Hvorfor der sker dårlige ting med Clean-Energy Startups

Nye teknologier til lagring af strøm fra vind- og solparker vil være nøglen til en fremtid med ren energi. Men Aquion Energys nylige konkurs viser markedsudfordringen ved at få det til at ske. Ved

• James Temple arkiv side

19. juni 2017

Daniel Zender

Med alle mål, der normalt betyder noget, burde Aquion Energy have haft succes.

Opstarten, som solgte store batterier til vedvarende projekter og elnet, blev grundlagt af Jay Whitacre, en materialevidenskabsprofessor ved Carnegie Mellon, som tidligere udviklede batterier til Mars-rovere hos NASA. Det hævede næsten 200 millioner dollars fra prominente investorer, herunder Bill Gates, og venturekapitalister hos Kleiner Perkins og Shell. Måske vigtigst af alt, kom virksomheden ind på markedet med en klar bevidsthed om tidligere fejltrin fra batteristartups. Det tog besvær at undgå brugen af ​​sjældne materialer. Den var afhængig af genbrugt produktionsudstyr. Og den identificerede nichemarkeder, hvor den kunne få fodfæste.

Denne historie var en del af vores juli 2017-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Men den 8. marts, efter at have undladt at rejse yderligere finansiering, Aquion indgivet for konkursbeskyttelse, skar 80 procent af dets personale og stoppede produktionen. Det var den seneste af flere snubler for venture-støttede storage-startups. EnerVault, som udviklede det, der er kendt som flow-batterier, satte sig selv til salg, efter at det ikke lykkedes at finde yderligere investorer i 2015. Senere samme år afskedigede flydende metal-batteristartup Ambri en fjerdedel af sine medarbejdere. Omkring samme tid gik LightSail Energy, som kæmpede for at udvikle teknologi til at lagre energi som trykluft i kulfibertanke, til at sælge sine beholdere til naturgasleverandører. Tilsammen har disse kampe svigtet håbet om fremkomsten af ​​overkommelig og praktisk netopbevaring når som helst snart.

Og det er et problem. Uden billige måder at opbevare overskydende energi fra intermitterende kilder som vind og sol, er der begrænsninger for, hvor meget disse vedvarende energikilder kan bidrage til nettets samlede elproduktion – og i forlængelse heraf, hvor meget vi kan reducere drivhusgassen emissioner, der driver klimaændringerne. Der er allerede dage, hvor californiske solfarme er nødt til at lukke ned, fordi de er generere mere strøm end nettet kan bruge på et bestemt tidspunkt. Og alligevel mangler systemet stadig at køre nok backupanlæg til fossilt brændsel til imødekomme den samlede efterspørgsel når solen dykker ned bag skyer.

For et år siden, MIT Technology Review rangeret Aquion nummer fem på sin liste over 50 smarteste virksomheder. Det er svært at tyde detaljerne om, hvad der gik galt, da konkursansøgningen byder på få yderligere detaljer. Whitacre afviste anmodninger om at tale, indtil en auktion er afsluttet, men han gjorde det klart, at han håber, at virksomheden eller teknologien kan fortsætte i en eller anden form efter det tidspunkt.

Hvad der er klart er, at på trods af det tvingende behov for bedre netlagringsteknologi, står enhver startup i dag over for flere skræmmende realiteter. For det første er det langsomt udviklende marked for avanceret netlagring stadig ikke stort, til dels fordi teknologierne er umodne og dyre. For det andet, og vigtigere på kort sigt, er prisen på eksisterende teknologi i form af lithium-ion-batterier faldet langt hurtigere end forventet, hvilket har indsnævret de lovede fordele ved nye tilgange som Aquions.

Det er stadig enhvers væddemål, hvilken avanceret netlagringsteknologi eller kombination af forskellige tilgange, der i sidste ende kan fortrænge lithium-ion-batterier.

