日本用低價蓄電池促進可再生能源普及

2020/12/07


  可再生能源走向普及的關鍵是研究如何提高商用蓄電池的成本競爭力。陸續有研究團隊開發出使用廉價的鈉和鉛來實現高性能的技術。這將成為日本2050年實現溫室氣體凈零排放不可缺少的技術。如果使用可再生能源比向電力企業買電更便宜,將會極大地推動可再生能源普及。

     

  由於天氣因素,光伏和風力的發電量會出現很大波動,發出來的電需要臨時儲存到蓄電池裏,根據需求調節傳送給電網的電量。

    

  鋰電池使用鋰和鈷等稀有材料,因此價格昂貴。解決辦法之一就是使用廉價的替代材料開發高性能電池。

    

東京理科大學教授駒場慎一的研究室開展鈉離子電池的研究

       

  東京理科大學教授駒場慎一等人開發出了蓄電能力超過鋰電池的「鈉離子電池」。地球上存在豐富的鈉,如果能投入實際應用,預計可比鋰電池降低成本1~2成。

   

  儘管鈉離子電池被視為新一代電池的重點候選對象,但缺點是蓄電量不夠大,設備往往比較笨重。駒場教授等人通過在負極所用的碳上形成無數的細小孔洞,把蓄電量比以往提高了14%。駒場教授表示「由於充電速度快,如果性能進一步提升,也許就能全面普及」。

    
  古河電氣工業和古河電池開發出了新技術,使汽車一直使用的鉛蓄電池的性能大幅提升。這項技術名為「雙極性型(Bipolar)」,以往的電池分開生産正負極,然後再組裝起來,而新技術則把正極和負極分別安裝到基板的正反兩面,從而可以一體化生産。電池體積只有原來的一半,卻具有同樣的性能。      

   

  使用這種技術的電池將在2021年度開始試驗供貨。鉛原本就比較便宜,而且還減少了用量。預計導入費用不到鋰電池的一半。

    

  由於鋰電池會發熱,因此需要使用空調進行溫度管理,設置鋰電池時要留出一定間隔。而鉛蓄電池就沒有這一問題,設置時不受場所限制。

    

  美國特斯拉正考慮利用純電動汽車(EV)的技術,在儲電領域也實現破壞性低價。通過改換鋰電池的材料及自主生産,特斯拉準備把生産成本削減6成左右。在9月的經營説明會上,首席執行官(CEO)伊隆·馬斯克表示「每千瓦時的成本將比目前削減56%」。

            


          

  特斯拉將減少正極上的稀有金屬鈷的使用量,更多地使用鎳。生産工藝也進行刷新,降低生産成本。首先面向汽車實現量産,然後再推廣到蓄電用途上。

       

  根據美國調查公司Lux Research的預測,在北美地區,蓄電池的市場規模到2035年將達到2019年的25倍,在中國和歐洲也將分別達到11倍。日本與南韓市場加起來預計增長6倍。該公司的主管人員認為「光伏發電系統的設置成本相對較高,蓄電池的設置也落後」。

      

   

  和中美兩國相比,日本廠商的規模小,難以發揮量産優勢,另外存在中間保證金較高等流通結構的問題。今後在努力削減這些成本的同時,還要進行研發以降低可再生能源發電設備的成本。

   

  目標是「每千瓦時2.3萬日元」

        

  光伏和風力發電的成本正在大幅下降,即便加上蓄電池,可能也會比從電力企業買電便宜。人們開始考慮相當於盈虧分界線的「平價儲電(Storage Parity)」問題。

   

  根據日本經濟産業省的測算,如果蓄電池的壽命是15年,每千瓦時達到6萬日元(約合人民幣3778.6元)的話,就能達到平價儲電的水準。如果降到新能源與産業技術綜合開發機構(NEDO)提出的2.3萬日元(約合人民幣1448.5元)的目標水準,就能大大提升價格競爭力。

          

  鋰電池的導入成本在逐年下降,但估計日本國內仍達到每千瓦時十幾萬日元。主要原因就是日本的光伏和風力發電沒有走向普及,尚未達到總發電量的一成,遠遠落後於英德等歐洲國家。

    

  如果與蓄電池組合起來能獲得經濟效益,大規模引進風力和光伏發電的積極性就會提高。估計還會有家庭在房頂設置光伏面板來節省電費支出。

      

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