης ενέργειας στο δίκτυο, το οποίο έχει δείξει πολλά υποσχόμενα σε πολλά από τα έργα ανάπτυξης σε πρώιμο στάδιο. Αυτή η ανάγκη ικανοποιήθηκε πρόσφατα εν μέρει από το Πρόγραμμα για Σημαντικές Προόδους στις Ενεργειακές Τεχνολογίες με Ανεκμετάλλευτο Πιθανό Πρόγραμμα Προηγμένης Έρευνας του Τμήματος Ισχύος των Ηνωμένων Πολιτειών Projects Agency for Power (ARPA-E). Ομοίως, το US Office of Clean Energy Demo είναι ένα ακόμη βήμα προς την καλύτερη κατεύθυνση: η εταιρεία ιδρύθηκε το 2021 με στόχο να παρουσιάσει μεγάλα έργα αποθήκευσης ενέργειας (ακόμα και δισεκατομμυρίων δολαρίων) και επίσης να συνεργαστεί με τον ιδιωτικό τομέα για να επιταχύνει την υιοθέτηση και επίσης την ανάπτυξη σύγχρονων τεχνολογιών καθαρής ενέργειας.

Υπάρχουν σήμερα τεχνολογίες που μπορούν να συμβάλουν στην απαλλαγή από τον άνθρακα του ενεργειακού πεδίου. Ωστόσο, υπάρχουν ανησυχίες σχετικά με τη δυνατότητα δημιουργίας και επίσης ανάπτυξης αυτών των σύγχρονων τεχνολογιών γρήγορα και οικονομικά, μια εργασία που δεν είναι επί του παρόντος σε εφαρμογή. Με τα κατάλληλα κίνητρα, η κρατική θεραπεία μπορεί να βοηθήσει στην επίτευξη και να επιταχύνει τα επιθυμητά αποτελέσματα. Επιπλέον, μια ποικιλία προσεγγίσεων και διαδικασιών μπορεί να βοηθήσει να ξεπεραστούν μερικά από αυτά τα εμπόδια εάν χρησιμοποιηθούν με σύνεση και επίσης γρήγορα. Παρά την προσέγγιση, απαιτείται χρόνος καθώς και η προσβασιμότητα στο κοινό και επίσης η αποκλειστική επένδυση είναι κρίσιμη