Hold ikke vejret for de ting, der kommer efter lithium-ion, siger Ilan Gur, stiftende direktør for Cyclotron Road-programmet for energiiværksættere, som tidligere var med til at stifte et batterifirma, der blev opkøbt af Bosch. Vi er meget mere tilbøjelige til at køre på lithium-ion-omkostningskurven i endnu et par årtier.

Efterhånden er det et velkendt fænomen inden for ren energi. Virksomheder skal foretage en massiv forhåndsinvestering for at udvikle ny hardware og opskalere produktion, alt imens de jagter bevægelige pris- og ydeevnemål, efterhånden som eksisterende teknologier forbedres. Stillet over for sådanne udfordringer er det forsvindende få, der lykkes.

Faren i dette tilfælde er, at mange iagttagere mener, at lithium-ion ikke er den rigtige teknologi til fuldskala baseload-netlagring, fordi der synes at være grænser for, hvor billig og langtidsholdbar teknologien nogensinde kan blive. Alligevel er dens succes frost over et allerede køligt investeringsmarked for teknologier, der måske kun er minimalt bedre i dag, men som kan have et langt større potentiale til at transformere energisystemet i det lange løb.

Hvordan kan vi understøtte sådanne teknologier længe nok til at nå dertil?

Ristet brød

Hvornår MIT Technology Review første gang skrev om Aquion, i 2012, sagde virksomheden, at det håbede at fremstille sine batterier for mindre end $300 pr. kilowatt-times kapacitet. Teknologien parrede en saltvandselektrolyt med en manganoxidkatode og en kulstofbaseret anode. Prisen placerede produktet mellem low-end bly-syre-batterier og dyrere lithium-ion-teknologi. Men en stor del af virksomhedens pitch var, at batterierne holdt meget længere og klarede sig bedre i de tunge op- og afladningscyklusser, der er forbundet med elnettet. Det lovede at sænke levetidsomkostningerne for systemet.

Det er uklart, hvor Aquions prissætning stod på tidspunktet for deres konkursansøgning, men lithium-ion-batterier faldt selv under tærsklen på 300 $ pr. kilowatt-time sidste år, ifølge Bloomberg New Energy Finance . Specifikt faldt prisen med næsten det halve på kun to år og nåede 273 USD i 2016, da verdensomspændende produktion steg op for at imødekomme den voksende efterspørgsel efter telefoner, elbiler og solenergi backup-systemer. Og priserne på lithium-ion-batterier vil sandsynligvis fortsætte med at falde. Bloomberg projekter de vil falde til $109 pr. kilowatt-time i 2025 og $73 i 2030.

Donald Sadoway, en materialeforsker ved MIT og medstifter af Ambri, er skeptisk over, at sådanne estimater afspejler de samlede omkostninger for lithium-ion-lagringssystemer i netskala. Han argumenterer også for, at fremtidige fremskrivninger fra Bloomberg New Energy Finance er urealistiske, og bemærker, at 2030-estimatet ser ud til at dykke under råmaterialeomkostningerne. Men uanset hvad, så har det pludselige prisfald allerede haft en enorm ringvirkning på lagermarkedet, siger han. Når lithium-ion kommer ud med disse dristige påstande, får det investorerne til at holde pause, siger Sadoway. De kigger og siger: 'Wow, I er toast'.

Ting gennemgået

• Aquion Energys ansøgning om kapitel 11-konkurs 8. marts 2017

I mellemtiden har kunder, der overvejer et lagersystem til flere millioner dollar, kun lidt incitament til at satse på en ny og mere risikabel teknologi. Lithium-ion-batterier opfylder allerede mange af de specifikke behov hos storforbrugskunder og tilbyder et pålideligt produkt fra stabile udbydere, siger John Zahurancik, formand for energilagringsafdelingen af ​​AES, en kraftprojektudvikler, der i stigende grad fokuserer på batterisystemer. Da forsyningsselskaber i Californien blev tvunget til hurtigt at erstatte et naturgasopbevaringssted efter en større lækage i 2015 valgte de tre separate lithium-ion-systemer, samlet af AES og Tesla. Vi ser det som en teknologi, der er her, nu og klar, siger Zahurancik.

