Kebangkitan Baterai dalam Enam Grafik

 (rmi.org)
1 poin oleh GN⁺ 2024-01-27 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • Permintaan baterai meningkat berkat efek domino adopsi yang menyebar lintas negara dan industri, dan RMI menilai arus ini dapat membantu dengan cepat memangkas setengah dari permintaan bahan bakar fosil global
  • Volume penjualan telah berlipat ganda setiap 2~3 tahun selama 30 tahun dengan tingkat pertumbuhan rata-rata 33%, dan dalam 10 tahun terakhir saat adopsi kendaraan listrik mulai meluas, angkanya mendekati 40%
  • Selama 30 tahun terakhir, biaya baterai turun 99% dan kepadatan energi sel teratas meningkat 5 kali lipat, menciptakan struktur di mana perluasan adopsi kembali mendorong penurunan harga dan peningkatan kinerja
  • Penurunan biaya dan peningkatan kepadatan telah meluas dari elektronik konsumen ke kendaraan roda dua, roda tiga, dan mobil, dengan target transisi berikutnya kemungkinan adalah truk dan penyimpanan baterai, lalu berkembang ke pelayaran dan penerbangan
  • RMI memproyeksikan pada 2030 kepadatan baterai teratas sebesar 600~800Wh/kg, biaya 32~54 dolar per kWh, dan penjualan tahunan 5.5~8TWh, serta menilai bahwa upaya berkelanjutan diperlukan untuk mempercepat transisi lebih jauh

Mengapa permintaan baterai mengikuti kurva S

  • Permintaan baterai meningkat karena efek domino adopsi yang menyebar dari satu negara ke negara lain dan dari satu sektor ke sektor lain
  • Laporan RMI X-Change: Batteries menilai bahwa baterai dapat dengan cepat menurunkan secara bertahap setengah dari permintaan bahan bakar fosil global, serta memainkan peran penting dalam pengurangan emisi di sektor transportasi dan kelistrikan
  • Volume penjualan meningkat mengikuti kurva S yang sering muncul dalam pertumbuhan teknologi baru yang disruptif
    • Selama 30 tahun, volume penjualan berlipat ganda setiap 2~3 tahun
    • Tingkat pertumbuhan rata-rata 33%
    • Dalam 10 tahun terakhir saat adopsi kendaraan listrik mulai meluas, tingkat pertumbuhan mendekati 40%

Penurunan biaya mendorong peningkatan kinerja

  • Seiring meningkatnya penyebaran baterai, biaya turun tajam, sementara kepadatan energi, indikator utama kualitas baterai, terus naik
  • Selama 30 tahun terakhir, biaya baterai turun 99% dan kepadatan energi sel teratas meningkat 5 kali lipat
  • Seperti yang sering terlihat pada teknologi modular, semakin banyak baterai dipasang, semakin rendah harganya, dan penurunan harga kembali mendorong lebih banyak pemasangan
    • Setiap kali volume pemasangan berlipat ganda, biaya baterai turun 19%
    • Dalam kondisi yang sama, kepadatan energi membaik 7%
  • Jika melihat penurunan biaya dan peningkatan kepadatan secara bersamaan, baterai termasuk teknologi energi bersih yang berkembang paling cepat

Domino baterai yang berlanjut lintas sektor

  • Dengan biaya yang makin rendah dan kepadatan energi yang makin tinggi, pasar yang dapat menerapkan baterai terbuka secara bertahap
  • Ketika satu pasar beralih ke sistem listrik berbasis baterai, perluasan skala dan peningkatan teknologi menciptakan syarat bagi transisi pasar berikutnya; struktur inilah yang disebut efek domino baterai
  • Teknologi baterai pertama kali mencapai titik balik di elektronik konsumen, lalu menyebar ke kendaraan roda dua, roda tiga, dan mobil
  • Pada tahap berikutnya, kemungkinan besar truk dan penyimpanan baterai akan menyusul
  • Pada 2030, baterai juga dapat meraih pangsa pasar di pelayaran dan penerbangan

