- Die Batterienachfrage wächst durch einen Adoptions-Dominoeffekt, der sich über Länder und Branchen hinweg ausbreitet; RMI geht davon aus, dass dieser Trend dazu beitragen kann, die weltweite Nachfrage nach fossilen Brennstoffen rasch um die Hälfte zu senken
- Die Verkaufszahlen haben sich über 30 Jahre hinweg alle 2 bis 3 Jahre verdoppelt, bei einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 33 %; in den vergangenen zehn Jahren, in denen sich Elektrofahrzeuge ernsthaft verbreitet haben, lag sie bei annähernd 40 %
- In den vergangenen 30 Jahren sind die Batteriekosten um 99 % gesunken, während sich die Energiedichte der besten Zellen verfünffacht hat, wodurch ein Kreislauf entstanden ist, in dem eine breitere Verbreitung erneut Preisrückgänge und Leistungsverbesserungen auslöst
- Sinkende Kosten und höhere Dichte führten von der Unterhaltungselektronik über Zwei- und Dreiräder zu Autos; die nächsten Umstellungsfelder dürften Lkw und Batteriespeicher sein, später möglicherweise auch Schifffahrt und Luftfahrt
- RMI prognostiziert für 2030 eine Spitzen-Energiedichte von 600~800Wh/kg, Kosten von 32~54 US-Dollar pro kWh und ein jährliches Verkaufsvolumen von 5.5~8TWh und sieht weiterhin anhaltende Anstrengungen als notwendig an, um den schnellen Wandel noch weiter zu beschleunigen
Warum die Batterienachfrage einer S-Kurve folgt
- Die Batterienachfrage steigt durch einen Adoptions-Dominoeffekt, der sich von Land zu Land und von Sektor zu Sektor ausbreitet
- Der RMI-Bericht X-Change: Batteries geht davon aus, dass Batterien dazu beitragen können, die weltweite Nachfrage nach fossilen Brennstoffen rasch schrittweise um die Hälfte zu senken, und bei der Emissionsminderung in den Bereichen Verkehr und Strom eine wichtige Rolle spielen können
- Die Verkaufszahlen steigen entlang einer S-Kurve, wie sie häufig beim Wachstum disruptiver neuer Technologien zu beobachten ist
- Über 30 Jahre hinweg haben sich die Verkäufe alle 2 bis 3 Jahre verdoppelt
- Die durchschnittliche Wachstumsrate lag bei 33 %
- In den vergangenen zehn Jahren, in denen sich Elektrofahrzeuge deutlich verbreitet haben, lag die Wachstumsrate bei nahezu 40 %
Sinkende Kosten treiben Leistungsverbesserungen an
- Mit der zunehmenden Verbreitung von Batterien sind die Kosten stark gefallen, während die Energiedichte als zentrale Kennzahl der Batteriequalität stetig gestiegen ist
- In den vergangenen 30 Jahren sind die Batteriekosten um 99 % gesunken, und die Energiedichte der besten Zellen hat sich verfünffacht
- Wie bei modularen Technologien häufig zu beobachten, sinken die Preise, je mehr Batterien eingesetzt werden, und fallende Preise fördern wiederum noch mehr Einsatz
- Bei jeder Verdopplung der installierten Menge sinken die Batteriekosten um 19 %
- Unter denselben Bedingungen verbessert sich die Energiedichte um 7 %
- Betrachtet man sinkende Kosten und steigende Dichte gemeinsam, gehören Batterien zu den sich am schnellsten verbessernden Clean-Energy-Technologien
Der Batterie-Dominoeffekt über verschiedene Sektoren hinweg
- Mit sinkenden Kosten und steigender Energiedichte öffnen sich nacheinander Märkte, in denen Batterien eingesetzt werden können
- Wenn ein Markt auf batterieelektrische Lösungen umstellt, schaffen Skaleneffekte und technologische Verbesserungen die Voraussetzungen für den Übergang im nächsten Markt; das ist der Batterie-Dominoeffekt
- Die Batterietechnologie erreichte ihren ersten Wendepunkt in der Unterhaltungselektronik und breitete sich danach auf Zwei- und Dreiräder sowie Autos aus