Opladning forude

Men der er gode grunde til at afdække vores batterisatsninger, siger Jessika Trancik, lektor i energistudier ved MIT. Så meget som priserne er faldet, er lithium-ion-batterier stadig ikke billige nok til at tjene større roller i nettet. Og det er ikke klart, om de når dertil, siger hun.

Prissætningen er også mere kompliceret end hvad en enkelt kilowatt-time fanger. Den mere sigende metrisk er dollars pr. kilowatt-time pr. cyklus, et tal, der ville afspejle levetidsomkostningerne for systemet. Og det får os til et stort problem for lithium-ion: Disse batterier kan falme hurtigt, som enhver smartphone-ejer ved. Det gør dem mindre end ideelle til de belastninger af baseload-lageret, der kræves for at balancere den voksende del af intermitterende kilder som vind og sol i nettet.

Det er stadig nogens væddemål, hvilken netlagringsteknologi eller kombination af dem, der i sidste ende kan fortrænge lithium-ion-batterier. Udover avancerede batterimuligheder er der svinghjul, trykluft, brint brændselsceller , el-køretøj-til-net-systemer og endda energilagrende klimaanlæg . (At pumpe vand op ad en bakke og lade det løbe ned senere forbliver langt den største lagringsteknologi.) Men alle disse teknologier lider under betydelige mangler, og alle vil sandsynligvis kræve dybe vedvarende investeringer for at videreudvikle dem, teste, om de virkelig er levedygtige , og gøre dem konkurrencedygtige.

Spørgsmålet er, hvor sådanne investeringer kommer fra. Trump-administrationen har taget skridt til at afvikle det føderale finansieringsprogram for ren-energi startups, og venturekapitalinvesteringer til sådanne teknologier er faldet næsten 30 procent siden 2011, fra 7,5 milliarder dollar til 5,2 milliarder dollar, ifølge en nylig rapport fra Brookings Institution .

Den gode nyhed er, at markedet for store lagersystemer udvides, efterhånden som der bygges flere vind- og solenergiprojekter, og efterhånden som fabrikker ser ud til at skære omkostningerne under spidsbelastningstider. Og økonomien ved netlagring bliver mere gunstig, efterhånden som yderligere vedvarende energi kommer online, og flere aldrende fossile brændselsanlæg lukker ned, siger Severin Borenstein, en energiøkonom ved University of California, Berkeley. Efterhånden som vi udruller mere intermitterende vedvarende energi, bliver lageret mere værdifuldt, siger han.

Frygten er dog, at markedsmekanismerne alene ikke fungerer hurtigt nok i betragtning af det tempo, hvormed verden skal reducere emissionerne for at undgå de største trusler fra klimaændringer. Et værktøj, der kan fremskynde skiftet, er smart offentlig politik. Kulstofafgifter, eller cap-and-trade-programmer som dem, der er på plads i Californien, New York og andre stater, øger omkostningerne ved at bruge fossile brændselsanlæg og øger incitamenterne til at tilføje flere vedvarende energikilder og lager til nettet. Der er mere direkte måder, hvorpå regeringen også kan støtte sektoren, såsom Californiens krav om, at statslige forsyningsselskaber tilføjer mere end 1,3 gigawatt lager til nettet ved udgangen af ​​dette årti, eller føderale tilskuds- og låneprogrammer til lovende startups.

Men i sidste ende kæmper spirende lagringsteknologier mod kræfter, der er indlejret dybt i kapitalismens kerne. Markederne konsolideres omkring dominerende teknologier og virksomheder. Det kræver ofte et radikalt fremskridt at ryste op i den gamle orden, og i energisektoren kommer de ikke ofte.

skjule