Kecepatan pertumbuhan yang terlewat oleh proyeksi lama

  • RMI menilai laju pertumbuhan dan peningkatan baterai akan jauh lebih cepat daripada proyeksi konsensus saat ini
  • Ada dua aturan praktis yang berlaku untuk teknologi modular berskala kecil
    • Teknologi unggul yang mengalami penurunan biaya cepat cenderung tumbuh secara eksponensial
    • Banyak analis pada awalnya mudah melewatkan pertumbuhan seperti ini
  • Baterai juga bukan pengecualian, sehingga para pemodel terus-menerus meremehkan permintaan baterai
  • Dalam beberapa tahun terakhir, banyak proyeksi baterai pada dasarnya mengasumsikan pertumbuhan linear, tetapi volume penjualan aktual terus melampaui proyeksi tersebut dan para analis berulang kali merevisi naik perkiraan mereka
  • RMI menilai bahwa cara berpikir linear mungkin tampak hati-hati di permukaan, tetapi sebenarnya keliru

Prospek 2030 dan pendorong transisi

  • Dalam 7 tahun ke depan, faktor-faktor yang mendorong penyebaran baterai diperkirakan akan menjadi lebih kuat
    • Biaya akan terus turun
    • Dukungan kebijakan akan terus meningkat
    • Persaingan antarblok ekonomi akan mendorong perlombaan ke atas
  • Ada hambatan dalam adopsi baterai, tetapi penilaiannya didasarkan pada pandangan bahwa kecerdasan, kemauan, dan modal manusia sedang berkembang lebih cepat
  • RMI menilai skenario adopsi lambat sulit dipercaya, dan memodelkan masa depan hanya dalam dua versi: cepat atau lebih cepat
  • Proyeksi untuk 2030 adalah sebagai berikut
    • Kepadatan baterai teratas: 600~800Wh/kg
    • Biaya: 32~54 dolar per kWh
    • Penjualan baterai: 5.5~8TWh per tahun
  • Skenario batas bawah “cepat” sejalan dengan skenario Net Zero BNEF, sementara skenario kurva S yang lebih cepat melampaui itu

Peran baterai dalam mengurangi permintaan bahan bakar fosil

  • Strategi terbaik untuk dengan cepat mengurangi penggunaan bahan bakar fosil secara bertahap adalah mempercepat penerapan teknologi yang menurunkan permintaan bahan bakar fosil
  • Baterai berada di jalur untuk menggantikan 86EJ bahan bakar fosil di transportasi jalan raya
    • Emisi sektor tersebut saat ini adalah 6GtCO2 per tahun
  • Di pelayaran dan penerbangan, tambahan permintaan bahan bakar fosil sebesar 23EJ juga dapat terancam
    • Emisinya mencapai 1.6GtCO2 per tahun
  • Di sektor kelistrikan, baterai menyelaraskan ritme alami tenaga surya dan angin dengan waktu permintaan listrik, sehingga memungkinkan pengurangan tambahan permintaan bahan bakar fosil sebesar 175EJ
    • Emisinya hampir 15GtCO2 per tahun
  • Pertumbuhan baterai memang cepat, tetapi tidak serta-merta menjadi cukup dengan sendirinya; upaya berkelanjutan dan terorganisasi dari perusahaan, pemerintah, peneliti, dan aktivis iklim tetap diperlukan
  • Apa pun motivasinya, entah harga yang lebih rendah, keuntungan geopolitik, atau iklim, membuat transisi cepat menjadi lebih cepat adalah hal yang esensial
  • Laporan lengkap dapat diunduh di X-Change: Batteries

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2024-01-27
Opini Hacker News

  • Secara keseluruhan menggembirakan, dan khususnya peran baterai dalam tenaga surya tampaknya penting
    Terkait hal itu, ada dua metrik yang menarik

