อุปสรรคต่อการดำเนินการจัดเก็บแบตเตอรี่ของสหรัฐอเมริกา: ราคาและผลิตภัณฑ์

ในขณะที่ปัจจุบันสหรัฐอเมริกามีเทคโนโลยีที่หลากหลายซึ่งสามารถลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนในโครงข่ายไฟฟ้าได้ อุปสรรคทางสังคม การเงิน และทางการเมืองก็อาจหลีกเลี่ยงไม่ให้เทคโนโลยีสมัยใหม่เหล่านี้ถูกนำไปใช้ในกรอบเวลาที่จำเป็นในการระงับการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม มุมมองนี้เน้นย้ำถึงอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุด 2 ประการในการใช้พื้นที่จัดเก็บแบตเตอรี่ ได้แก่ ราคาและผลิตภัณฑ์ ค่าใช้จ่ายในพื้นที่จัดเก็บแบตเตอรี่หลักเทคโนโลยีสมัยใหม่ โดยทั่วไปยังคงสูงเกินไป กลุ่มการศึกษาที่สถาบันเทคโนโลยีสมัยใหม่แมสซาชูเซตส์ได้สำรวจชุดกลยุทธ์ทางการเมืองและทางการเงินที่พัฒนาและจัดทำโดยรัฐบาลสหรัฐอเมริกาเพื่อโฆษณาการปล่อยพื้นที่จัดเก็บพลังงานให้เร็วขึ้นและยังลดราคาอีกด้วย การพิจารณาที่สำคัญเกี่ยวกับราคาที่สูงขึ้นคือมูลค่าวัสดุแบตเตอรี่ที่ค่อนข้างสูง และห่วงโซ่อุปทานที่มีขนาดเล็กลงและมีประสิทธิภาพเน้นย้ำถึงความเร่งด่วนของผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่ อัตราที่เพิ่มขึ้น และความท้าทายในการขยายขนาดอย่างรวดเร็ว มีปัจจัยหลายประการนอกเหนือจากบริการด้านเทคโนโลยีและเศรษฐกิจ ซึ่งบางส่วนได้รับการวิเคราะห์โดย MIT บ่อยครั้ง มีความเป็นหุ้นส่วนที่ขัดแย้งกันระหว่างความได้เปรียบทางการแข่งขันของบริษัท (เช่น รูปแบบพิเศษเฉพาะและการผลิต) และการผลิตที่ประหยัดเป็นพิเศษ (เช่น การรวมศูนย์ การกำหนดมาตรฐาน ฯลฯ) ที่ควรเอาชนะด้วยรางวัลทางการเมืองและเศรษฐกิจ ท้ายที่สุดแล้ว ความเร่งด่วนที่สูงขึ้นเป็นสิ่งจำเป็นในที่สาธารณะ เช่นเดียวกับการลงทุนเฉพาะด้านเพื่อจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมที่มีการเติบโตอย่างรวดเร็ว และการนำโซลูชันที่มีประสิทธิภาพสูงสุดไปใช้

หนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่สำคัญที่สุดในการป้องกันการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเพิ่มเติมคือการลดคาร์บอนของภาคพลังงานไฟฟ้า จากข้อมูลที่เผยแพร่โดยสำนักงานรายละเอียดพลังงานแห่งสหรัฐอเมริกา (EIA) ในปี 2020 การปล่อยก๊าซคาร์บอนทั้งหมดที่เกิดจากตลาดพลังงานคิดเป็นประมาณ 32% ของการปล่อยก๊าซคาร์บอนทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา ด้วยการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ จึงสามารถผลิตพลังงานได้โดยไม่ต้องปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นมลพิษหลักที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน อย่างไรก็ตาม พลังงานหมุนเวียนต้องเผชิญกับปัญหาการผลิตซ้ำๆ เนื่องจากอุปทานต้องอาศัยสภาพอากาศที่ไม่แน่นอนตลอดจนการควบคุมของมนุษย์ในอดีต