6つのチャートで見るバッテリーの台頭
(rmi.org)- バッテリー需要は、国や産業を越えて広がる採用のドミノ効果によって拡大しており、RMIはこの流れが世界の化石燃料需要の半分を急速に削減することに貢献し得ると見ている
- 販売量は30年にわたり2〜3年ごとに倍増し、平均成長率は33%、EVの普及が本格化した直近10年では約**40%**に近かった
- 過去30年間でバッテリーコストは99%低下し、上位セルのエネルギー密度は5倍に高まり、普及拡大が再び価格低下と性能改善を呼ぶ構造が生まれた
- コスト低下と密度改善は、コンシューマー向け電子機器から二輪・三輪車、自動車へと続き、次の転換対象はトラックとバッテリー蓄電システム、その後は海運と航空へ広がる可能性がある
- RMIは2030年の上位バッテリー密度を600〜800Wh/kg、コストをkWhあたり32〜54ドル、年間販売量を5.5〜8TWhと予測しており、速い移行をさらに前倒しするには継続的な努力が必要だと見ている
バッテリー需要がSカーブに乗る理由
- バッテリー需要は、国から国へ、部門から部門へと広がる採用のドミノ効果によって増加している
- RMIのレポート X-Change: Batteries は、バッテリーが世界の化石燃料需要の半分を急速に段階的削減し、輸送と電力部門の排出削減に重要な役割を果たし得ると見ている
- 販売量は、破壊的な新技術の成長でよく見られるSカーブに沿って増えている
- 30年にわたり販売量は2〜3年ごとに倍増
- 平均成長率は33%
- EV普及が本格化した直近10年では、成長率は約40%に近い
コスト低下が性能改善を押し上げる
- バッテリーの普及量が増えるにつれてコストは急落し、バッテリー品質の重要指標であるエネルギー密度は着実に上昇している
- 過去30年間でバッテリーコストは**99%**低下し、上位セルのエネルギー密度は5倍に高まった
- モジュール型技術でよく見られるように、より多くのバッテリーを導入するほど価格が下がり、価格低下がさらに多くの導入を促す
- 導入量が倍増するたびに、バッテリーコストは19%低下
- 同じ条件でエネルギー密度は7%改善
- コスト低下と密度向上を合わせて見ると、バッテリーは最も速く改善しているクリーンエネルギー技術の1つに入る
部門別に連なるバッテリーのドミノ
- コストが下がりエネルギー密度が高まることで、バッテリーを適用できる市場が順次開かれている
- 1つの市場がバッテリー電動方式へ移行すると、規模拡大と技術改善が次の市場の移行条件を作る構造がバッテリーのドミノ効果である
- バッテリー技術はまずコンシューマー向け電子機器で転換点を迎え、その後、二輪・三輪車と自動車へ広がった
- 次の段階では、トラックとバッテリー蓄電システムが続く可能性が高い
- 2030年には、海運と航空でもバッテリーが市場シェアを獲得し得る
既存予測が見逃した成長速度
- RMIは、バッテリーの成長と改善の速度が現在のコンセンサス予測よりはるかに速いと見ている
- 小型モジュール型技術には2つの経験則が当てはまる
- 急速なコスト低下を経験する優れた技術は指数関数的に成長する傾向がある
- 多くの分析者は初期段階ではこうした成長を見逃しやすい
- バッテリーも例外ではなく、モデラーたちはバッテリー需要を継続的に過小評価してきた
- 近年の多くのバッテリー予測は事実上、線形成長を前提としていたが、実際の販売量はこうした予測を上回り続け、分析者たちは予測値を繰り返し上方修正した
- RMIは、線形的思考は表面的には慎重に見えるかもしれないが、実際には誤っていると見ている
2030年予測と移行の原動力
- 今後7年間で、バッテリー普及を押し上げる要因はさらに強まると見られる
- コストは引き続き低下
- 政策支援は引き続き増加
- 経済圏間の競争は上向きの競争を促進
- バッテリー採用には障壁があるが、人間の知恵と意志、資本がより速く拡大しているという判断が根底にある
- RMIは、遅い採用シナリオは信頼しにくいと見ており、未来を速いまたはさらに速いの2つでモデル化している
- 2030年の予測値は次のとおり
- 上位バッテリー密度: 600〜800Wh/kg
- コスト: kWhあたり32〜54ドル
- バッテリー販売量: 年間5.5〜8TWh