    1. Duck curve California sudah hampir netral. Ketidaksesuaian antara permintaan puncak dan jam pembangkitan tenaga surya bisa diatasi paling langsung dengan memanfaatkan baterai - https://twitter.com/baker_edmund/status/1750644294673748366
    2. Setelah kompensasi listrik tenaga surya dikurangi, permohonan pemasangan tenaga surya atap di California turun tajam - https://twitter.com/thomasopeters/status/1750920941868347539 - sebagian mungkin merupakan permintaan yang tertunda, tetapi menurut saya ini menunjukkan dengan baik peran kebijakan negara bagian dalam proses menuju energi terbarukan
    • Keren karena di sini kita bisa melihat baterai tingkat jaringan listrik California “bernapas” setiap hari: https://www.caiso.com/TodaysOutlook/Pages/supply.html#sectio...
      Kemarin laju pengosongan mencapai 3GW dan laju pengisian mencapai 4GW. Mereka mendorong cepat transisi untuk memanfaatkan semua tenaga surya yang berlebih, dan karena puncak yang diperkirakan hari ini masih 25GW, perjalanan masih panjang, tetapi kecepatan dan skala penggantian pembangkit lama sungguh mengejutkan. Udara bersih memang terbaik, terima kasih kepada matahari
    • Jika tenaga surya skala utilitas jauh lebih murah daripada tenaga surya atap rumah, dari sudut pandang masyarakat secara keseluruhan rasanya kebijakan negara bagian sebaiknya mendorong skala utilitas daripada skala residensial. Pemasangan baterai skala utilitas juga kemungkinan jauh lebih murah
    • Kebijakan negara bagian adalah inti dari seluruh revolusi hijau. Tanpa insentif dari negara-negara, perubahan seperti ini tidak mungkin terjadi
      Setelah seluruh siklus produksi dan konsumsi energi sudah terbentuk dan semua orang bergantung padanya, barulah insentif bisa dihapus dengan aman. Ini mirip mengganti ban bus yang sedang melaju: seseorang harus menanggung biaya ban dan roda baru, truk pendukung yang berjalan di samping, bahan bakar tambahan, serta diskon untuk ban baru. Setelah penggantian ban selesai, bus bisa terus melaju tanpa dukungan
    • Twit duck curve itu tidak jujur. Kurva di twit tersebut adalah kurva pada hari ketika beban bersih paling rendah. Beban bersih adalah beban atau penggunaan aktual dikurangi pembangkitan energi terbarukan
      Jika memilih hari dengan beban bersih terendah pada 2023, bisa terlihat seolah hampir semuanya dipasok oleh tenaga surya. Namun itu bukan berarti California berjalan sepenuhnya dengan tenaga surya setiap hari dari pukul 10 pagi sampai 4 sore seperti yang tersirat dalam twit tersebut. Hari ini, pada pukul 11:56 PST, porsi tenaga surya sekitar 51%. Jaringan listrik California punya cukup banyak hal bagus, jadi tidak perlu berbohong
      Bisa dicek sendiri: https://www.gridstatus.io/live/caiso
    • Fakta bahwa permohonan tenaga surya atap di California turun tajam setelah kompensasi listrik tenaga surya dikurangi juga karena orang-orang menyadari bahwa sel surya buatan China yang murah akan mati dalam 5–10 tahun, sehingga tidak layak dipasang kecuali tarif listrik sangat mahal

  • Dari sisi harga, produsen terdepan sudah menjual di bawah tingkat harga yang dianggap sebagai titik ketika mobil listrik menang secara ekonomis: https://www.nextbigfuture.com/2024/01/ev-lfp-battery-price-w...
    Perang harga terbaru di China menjadi buktinya