- Im nächsten Schritt dürften Lkw und Batteriespeicher folgen
- Bis 2030 könnten Batterien auch in Schifffahrt und Luftfahrt Marktanteile gewinnen
Die Wachstumsgeschwindigkeit, die frühere Prognosen verfehlt haben
- RMI geht davon aus, dass das Wachstum von Batterien und das Tempo ihrer Verbesserung deutlich höher sein werden als in den aktuellen Konsensprognosen angenommen
- Für kleine modulare Technologien gelten zwei Faustregeln
- Überlegene Technologien mit schnell sinkenden Kosten neigen zu exponentiellem Wachstum
- Viele Analysten übersehen ein solches Wachstum in der Anfangsphase leicht
- Batterien sind hier keine Ausnahme, und Modellierer haben die Batterienachfrage immer wieder unterschätzt
- In den vergangenen Jahren gingen viele Batterieprognosen faktisch von linearem Wachstum aus, doch die tatsächlichen Verkaufszahlen lagen fortlaufend über diesen Erwartungen, und Analysten mussten ihre Prognosen wiederholt nach oben korrigieren
- RMI hält lineares Denken für oberflächlich vorsichtig, in Wirklichkeit aber für falsch
Ausblick auf 2030 und die Treiber des Wandels
- In den kommenden sieben Jahren dürften die Faktoren, die die Verbreitung von Batterien vorantreiben, noch stärker werden
- Die Kosten werden weiter sinken
- Die politische Unterstützung wird weiter zunehmen
- Der Wettbewerb zwischen Wirtschaftsräumen wird einen Wettlauf nach oben fördern
- Zwar gibt es Hürden für die Batterieadoption, doch die Einschätzung beruht darauf, dass menschliche Kreativität, Entschlossenheit und Kapital noch schneller zunehmen
- RMI hält langsame Adoptionsszenarien für wenig glaubwürdig und modelliert die Zukunft in zwei Varianten: schnell oder noch schneller
- Die Prognosewerte für 2030 lauten wie folgt
- Spitzen-Energiedichte: 600~800Wh/kg
- Kosten: 32~54 US-Dollar pro kWh
- Batterieverkäufe: 5.5~8TWh pro Jahr
- Das untere Ende, das Szenario „schnell“, entspricht einer Entwicklung wie im Net-Zero-Szenario von BNEF; das schnellere S-Kurven-Szenario liegt darüber
Die Rolle von Batterien bei der Senkung der Nachfrage nach fossilen Brennstoffen
- Die beste Strategie, um fossile Brennstoffe rasch schrittweise zurückzudrängen, besteht darin, den Einsatz von Technologien zur Senkung der Nachfrage nach fossilen Brennstoffen zu beschleunigen
- Batterien befinden sich im Straßenverkehr auf einem Pfad, der 86EJ an fossilen Brennstoffen ersetzen kann
- Die aktuellen Emissionen dieses Sektors liegen bei 6GtCO2 pro Jahr
- In der Schifffahrt und Luftfahrt könnten zusätzlich 23EJ an Nachfrage nach fossilen Brennstoffen unter Druck geraten
- Die entsprechenden Emissionen liegen bei 1.6GtCO2 pro Jahr
- Im Stromsektor helfen Batterien dabei, den natürlichen Rhythmus von Sonne und Wind mit den Zeiten des Strombedarfs abzugleichen, und ermöglichen zusätzlich eine Verringerung der Nachfrage nach fossilen Brennstoffen um 175EJ
- Die entsprechenden Emissionen liegen bei fast 15GtCO2 pro Jahr
- Das Wachstum von Batterien ist schnell, wird aber nicht automatisch ausreichen; es braucht weiterhin anhaltende und koordinierte Anstrengungen von Unternehmen, Regierungen, Forschenden und Klimaaktivisten
- Ob die Motivation nun in niedrigeren Preisen, geopolitischen Vorteilen oder dem Klima liegt: Es ist entscheidend, den schnellen Wandel noch weiter zu beschleunigen
- Der vollständige Bericht ist unter X-Change: Batteries verfügbar
1 Kommentare
Hacker-News-Kommentare
Insgesamt ermutigend, und besonders die Rolle von Batterien bei Solarenergie scheint wichtig zu sein
Dazu gibt es zwei interessante Kennzahlen