ซึ่งแตกต่างอย่างมากเมื่อเปรียบเทียบกับโรงงานผลิตเชื้อเพลิงฟอสซิลที่สามารถจ่ายพลังงานได้มากขึ้นทุกเมื่อ มีวิธีแก้ไขปัญหาต่างๆ มากมายในการจัดการกับความไม่ต่อเนื่องและให้แน่ใจว่าความต้องการได้รับการตอบสนองอยู่เสมอ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถสร้างโรงงานผลิตพลังงานทดแทนได้เพื่อที่ว่าเมื่อแสงแดดหรือลมไม่เพียงพอ พลังงานไฟฟ้าที่สร้างขึ้นจะยังคงสามารถตอบสนองความต้องการในการจัดหาได้ อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้มีค่าใช้จ่ายสูงและลดจำนวนลงด้วย บริการอีกอย่างหนึ่งคือการใช้พลังงานที่สามารถจัดการได้ในปริมาณน้อยที่สุด (เช่น ไฮโดรเจนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและพลังงานนิวเคลียร์ ฯลฯ) ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นพลังงานที่เป็นระเบียบเรียบร้อยซึ่งไม่สร้างคาร์บอนไดออกไซด์ (เช่น ไฮโดรเจนสีเขียว แอมโมเนีย เชื้อเพลิงชีวภาพ เป็นต้น) อย่างไรก็ตาม นวัตกรรมที่เกิดขึ้นใหม่เหล่านี้ยังคงต่อสู้เพื่อให้ได้มาซึ่งการวัดต้นทุนและประสิทธิภาพที่เป็นไปได้ เมื่อสร้างขึ้นโดยใช้กระบวนการที่เป็นกลางทางคาร์บอน แม้ว่าจะจำเป็นต้องใช้วิธีการหลายวิธี แต่ระบบพื้นที่กักเก็บพลังงานก็เป็นวิธีการรักษาที่มีแนวโน้มเป็นอย่างยิ่ง อีกทั้งยังมีตัวเลือกการออกแบบที่หลากหลายอีกด้วย

สิ่งอำนวยความสะดวกในการใช้พื้นที่กักเก็บพลังงานคือการแปลงพลังงานไฟฟ้าที่ได้รับจากทรัพยากรหมุนเวียนให้เป็นพลังงานประเภทอื่นๆ เช่น พลังงานความร้อน พลังงานไฟฟ้าเคมี พลังงาน และอื่นๆ เมื่อแหล่งจ่ายไฟเพียงพอ ซึ่งสามารถจัดเก็บและปล่อยออกเพื่อให้ตรงกับความต้องการในช่วงระยะเวลาการจ่ายไฟ โรงงานผลิตพลังน้ำแบบสูบเป็นพื้นที่กักเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพและมีเอกสารอย่างดีมาเป็นเวลากว่า 100 ปี; ตามที่กระทรวงพลังงานแห่งสหรัฐอเมริกา (DOE) ระบุว่า ปัจจุบันพลังน้ำที่ถูกสูบถือเป็นระบบจัดเก็บพลังงานระดับสาธารณูปโภคทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา คิดเป็น 95% ของความสามารถในการเก็บพลังงานในพื้นที่ อย่างไรก็ตาม ความจุของพื้นที่จัดเก็บพลังงานที่มากขึ้นนั้นจำเป็นต่อการลดคาร์บอนของโครงข่ายไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่สูงขึ้น ตามรายงานการศึกษาของสำนักงานสารสนเทศด้านพลังงานของสหรัฐอเมริกา (EIA) ปัจจุบันสหรัฐอเมริกามีระบบพื้นที่จัดเก็บพลังงานระดับสาธารณูปโภคน้อยกว่า 2GW ที่ใช้งานอยู่ เช่นเดียวกับพื้นที่จัดเก็บพลังงานหลายร้อยกิกะวัตต์ในปี 2050 เพื่อช่วยในการลดการปล่อยคาร์บอนในเชิงลึก พลังน้ำแบบสูบเป็นเรื่องยากที่จะปรับขนาดได้ เนื่องจากโดยปกติแล้วพลังน้ำมักจะสร้างผลกำไรให้กับโครงการพื้นที่จัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ที่ใช้เงินทุนจำนวนมากเท่านั้น