    • Titik ketika mobil listrik menang secara ekonomis tampaknya belum memperhitungkan biaya infrastruktur pengisian daya yang murah dan bisa dipakai di mana saja. Bagi banyak orang, ini masih menjadi hambatan
      Misalnya, Anda tidak bisa membentangkan kabel ekstensi 110V jauh sepanjang satu blok untuk mengisi daya mobil semalaman, dan biaya membeli rumah dengan garasi jauh lebih besar daripada penghematan biaya bahan bakar
    • Menurut artikel yang ditautkan[1], CATL sedang mempromosikan standar VDA 173Ah. Ini standar Jerman untuk sel persegi panjang dengan panjang 148mm, lebar 26,5mm, dan tinggi 91mm
      Saya menduga para produsen membuat pack menyesuaikan ukuran sel yang bisa mereka dapatkan. Saya kira arahnya dari sel silinder, misalnya 4680, menuju sel prismatik atau pouch, tetapi saya penasaran apa yang terjadi dengan sel BYD sepanjang 1 meter: https://pushevs.com/2020/05/26/byd-blade-prismatic-battery-c...
      [1] https://cnevpost.com/2024/01/17/battery-price-war-catl-byd-c...
    • Katanya “Tesla memangkas biaya baterai LFP sebesar 800 dolar dalam 6 bulan, lalu memangkas 800 dolar lagi dalam sekitar 18 bulan”; apakah ada model yang sekarang memakai LiFePO4?
    • Mengapa konsumen belum merasakan harga ini?

  • Grafik dan analisisnya bagus, tetapi ada dua hal yang terasa kurang

    1. Saya berharap grafik kepadatan energi juga memasukkan kepadatan energi bensin sebagai pembanding. Nilainya jauh lebih tinggi, dan meski ekstrapolasi berisiko, saya ingin melihat kira-kira kapan baterai bisa menyamainya berdasarkan berbagai model prediksi yang disebutkan dalam tulisan. Terutama karena perjalanan udara disebutkan, saya juga penasaran berapa kepadatan energi minimum yang dibutuhkan agar bisa menjadi sumber bahan bakar kapal atau pesawat. Sejauh pemahaman saya saat ini, penerbangan komersial bertenaga listrik tidak layak diwujudkan
    2. Tulisan menyebut adopsi kurva-S, tetapi kurva itu pada akhirnya mencapai asimtot horizontal, bukan naik selamanya. Saya berharap ada analisis lebih lanjut tentang di bagian mana dari kurva-S kita berada sekarang, dan mengapa dilihat demikian. Alih-alih panah hanya menunjuk ke langit, sebaiknya grafik menampilkan perkiraan di mana kurva itu akan mendatar. Setidaknya bisa ditampilkan batas kimiawi berdasarkan teknologi baterai saat ini
      Saya ingin bahan bakar fosil digantikan dan polusi serta efek rumah kaca dikurangi semaksimal mungkin. Dalam proses transisi, menurut saya dibutuhkan transparansi dan ekspektasi yang realistis. Semakin banyak informasi di pasar, semakin efisien kita bisa bergerak menuju tujuan. Saat membahas pembangkitan dan penyimpanan energi terbarukan, sangat sulit menemukan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan seperti ini, dan sebagian penyebabnya mungkin ketidaktahuan saya tentang harus mencari ke mana. Karena itu saya terutama ingin bertanya di sini, dan berharap ada pakar yang bisa memberi arahan dengan cepat
    • Kepadatan energi bensin yang lebih tinggi tidak sepenting yang dipikirkan orang
      Mobil listrik sekitar 4 kali lebih efisien daripada mobil bensin. Pada mobil bensin, hanya 20% energi yang diubah menjadi gerak, sedangkan pada mobil listrik sekitar 80%, meski bervariasi tergantung pengereman regeneratif dan faktor lain. Hal ini dibahas lebih rinci dalam tulisan sebelumnya: https://www.sustainabilitybynumbers.com/p/electrification-en...
    • Penyebutan perjalanan udara terasa aneh. Saya tidak tahu ada orang yang berpikir penerbangan jarak jauh suatu hari akan terelektrifikasi. Setidaknya menurut saya itu sulit tanpa terobosan fundamental
      Kurva-S sulit diprediksi, dan hampir setiap kali seseorang mencobanya, hasilnya meleset jauh. Ada makalah yang rapi membahas pertanyaan ini. Kita sudah melampaui semua prediksi
      [0] https://www.inet.ox.ac.uk/files/energy_transition_paper-INET...
    • Jika baterai saat ini tumbuh secara eksponensial, berarti kita berada di bagian awal kurva-S
    • Untuk poin nomor 1, jelas skalanya beberapa dekade. Bahkan di antara beberapa dekade itu, mungkin butuh banyak dekade. Itu jika tidak ada terobosan besar
    • Baterai litium adalah 0,5kWh/kg, sementara diesel 12,7kWh/kg