- 下限である「速い」シナリオはBNEFのNet Zeroシナリオと同じ流れであり、さらに速いSカーブのシナリオはそれを上回る
化石燃料需要を減らすバッテリーの役割
- 化石燃料を急速に段階的削減する最善の戦略は、化石燃料需要を減らす技術の導入を加速することだ
- バッテリーは道路輸送で86EJの化石燃料を代替する道筋にある
- 同部門の現在の排出量は年間6GtCO2
- 海運と航空では、さらに23EJの化石燃料需要がリスクにさらされ得る
- 同排出量は年間1.6GtCO2
- 電力部門では、バッテリーが太陽光と風力の自然なリズムを電力需要の時間帯に合わせ、さらに175EJの化石燃料需要削減を可能にする
- 同排出量はほぼ年間15GtCO2
- バッテリーの成長は速いが、自動的に十分な水準に達するわけではなく、企業・政府・研究者・気候活動家による継続的で組織的な努力が引き続き必要だ
- 動機が低価格であれ地政学的な利点であれ気候であれ、速い移行をさらに速くすることが不可欠である
- レポート全文は X-Change: Batteries で入手できる
1件のコメント
Hacker Newsの意見
全体として勇気づけられる内容で、特に太陽光におけるバッテリーの役割が重要に見える
関連して興味深い指標が2つある
昨日は放電速度が3GW、充電速度が4GWまで上がった。余剰の太陽光をすべて活用する転換を急速に推し進めていて、今日の予想ピークは25GWなのでまだ道のりはあるが、既存の発電を置き換える速度と規模は驚くべきものだ。きれいな空気は最高だし、太陽に感謝
エネルギーの生産・消費サイクル全体が定着し、皆がそこに依存するようになれば、その時点でインセンティブをなくしても安全だ。走っているバスのタイヤを交換するのに似ていて、誰かが新しいタイヤとホイール、横を走る支援トラック、追加燃料、新タイヤの割引費用を負担する必要があった。タイヤ交換が終われば、バスは支援なしでも走り続けられる
2023年に純負荷が最も低かった日を選べば、ほぼすべてが太陽光で賄われたように見えることがある。だがツイートのように、カリフォルニアが毎日午前10時から午後4時まで全部太陽光で動いているという意味ではない。今日の太平洋標準時午前11:56時点では、太陽光の比率は約51%だ。カリフォルニアの送電網には十分よい点が多いのだから、わざわざ嘘をつく必要はない
自分で確認できる: https://www.gridstatus.io/live/caiso
価格面では、先行メーカーはすでに、EVが経済性で勝つと考えられていた基準より低い価格で販売している: https://www.nextbigfuture.com/2024/01/ev-lfp-battery-price-w...
最近の中国の価格戦争がその証拠だ
例えば、夜通し車を充電するために110Vの延長コードを街区の下まで長く引き回すわけにはいかないし、ガレージ付きの家を買う費用は燃料費の節約分をはるかに上回る
メーカー各社は、入手できるセルサイズに合わせてパックを作っているのだと推測する。円筒形セル、例えば4680から角形またはパウチセルへ向かう流れだと思っていたが、長さ1メートルのBYDセルはどうなったのか気になる: https://pushevs.com/2020/05/26/byd-blade-prismatic-battery-c...
[1] https://cnevpost.com/2024/01/17/battery-price-war-catl-byd-c...
チャートと分析は素晴らしいが、2点だけ惜しい
化石燃料を置き換え、汚染と温室効果をできるだけ減らしたい。移行の過程には透明性と現実的な期待が必要だと思う。市場に情報が多いほど、目標に向かってより効率的に動ける。再生可能エネルギーの発電と貯蔵を議論するとき、こうした疑問への答えを見つけるのはとても難しかったし、どこを見ればよいのか分からない自分の無知も一因だろう。だから特にここで聞きたいし、専門家が素早く方向性を示してくれるとうれしい
EVはガソリン車より約4倍効率的だ。ガソリン車ではエネルギーの20%しか運動に変換されず、EVは回生ブレーキなどによって差はあるが約80%だ。この点は以前の記事で詳しく扱った: https://www.sustainabilitybynumbers.com/p/electrification-en...