เช่นเดียวกับสถานที่ดำเนินการถูกจำกัดตามพื้นที่ทางภูมิศาสตร์และยังมีข้อจำกัดอีกด้วย นอกจากนี้ กริดยังเป็นกลุ่มของบริการ ซึ่งแต่ละบริการต้องอาศัยกำลังไฟฟ้าที่เป็นลักษณะเฉพาะต่างๆ รวมถึงความต้องการพลังงาน เวลาตอบสนอง และอื่นๆ เรียกร้องให้มีการบริการพื้นที่จัดเก็บพลังงานที่หลากหลาย สถิติที่พบบ่อยที่สุดที่ใช้เพื่อช่วยพิจารณาว่าเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานสมัยใหม่นั้นใช้งานได้จริงและยังเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานหรือไม่นั้นคือ 'ช่วงเวลา' ซึ่งยังแสดงถึงช่วงเวลาที่ต้องชาร์จจนเต็มหรือเติมพลังงานแบตเตอรี่ใหม่ด้วย ดังนั้นจึงสามารถสำรวจตัวเลือกในการวิ่งในระยะเวลาที่หลากหลายได้ เนื่องจากมีพื้นที่การออกแบบขนาดใหญ่ที่พวกเขาจัดหาเพื่อให้บรรลุตามระยะเวลาต่างๆ และยังมีข้อดีอื่นๆ มากมายที่กล่าวถึงในบทความนี้ แบตเตอรี่จึงใช้ชุดเทคโนโลยีพื้นที่จัดเก็บพลังงานที่น่าดึงดูดสำหรับงานจัดเก็บพลังงาน

แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์กักเก็บไฟฟ้าเคมีที่ใช้ความแตกต่างของพลังงานระหว่างปฏิกิริยา 'รีดอกซ์' เพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้า ส่งผลให้ประหยัดพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมี หรือประหยัดพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานเคมี แบตเตอรี่มีข้อได้เปรียบที่เหนือกว่าเทคโนโลยีกักเก็บพลังงานประเภทอื่นๆ มากมาย ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีมักจะมีความน่าเชื่อถือมากกว่าการตอบสนองทางเทอร์โมเคมีในกริดแบบลดคาร์บอน (และโดยทั่วไปคือกริดที่มีพลังงาน) เนื่องจากการปล่อยพลังงานไฟฟ้าโดยตรง (โดยทั่วไปที่ระดับอุณหภูมิและความดันทั่วไป)

นอกจากนี้ ยังมีแผนการจัดเก็บพลังงานปฏิกิริยารีดอกซ์ต่างๆ ให้เลือก ซึ่งเป็นพื้นที่รูปแบบกว้างสำหรับเทคโนโลยีสมัยใหม่ในการจัดเก็บพลังงานตามแอปพลิเคชัน ตัวอย่างเช่น ให้พิจารณาความหลากหลายของแบตเตอรี่ทางธุรกิจที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของลูกค้า ซึ่งหมายถึงเพียงส่วนเล็กๆ ของระบบพื้นที่จัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ระดับกริดที่มีให้เลือกใช้งานในรูปแบบต่างๆ เช่น ลิเธียมไอออน กรดตะกั่ว นิกเกิลแคดเมียม สังกะสีคาร์บอน เป็นต้น นอกจากนี้ แบตเตอรี่ยังสามารถใช้งานได้จริงทุกที่ ซึ่งแตกต่างจากการจัดเก็บความร้อนหรือแรงโน้มถ่วง ซึ่งโดยทั่วไปต้องใช้สถานที่จัดเก็บรายละเอียดทางภูมิศาสตร์ ประโยชน์เหล่านี้ช่วยให้แบตเตอรี่สามารถนำมาใช้ไม่เพียงแต่สำหรับการดำเนินงานของโครงข่ายไฟฟ้าที่ผ่านการลดการปล่อยคาร์บอนเท่านั้น แต่ยังให้มูลค่าเพิ่มเป็นบริการรองอีกด้วย ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ช่วยเพิ่มความเป็นอิสระของพลังงานและความน่าเชื่อถืออีกด้วย คำนึงถึงการล่มสลายของระบบโครงข่ายไฟฟ้าของเปอร์โตริโกในช่วงที่เกิดพายุมาเรียในปี 2017 การออกแบบไมโครกริดแบบกระจัดกระจาย รวมถึงสิ่งอำนวยความสะดวกในการผลิตทรัพยากรหมุนเวียน และระบบพื้นที่จัดเก็บพลังงานสามารถป้องกันไฟฟ้าดับขนาดใหญ่อันน่าเศร้าได้ เนื่องจากการผลิตแบบกระจายจะช่วยลดการก่อสร้างและการปรับปรุงกรอบการส่งสัญญาณ (เช่น สายไฟและเสาไฟฟ้า) ซึ่งการกระจายพลังงานอย่างไรก็ตามมีความเสี่ยงต่อเหตุการณ์สภาพอากาศที่รุนแรง

นอกจากนี้ การผลิตไฟฟ้าแบบกระจายยังช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความล้มเหลวเพียงจุดเดียวอีกด้วย แน่นอนว่าต้องคำนึงถึงข้อกังวลทางการเมืองในบริเวณใกล้เคียงและเสรีภาพทางการเงินด้วย หลายประเทศไม่มีทรัพยากรแหล่งเชื้อเพลิงที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ในเชิงเศรษฐกิจมากนัก ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงตลาดพลังงานหมุนเวียนอาจเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าในประเทศ ลดความจำเป็นในการนำเข้าพลังงาน รวมทั้งเพิ่มเสรีภาพทางภูมิรัฐศาสตร์ด้วย สหรัฐอเมริการับทราบเป็นพิเศษถึงความท้าทายทางการเงินที่อาจเกิดขึ้นจากการพึ่งพาพลังงาน โดยประสบปัญหาการขาดแคลนน้ำมันในภูมิรัฐศาสตร์ในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980

ปัจจุบันมีเทคโนโลยีแบตเตอรี่หลายประเภท แต่ละรุ่นมีการออกแบบรุ่นต่างๆ กัน ซึ่งหลายรุ่นสามารถรองรับสารเคมีได้หลายแบบรวมทั้งใช้ทางเลือกอื่นด้วย แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (LIB) ถือเป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่กระแสหลัก ในช่วงทศวรรษ 1990 และต่อมา แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์พกพา ในขณะที่ไม่กี่ปีที่ผ่านมา แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถูกใช้เป็นหลักในระบบกักเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่ เช่นเดียวกับยานยนต์ไฟฟ้า (EV) ตลาดขนาดใหญ่ทั้ง 2 แห่งนี้ นวัตกรรมแบตเตอรี่ส่วนใหญ่ที่คิดจะใช้ในภาคพลังงานยังค่อนข้างเร็วและอาจเรียกร้องให้มีการศึกษาวิจัยแบบลองผิดลองถูกอย่างครอบคลุม แต่งานที่ได้รับจนถึงปัจจุบันจริงๆ แล้วเป็นการใช้งานเพียงเล็กน้อยหรือเป็นขั้นตอนเชิงพาณิชย์เพียงเล็กน้อย บ่อยครั้งเนื่องมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าพวกเขายังคงมีประสิทธิภาพต่ำกว่าหรือเหมาะสมกับการใช้งานกริดเท่านั้น ตัวอย่างของนวัตกรรมดังกล่าวประกอบด้วยแบตเตอรี่หมุนเวียนรีดอกซ์ (RFB) และแบตเตอรี่โลหะ-อากาศ (MAB)