  • Grafik kepadatan energi itu agak mengejutkan. Siapa yang menjual baterai dengan 500Wh/kg? Itu lebih mendekati angka prototipe riset. Setahu saya, Amprius dan orang-orang di bidang gamma-sulfur sudah mencapai atau melampaui level itu
    Namun mobil dan ponsel selama 10 tahun terakhir memakai bahan katoda keluarga oksida nikel-mangan-aluminium-kobalt. Perkembangan besar belakangan ini justru adopsi LiFePO4, yang menerima kepadatan lebih rendah demi biaya lebih rendah dan umur pakai lebih panjang
    Ini tidak membantah prediksi itu sendiri, tetapi hubungan yang ingin digambarkan tulisan antara kepadatan energi dan permintaan pasar tampak kurang meyakinkan. Pengembangan baterai berkepadatan lebih tinggi bagus untuk penggunaan tertentu seperti pesawat amfibi listrik efek permukaan, tetapi tidak esensial untuk mobil atau penyimpanan jaringan listrik. Mobil pada dasarnya sudah layak, sementara untuk penyimpanan jaringan listrik, prospek biaya dan tingkat self-discharge lebih penting

  • Ada anekdot lokal yang bisa ditambahkan pada bukti ketiga
    Di sini ada beberapa arena gokart, dan setelah beberapa tahun tidak ke sana, baru-baru ini saya lihat semuanya sudah berubah menjadi gokart listrik. Jauh lebih senyap, tidak ada asap knalpot, dan juga bekerja dengan baik di dalam ruangan

    • Torsi maksimum pada 0RPM membuat motorsport jauh lebih menarik. Terutama dibandingkan kart murah bermesin 2-tak lemah yang butuh waktu sangat lama untuk mempercepat tubuh saya yang berat

  • Karena itu saya bilang revolusi listrik sedang datang dan banyak orang serta negara akan terkejut. Biaya listrik dari surya dan angin juga turun dengan laju serupa

    • Itu sudah datang. Sudah berlangsung selama 10 tahun terakhir, dan energi terbarukan adalah industri yang matang. Ia sudah secara efektif meruntuhkan keekonomian batu bara, dan berikutnya adalah gas alam

  • Perbandingan “kepadatan baterai energi tertinggi vs biaya baterai” pada grafik 2 terlihat aneh
    Apakah lazim membandingkan yang tertinggi di satu bidang dengan rata-rata di bidang lain? Seperti membandingkan waktu akselerasi 0-60mph mobil terbaik dengan harga rata-rata mobil; saya tidak tahu apakah ada informasi nyata di situ. Seharusnya biaya mobil yang sama yang dibandingkan, bukan memasukkan mobil yang bukan kelas tertinggi, kan? Apa yang saya lewatkan?