S字曲線は予測が難しく、誰かが試みるたびにほぼ必ず大きく外れる。この問いを扱った分かりやすい論文がある。われわれはすでにすべての予測を上回っている
[0] https://www.inet.ox.ac.uk/files/energy_transition_paper-INET...
そのエネルギー密度チャートは少し驚きだ。500Wh/kgを詰め込めるバッテリーを誰が売っているのか？それは研究用プロトタイプの数値に近い。Ampriusとガンマ硫黄系の人たちがその水準に達した、あるいは超えたとは聞いている
しかし自動車と携帯電話は、この10年、ニッケル・マンガン・アルミニウム・コバルト酸化物系の正極材を使ってきた。最近の大規模な開発は、より低コストで長寿命にするため、密度の低さを受け入れるLiFePO4の導入だった
これが予測そのものを否定するわけではないが、エネルギー密度と市場需要の間に記事が描こうとしているつながりは、あまり説得力があるようには見えない。より高密度のバッテリー開発は、地面効果の電動水上機のような特定用途には良いが、自動車や電力網ストレージには必須ではない。自動車はすでに概ね実現可能で、電力網ストレージではコスト見通しと自己放電率のほうが重要だ
3つ目の根拠に付け加えられる地域の逸話がある
ここにはゴーカート場がいくつかあるのだが、数年行かないうちに最近見てみると、すべて電動ゴーカートに変わっていた。ずっと静かで排気ガスもなく、屋内でもうまく動く
だから電気革命が来ており、多くの人や国が衝撃を受けるだろうと言っている。太陽光と風力の電力コストも同じようなペースで下がっている
チャート2の「最上位エネルギーバッテリー密度 vs バッテリーコスト」の比較はおかしく見える
ある分野の最上位を別の分野の平均と比較するのは一般的なのか？最上位の自動車の0-60mph加速時間と平均的な自動車価格を比較するようなもので、実際の情報が含まれているのか分からない。同じ自動車群のコストを比較すべきで、最上位ではない車を含めるべきではないのでは？自分は何を見落としているのだろう？
もちろんある程度は薄まるが、ディスクブレーキ、燃料噴射、マイクロプロセッサ制御のようなものは、明らかにその流れを示していた。バッテリーでも時間とともに同じことが起きる。未来を垣間見る方法であり、多少の希薄化を補正すればよい
本当に興味深いのは、定置型ストレージの驚異的な成長だ。おそらく最も急速に成長している部門だと思う
EVバッテリーに使うお金の25%を切り出して、家庭用ソーラーパネルに使ったほうがよいと思う。車には大金を使うのに、その車のために電気を作る設備には比較的少額すら使わない人たちの得意げな態度には耐えがたい。
バッテリーも同じ。家庭用バッテリー＋太陽光が削減する純炭素量は、ファミリーカーにバッテリーを載せるよりずっと大きい。車は1日に数時間しか走らないが、完全オフグリッドの太陽光＋バッテリー家庭システムは24時間365日、炭素を削減する。
言い換えれば、Honda Civicの内燃機関車＋自宅の太陽光/バッテリーという組み合わせは、実際の発電能力を持たないTeslaより多くの炭素を削減する。ただ、それが流行ではないだけだ。
そのうえ、V2G/Hは近い将来ほぼ確実に現実になる可能性が高く、EVバッテリーが送電網の安定化にも使われるようになるだろう。
その事業がバッテリー生産の改善とコスト低下を促し、その波及効果は自動車産業をはるかに超えると思った。最近のバッテリー価格の下落は、このプロセスが実際に機能していることを示す良い証拠だと思う。もちろん、個人1人の貢献がごく小さいことは言うまでもない。
関連記事: EVバッテリー価格は予想より速く下落中: https://news.ycombinator.com/item?id=38304405