จากข้อมูลของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (International Energy Agency) ภายในปี 2573 การลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่จะมาจากเทคโนโลยีสมัยใหม่ที่ออกสู่ตลาดในปัจจุบันหรือวางตลาดในปัจจุบันอย่างแน่นอน และภายในปี 2593 การลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนประมาณร้อยละ 50 จะขึ้นอยู่กับนวัตกรรมในปัจจุบันในการสาธิตหรือนวัตกรรมพลังงานขั้นต้นแบบ ดังนั้นรัฐบาลกลางและวัฒนธรรมจึงมาถูกทางแล้วในการจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม อย่างไรก็ตาม ยังมีอุปสรรคทางสังคม การเงิน และการเมืองที่อาจเกิดขึ้นอื่นๆ อีกมากมายที่ต้องเอาชนะเพื่อรับประกันว่าเทคโนโลยีสมัยใหม่ด้านพลังงานในอุดมคติจะถูกนำไปใช้อย่างรวดเร็วเพียงพอที่การลดลงเหล่านี้ใหญ่พอที่จะหลีกเลี่ยงความเสียหายในวงกว้าง (รูปที่ 1) แม้ว่าปัจจัยที่ต้องพิจารณาเหล่านี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับด้านเทคนิค แต่ก็อาจต้องใช้แนวทางและแนวทางแก้ไขที่แตกต่างกัน งานนี้ตรวจสอบความท้าทายที่สำคัญสองประการในการใช้งานแบตเตอรี่ในวงกว้าง: ราคาแบตเตอรี่และข้อจำกัดของผลิตภัณฑ์ ปัจจุบันมีชุดเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่มีคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่เหมาะสม แต่ค่าใช้จ่ายล่วงหน้าที่สูงอาจทำให้การอุปถัมภ์ในวงกว้างล่าช้าหรือหยุดลง โดยเฉพาะในระดับการผลิตที่ต่ำในปัจจุบัน สุดท้ายนี้ แม้ว่าเทคโนโลยีแบตเตอรี่บางอย่างจะตอบสนองราคาที่จำเป็นและตัวชี้วัดประสิทธิภาพด้วยก็ตาม ความสามารถในการเข้าถึงและห่วงโซ่อุปทานของส่วนประกอบที่สำคัญอาจขัดขวางการบูรณาการอย่างรวดเร็วและเชิงลึก ดังนั้นข้อกังวลเหล่านี้จะต้องได้รับการแก้ไขโดยเร็วที่สุดเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์หลักในการลดการปล่อยคาร์บอน งานนี้ค้นพบเทคนิคทางการเงินและการเมืองเพื่อเอาชนะหรือหลีกเลี่ยงอุปสรรคเหล่านี้
อุปสรรคสำคัญ 1: ราคาแบตเตอรี่

ต้นทุนเป็นปัจจัยหลักที่ต้องพิจารณาว่าแบตเตอรี่สามารถนำมาใช้ในการจัดเก็บพลังงานกริดได้หรือไม่ แตกต่างจากตลาดแบตเตอรี่อื่นๆ เช่น อุปกรณ์ทางคลินิก อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค รถบรรทุกไฟฟ้า ฯลฯ การใช้งานโครงข่ายไฟฟ้าต้องการบริการพลังงานสะอาดที่มีค่าใช้จ่ายต่ำกว่ามากเพื่อแข่งขันกับโรงงานผลิตเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มีราคาไม่แพง เนื่องจากการปล่อยกริดเรียกร้องให้มีการลงทุนจำนวนมาก ซึ่งบ่อยครั้งเรียกร้องให้เข้าถึงเงินทุน (เช่น การจัดหาเงินทุน) ต้นทุนทรัพยากรจึงเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการนำทรัพยากรหมุนเวียนมาใช้ และยังเป็นข้อบ่งชี้สำคัญของความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจและเทคโนโลยี สำหรับแบตเตอรี่ โดยทั่วไปต้นทุนจะขึ้นอยู่กับราคาวัสดุและช่วงการผลิต กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกามักจะกำหนดไว้ระหว่าง $100/kWh และ $150/kWh เป็นค่าใช้จ่ายด้านเงินทุนสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานกริดเชิงปฏิบัติทางการเงิน

ปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ที่มีการใช้งานมากที่สุดในการใช้งานแบบกริด แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความสามารถในการเร่งการพัฒนาในช่วงทศวรรษ 1990 เนื่องจากมีการใช้งานครั้งแรกในตลาดที่มีมูลค่าสูง ซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของลูกค้าและรถบรรทุกไฟฟ้า ในตลาดเหล่านี้ ซัพพลายเออร์แบตเตอรี่สามารถทำการตลาดผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่ที่มีการปรับปรุงน้อยกว่าและราคาสูงกว่าได้มาก เนื่องจากพวกเขาเป็นทางเลือกเดียวเท่านั้น ทำให้สามารถผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้ในขนาดและราคา ขณะเดียวกันก็เพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดอีกด้วย ดังนั้นเมื่อนำเทคโนโลยีนี้มาพิจารณาสำหรับระบบพื้นที่จัดเก็บพลังงาน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงแสดงประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งจริง ๆ ประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่นี้ขณะนี้สูงมาก โดยทั่วไปสูงถึง 95% และห่วงโซ่อุปทานได้รับการจัดตั้งขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าราคาจะถูกลง โดยเฉพาะกับการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้า ราคาของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้ลดลงอย่างมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งประกอบด้วยเซลล์แบตเตอรี่ที่ประกอบขึ้นและการจัดการและระบบรักษาความปลอดภัย ลดลงภายในช่วงที่เป็นไปได้ที่กำหนดโดยกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (ประมาณ 140 USD/kWh) คาดว่าจะลดลงต่ำกว่า 100 USD/kWh ในอนาคต ความสามารถในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในระดับสากลอยู่ที่ประมาณเกิน 700GWh ต่อปี และในปัจจุบันมีมูลค่าเกือบ 5 หมื่นล้านดอลลาร์ แม้ว่านี่จะเป็นการพัฒนาที่ยอดเยี่ยม แต่ก็ยังจำเป็นต้องมีการเยียวยาหลายประการเพื่อให้สามารถให้บริการกริดทั้งหมดและบรรลุการลดคาร์บอนในเชิงลึกได้ นอกจากนี้ ปัญหาด้านห่วงโซ่อุปทานที่ได้รับการตรวจสอบในหัวข้อถัดไปอาจเป็นอุปสรรคต่อช่วงการใช้งานของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เทคโนโลยีสมัยใหม่ของแบตเตอรี่อื่นๆ อีกหลายเทคโนโลยีเสนอบริการที่ประหยัดกว่า โดยเฉพาะในระยะเวลานานกว่า (มากกว่า 4 ชั่วโมง) แต่ก็ไม่ได้ประสบปัญหาตลาดเช่นเดียวกับ Li-ion อีกทั้งยังมีช่วงเวลาที่ยากลำบากในการโต้แย้ง