    • Grafik 2 memang aneh. Pada 2023 baterai terlihat seolah-olah gratis
    • Anda mengatakan perbandingan waktu akselerasi 0-60mph mobil terbaik dengan harga rata-rata mobil tampaknya tidak memuat informasi nyata, tetapi jika memahami secara rinci perkembangan mobil konsumen, kita bisa melihat bahwa penyebaran performa kelas atas cenderung turun ke kendaraan rata-rata
      Tentu saja ada tingkat pengenceran tertentu, tetapi hal-hal seperti rem cakram, injeksi bahan bakar, dan kontrol mikroprosesor jelas menunjukkan pola itu. Pada baterai pun hal seperti ini terjadi seiring waktu. Ini cara mengintip masa depan, lalu tinggal mengoreksi sedikit pengencerannya

  • Yang benar-benar menarik adalah pertumbuhan luar biasa penyimpanan stasioner. Mungkin ini segmen yang tumbuh paling cepat

    • Untuk sistem stasioner penyimpanan skala jaringan listrik, ada opsi bagus seperti Form Energy, dan tidak perlu bergantung pada keunggulan kepadatan daya kimia litium. Saya tidak akan terkejut jika dalam 6 tahun ke depan segmen ini mendominasi grafik GWh/tahun
    • Apakah ada yang melihat Stem Inc. berpotensi menjadi Microsoft-nya baterai stasioner?

  • Menurut saya, lebih baik menyisihkan 25% dari uang yang dipakai untuk baterai kendaraan listrik dan menggunakannya untuk panel surya rumah tangga. Sulit rasanya menahan kesombongan orang-orang yang mau mengeluarkan uang besar untuk mobil, tetapi bahkan tidak mau mengeluarkan uang yang relatif kecil untuk fasilitas yang akan menghasilkan listrik bagi mobil itu
    Hal yang sama berlaku untuk baterai. Pengurangan karbon bersih dari baterai rumah tangga + surya jauh lebih besar daripada memasang baterai pada mobil keluarga. Mobil hanya berjalan beberapa jam sehari, tetapi sistem rumah surya+baterai yang sepenuhnya off-grid mengurangi karbon 24/7
    Dengan kata lain, kombinasi mobil bermesin pembakaran dalam Honda Civic + surya/baterai rumah mengurangi lebih banyak karbon daripada Tesla yang tidak memiliki kemampuan produksi listrik nyata. Hanya saja itu tidak sedang tren

    • Baterai adalah elemen yang diperlukan untuk beralih ke energi terbarukan murni. Jika permintaan kendaraan listrik turun cukup rendah, operator jaringan listrik akan antre untuk menyerap baterai murah
      Selain itu, V2G/H hampir pasti akan menjadi kenyataan dalam waktu dekat, dan akan membuat baterai kendaraan listrik juga digunakan untuk stabilisasi jaringan listrik
    • Alasan saya membeli kendaraan listrik adalah karena saya menilai uang yang bisa saya belanjakan akan memberi efek pengungkit yang lebih besar untuk mendorong bisnis kendaraan listrik
      Saya pikir bisnis itu akan mendorong peningkatan produksi baterai dan penurunan biaya, dan efek rambatannya akan melampaui industri otomotif. Penurunan harga baterai baru-baru ini saya lihat sebagai bukti kuat bahwa proses ini benar-benar bekerja. Tentu saja, tak perlu dikatakan bahwa kontribusi satu individu sangat kecil
    • Jika berurusan dengan utilitas lokal atau perusahaan listrik, mereka benar-benar membenci surya rumah tangga. Mereka menggunakan segala taktik penundaan yang bisa dilakukan untuk menghalangi pemasangan, dan membuatnya tampak seperti opsi yang tidak berguna dan mahal
    • Surya rumah tangga tidak seefisien pembangkit listrik tenaga surya. Jika 25% itu dipakai untuk membangun ladang surya, hasilnya bisa lebih maju. Namun, pembangkit listrik baterai rumah tangga memang masuk akal
    • Panel surya senilai ribuan dolar mungkin bisa lebih mengurangi emisi dalam kasus Anda, tetapi dalam kasus saya sama sekali tidak. Jaringan listrik di sini memiliki gCO2/kWh yang sangat rendah

  • Tulisan terkait: Harga baterai kendaraan listrik turun lebih cepat dari perkiraan: https://news.ycombinator.com/item?id=38304405