Gestern stieg die Entladeleistung auf 3 GW und die Ladeleistung auf 4 GW. Der Umstieg, bei dem sämtliche überschüssige Solarenergie genutzt wird, wird schnell vorangetrieben, und da der erwartete Peak heute bei 25 GW liegt, ist noch ein Stück Weg zu gehen. Aber Tempo und Größenordnung, mit denen bestehende Erzeugung ersetzt wird, sind erstaunlich. Saubere Luft ist großartig, und Dank an die Sonne
Wenn der gesamte Zyklus aus Energieproduktion und -verbrauch etabliert ist und alle davon abhängen, kann man die Anreize sicher abschaffen. Es ist ein bisschen so, als würde man die Reifen eines fahrenden Busses wechseln: Irgendjemand musste für neue Reifen und Räder, einen daneben fahrenden Support-Truck, zusätzlichen Treibstoff und den Rabatt auf die neuen Reifen zahlen. Sobald der Reifenwechsel abgeschlossen ist, kann der Bus auch ohne Unterstützung weiterfahren
Wenn man den Tag mit der niedrigsten Nettolast im Jahr 2023 auswählt, kann es so aussehen, als sei fast alles durch Solarenergie gedeckt worden. Das bedeutet aber nicht, dass Kalifornien, wie der Tweet suggeriert, jeden Tag von 10 bis 16 Uhr vollständig mit Solarstrom läuft. Heute um 11:56 Uhr PST lag der Solaranteil bei etwa 51 %. Am kalifornischen Stromnetz gibt es genug Gutes, man muss also nicht lügen
Man kann es selbst nachprüfen: https://www.gridstatus.io/live/caiso
Preislich verkaufen die führenden Hersteller bereits unterhalb des Preisniveaus, bei dem Elektroautos als wirtschaftlich überlegen galten: https://www.nextbigfuture.com/2024/01/ev-lfp-battery-price-w...
Der jüngste Preiskrieg in China ist der Beleg dafür
Zum Beispiel kann man nicht einfach ein 110-V-Verlängerungskabel die Straße hinunterlegen, um das Auto über Nacht zu laden, und die Kosten für ein Haus mit Garage sind deutlich höher als die Einsparungen bei den Kraftstoffkosten
Ich vermute, dass Hersteller Packs entsprechend den verfügbaren Zellgrößen bauen. Ich dachte, der Trend gehe von zylindrischen Zellen, etwa 4680, zu prismatischen oder Pouch-Zellen, aber ich frage mich, was aus der 1 Meter langen BYD-Zelle geworden ist: https://pushevs.com/2020/05/26/byd-blade-prismatic-battery-c...
[1] https://cnevpost.com/2024/01/17/battery-price-war-catl-byd-c...
Die Charts und die Analyse sind hervorragend, aber zwei Dinge fehlen mir
Ich möchte fossile Brennstoffe ersetzen und Verschmutzung sowie den Treibhauseffekt so weit wie möglich verringern. Für die Umstellung braucht es aus meiner Sicht Transparenz und realistische Erwartungen. Je mehr Informationen im Markt vorhanden sind, desto effizienter können wir uns auf das Ziel zubewegen. Bei Diskussionen über erneuerbare Stromerzeugung und Speicherung war es sehr schwierig, Antworten auf solche Fragen zu finden; teilweise liegt das sicher auch an meiner Unwissenheit darüber, wo ich suchen soll. Deshalb möchte ich hier besonders danach fragen und hoffe, dass Fachleute schnell eine Richtung aufzeigen können
Elektroautos sind etwa viermal so effizient wie Benzinautos. Bei Benzinautos werden nur 20 % der Energie in Bewegung umgesetzt; bei Elektroautos sind es, je nach Rekuperation und anderen Faktoren, etwa 80 %. Das wurde in einem früheren Artikel ausführlich behandelt: https://www.sustainabilitybynumbers.com/p/electrification-en...
S-Kurven sind schwer vorherzusagen, und fast jedes Mal, wenn jemand es versucht, liegt er massiv daneben. Es gibt ein sauberes Paper zu dieser Frage. Wir haben bereits alle Prognosen übertroffen
[0] https://www.inet.ox.ac.uk/files/energy_transition_paper-INET...