การออกแบบแบตเตอรี่สำรองจำนวนมากรวมถึงผลิตภัณฑ์ต่างๆ มีข้อได้เปรียบด้านราคาขั้นพื้นฐานเมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่หมุนเวียนใช้การออกแบบระบบที่แบ่งกำลังและกำลังที่ไม่ซ้ำกัน ระบุว่าแบตเตอรี่ทั้งสองสามารถปรับขนาดแยกจากกันได้ สิ่งนี้ทำให้ความสามารถด้านพื้นที่จัดเก็บพลังงานมีการเติบโตในราคาที่เหมาะสม ทำให้แบตเตอรี่ดังกล่าวมีการแข่งขันด้านต้นทุนมากขึ้นในระยะเวลาที่นานขึ้น ในทางกลับกัน ระบบปิด เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะจับคู่พลังงานและพลังงาน ทำให้ต้นทุนของหน่วยเก็บพลังงานเป็นเกณฑ์คงที่อย่างสมเหตุสมผล แม้ว่าค่าใช้จ่ายในระยะยาวจะเป็นปัจจัยที่ต้องพิจารณาน้อยกว่าเมื่อเทียบกับค่าใช้จ่ายล่วงหน้า แต่รูปแบบเปิดของแบตเตอรี่แบบไหล (RFB) หรือแบตเตอรี่แบบอากาศโลหะ (MAB) ยังช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในระยะยาวด้วยการอนุญาตให้มีการบำรุงรักษาส่วนประกอบตามเป้าหมายอีกด้วย เราสามารถเติมหรือเปลี่ยนได้ทันทีด้วยอิเล็กโทรไลต์ (ส่วนประกอบของแบตเตอรี่ที่เสื่อมสภาพเร็วที่สุด) ในขณะที่ระบบปิดทั่วไป เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน จำเป็นต้องปรับปรุงหรือเปลี่ยนชุดแบตเตอรี่ทั้งหมด ซึ่งก่อให้เกิดของเสียจำนวนหนึ่ง ท้ายที่สุดแล้ว ยังมีแบตเตอรี่เพิ่มเติมที่ใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีราคาต่ำกว่าและมีเนื้อหาสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในอนาคตได้

แม้ว่าจะมีคุณประโยชน์โดยธรรมชาติเหล่านี้ แต่โซลูชันการจัดเก็บพลังงานที่เกิดขึ้นก็ยังทำได้ยากด้วยเหตุผลหลายประการ ในตอนแรก แม้ว่ารูปแบบที่เหมาะสมที่สุดของกริดแบบลดคาร์บอนอย่างล้ำลึกจะรวมบริการจัดเก็บแบตเตอรี่ต่างๆ ไว้ด้วยกัน แต่สถานการณ์นี้กลับไม่ได้เกิดขึ้นจากข้อเท็จจริงที่มีอยู่มากนัก เนื่องจากนวัตกรรมแบตเตอรี่ใหม่ล่าสุดเหล่านี้มีความคุ้มค่าจริงๆ สำหรับการใช้งานในระดับกริดและยังไม่สามารถเข้าสู่ตลาดที่มีมูลค่าสูงกว่าได้ จึงไม่ชัดเจนว่าจะลดราคาและเพิ่มประสิทธิภาพอย่างไรเพื่อให้สามารถแข่งขันกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้ เมื่อความต้องการเกิดขึ้นในที่สุด บริการจัดเก็บพลังงานระยะยาวหรือการเปลี่ยนสิ่งอำนวยความสะดวกการผลิตเชื้อเพลิงฟอสซิลสามารถทำได้ด้วยต้นทุนที่ลดลง