Dieser Energiedichte-Chart ist etwas überraschend. Wer verkauft Batterien mit 500 Wh/kg? Das klingt eher nach Werten von Forschungsprototypen. Soweit ich weiß, haben Amprius und die Leute aus dem Gamma-Schwefel-Bereich dieses Niveau erreicht oder überschritten
Autos und Smartphones haben in den letzten zehn Jahren aber Kathodenmaterialien aus der Familie der Nickel-Mangan-Aluminium-Kobalt-Oxide verwendet. Die jüngste groß angelegte Entwicklung war die Einführung von LiFePO4, bei der man zugunsten geringerer Kosten und längerer Lebensdauer eine niedrigere Energiedichte akzeptiert hat
Das widerlegt die Prognose an sich nicht, aber die Verbindung zwischen Energiedichte und Marktnachfrage, die der Artikel ziehen will, wirkt nicht besonders überzeugend. Die Entwicklung von Batterien mit höherer Dichte ist für bestimmte Anwendungen wie elektrische Bodeneffekt-Wasserflugzeuge gut, für Autos oder Netzspeicher aber nicht zwingend notwendig. Autos sind im Großen und Ganzen bereits praktikabel, und bei Netzspeichern sind Kostenprognosen und Selbstentladungsraten wichtiger
Ich habe eine lokale Anekdote, die zum dritten Punkt passt
Hier gibt es ein paar Go-Kart-Bahnen, und als ich nach ein paar Jahren kürzlich wieder dort war, waren sie alle auf Elektro-Karts umgestellt. Sie sind viel leiser, haben keine Abgase und funktionieren auch in Innenräumen gut
Deshalb sage ich, dass die elektrische Revolution kommt und viele Menschen und Länder schockieren wird. Die Kosten für Solar- und Windstrom fallen ähnlich schnell
Der Vergleich in Chart 2 „höchste Batterie-Energiedichte vs. Batteriekosten“ wirkt seltsam
Ist es üblich, die Spitzenklasse eines Bereichs mit dem Durchschnitt eines anderen zu vergleichen? Das ist, als würde man die 0-60-mph-Beschleunigungszeit der Top-Autos mit dem Durchschnittspreis von Autos vergleichen; ich weiß nicht, ob darin echte Information steckt. Man müsste doch die Kosten derselben Autos vergleichen und nicht Fahrzeuge einbeziehen, die nicht zur Spitzenklasse gehören, oder? Was übersehe ich?
Natürlich in etwas abgeschwächter Form, aber Dinge wie Scheibenbremsen, Kraftstoffeinspritzung und Mikroprozessorsteuerung haben diesen Verlauf eindeutig gezeigt. Bei Batterien passiert so etwas mit der Zeit ebenfalls. Es ist ein Blick in die Zukunft; man muss nur etwas Abschwächung herausrechnen
Wirklich interessant ist das enorme Wachstum bei stationären Speichern. Ich denke, das ist wahrscheinlich das am schnellsten wachsende Segment
Ich halte es für besser, 25 % des Geldes, das man für eine Elektroauto-Batterie ausgibt, stattdessen in Solarmodule fürs Eigenheim zu stecken. Ich finde es schwer zu ertragen, wie selbstgefällig manche Leute viel Geld fürs Auto ausgeben, aber nicht einmal vergleichsweise wenig Geld für die Anlage, die dieses Auto mit Strom versorgen würde.
Bei Batterien ist es genauso. Die Menge an Netto-CO₂, die Heimspeicher + Solar reduzieren, ist deutlich größer, als eine Batterie in ein Familienauto einzubauen. Ein Auto fährt nur ein paar Stunden am Tag, aber ein vollständig autarkes Solar- und Batteriesystem fürs Haus reduziert rund um die Uhr CO₂.
Anders gesagt: Ein Honda Civic mit Verbrennungsmotor plus Solar/Batterie zu Hause reduziert mehr CO₂ als ein Tesla ohne eigene reale Stromerzeugungskapazität. Nur ist das eben nicht der Trend.
Außerdem wird V2G/H in naher Zukunft mit hoher Wahrscheinlichkeit Realität werden und dafür sorgen, dass Elektroauto-Batterien auch zur Stabilisierung des Stromnetzes genutzt werden.
Ich dachte, dieses Geschäft würde Verbesserungen in der Batterieproduktion und Kostensenkungen vorantreiben, und die Folgewirkungen würden weit über die Autoindustrie hinausreichen. Der jüngste Rückgang der Batteriepreise ist aus meiner Sicht ein guter Beleg dafür, dass dieser Prozess tatsächlich funktioniert. Natürlich ist der Beitrag einer einzelnen Person verschwindend gering, das muss man wohl kaum sagen.
Verwandter Beitrag: Preise für Elektroauto-Batterien fallen schneller als erwartet: https://news.ycombinator.com/item?id=38304405