การทำให้ปัญหาไก่กับไข่แย่ลงเป็นปริศนาที่คล้ายกันอีกประการหนึ่ง: นวัตกรรมที่เกิดขึ้นเหล่านี้มีความเสี่ยงมากกว่าโดยธรรมชาติ สิ่งนี้ทำให้พวกเขาไม่สะดุดตากับหัวหน้าโครงการ ผู้สนับสนุน หรือผู้ผลิตที่ตัดสินใจรายอื่น ทำให้เทคโนโลยีสมัยใหม่เหล่านี้ไม่ค่อยได้รับการยอมรับและแสดงให้เห็นมากนัก รวมถึงผลลัพธ์ที่คิดอยู่เสมอว่ามีความเสี่ยง จากอุปสรรคเหล่านี้ งานจำนวนมากที่เสนอให้ใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่ของแบตเตอรี่ที่เกิดขึ้นใหม่เหล่านี้ต้องต่อสู้เพื่อปกป้องเงินทุนด้วยการลงทุนทางการเงินของบริษัท การเงินงาน และอื่นๆ ปัญหาเหล่านี้อาจไม่ได้รับการแก้ไขโดยภาคเอกชนเพียงลำพัง และการปฏิบัติของรัฐบาลกลางอาจลดอันตรายทางเทคโนโลยี และยังลดราคาของการแก้ไขพื้นที่จัดเก็บพลังงานที่เกิดขึ้นซึ่งเป็นเพียงที่สะดุดตาในโครงข่ายไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังอาจนำไปสู่การลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อย่างลึกซึ้ง โดยทั่วไปแล้ว การสาธิตขนาดใหญ่จะต้องได้รับการทดสอบและยั่งยืนด้วยการจัดซื้อจัดจ้างที่ตรงไปตรงมา วิธีหนึ่งในการบรรลุผลสำเร็จนี้คือการจัดหาเงินทุนจากรัฐบาลกลางเพื่อนำเสนอธุรกิจ ดังที่เคยทำไว้ก่อนหน้านี้กับ American Recovery และ Reinvestment Act ปัจจุบัน แผนกพลังงานของสหรัฐอเมริกาจัดหาเงินทุนจำนวนมากสำหรับโครงการพื้นที่จัดเก็บพลังงานสาธิต อย่างไรก็ตาม ในอดีตที่ผ่านมา เงินทุนนี้ได้มอบให้กับห้องปฏิบัติการวิจัยระดับชาติของสหรัฐอเมริกา ไม่ใช่การชักชวนจากสาธารณะ ซึ่งอาจนำมาซึ่งภาคเอกชนและอาจเร่งความก้าวหน้าด้วย นอกจากนี้ รัฐบาลสหรัฐฯ ยังสามารถพัฒนาโปรแกรมพิเศษสำหรับการนำเสนอการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าจากโครงข่าย ซึ่งแสดงให้เห็นความสำเร็จในโครงการพัฒนาระยะเริ่มต้นหลายโครงการ ความต้องการนี้ได้รับการตอบสนองเมื่อเร็วๆ นี้โดยโครงการศึกษาวิจัยขั้นสูงของหน่วยงานด้านพลังงาน (ARPA-E) ของแผนกพลังงานของสหรัฐฯ เพื่อความก้าวหน้าที่สำคัญในเทคโนโลยีพลังงานที่ยังไม่ได้ใช้ที่เป็นไปได้ ในทำนองเดียวกัน สำนักงานสาธิตพลังงานสะอาดแห่งสหรัฐอเมริกาก็เป็นอีกก้าวหนึ่งในทิศทางที่ดีที่สุด: บริษัทก่อตั้งขึ้นในปี 2564 โดยมีเป้าหมายเพื่อแสดงโครงการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ (มูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์) และยังทำงานร่วมกับภาคเอกชนเพื่อเร่งการนำเทคโนโลยีสมัยใหม่มาใช้และปรับใช้เทคโนโลยีพลังงานสะอาดที่ทันสมัยอีกด้วย

เทคโนโลยีมีอยู่ในปัจจุบันซึ่งสามารถนำไปสู่การลดคาร์บอนของสนามพลังงานได้ อย่างไรก็ตาม มีความกังวลเกี่ยวกับความสามารถในการสร้างและปรับใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่เหล่านี้ได้อย่างรวดเร็วและคุ้มค่า ซึ่งเป็นงานที่ยังไม่มีในปัจจุบัน ด้วยสิ่งจูงใจที่เหมาะสม การปฏิบัติของรัฐบาลสามารถช่วยให้บรรลุผลสำเร็จและเร่งผลลัพธ์ที่ต้องการได้ นอกจากนี้ วิธีการและขั้นตอนที่หลากหลายสามารถช่วยเอาชนะอุปสรรคบางประการได้หากใช้อย่างชาญฉลาดและรวดเร็ว แม้จะมีแนวทางดังกล่าว แต่ต้องใช้เวลาตลอดจนการเข้าถึงสาธารณะและการลงทุนพิเศษก็เป็นสิ่งสำคัญ