Altı grafikle bataryaların yükselişi

• Batarya talebi, ülkeler ve sektörler arasında yayılan benimseme domino etkisi ile büyüyor; RMI, bu akımın küresel fosil yakıt talebinin yarısını hızla azaltmaya katkı sağlayabileceğini düşünüyor
• Satışlar 30 yıl boyunca her 2-3 yılda bir ikiye katlandı ve ortalama büyüme oranı %33 oldu; elektrikli araçların yaygınlaşmasının hızlandığı son 10 yılda bu oran yaklaşık %40 seviyesine yaklaştı
• Son 30 yılda batarya maliyetleri %99 düştü ve en iyi hücrelerin enerji yoğunluğu 5 kat arttı; böylece yaygınlaşmanın yeniden fiyat düşüşü ve performans iyileşmesini tetiklediği bir yapı oluştu
• Maliyet düşüşü ve yoğunluk artışı, tüketici elektroniğinden iki ve üç tekerlekli araçlara, ardından otomobillere uzandı; sıradaki dönüşüm alanları kamyonlar ve batarya depolama sistemleri, sonrasında ise denizcilik ve havacılık olabilir
• RMI, 2030'da en iyi batarya yoğunluğunu 600~800Wh/kg, maliyeti kWh başına 32~54 dolar, yıllık satışları ise 5.5~8TWh olarak öngörüyor; ancak daha hızlı dönüşüm için sürekli çaba gerektiğini vurguluyor

---

Batarya talebi neden S-eğrisi izliyor?

• Batarya talebi, ülkeden ülkeye ve sektörden sektöre yayılan benimseme domino etkisi sayesinde artıyor
• RMI'nin X-Change: Batteries raporu, bataryaların küresel fosil yakıt talebinin yarısını hızla kademeli olarak azaltabileceğini ve ulaşım ile elektrik sektöründeki emisyon düşüşlerinde kritik rol oynayabileceğini belirtiyor
• Satışlar, yıkıcı yeni teknolojilerin büyümesinde sık görülen S-eğrisi boyunca artıyor
  • 30 yıl boyunca satışlar her 2-3 yılda bir ikiye katlandı
  • Ortalama büyüme oranı %33 oldu
  • Elektrikli araçların yaygınlaşmasının ivmelendiği son 10 yılda büyüme oranı yaklaşık %40'a yaklaştı

Maliyet düşüşü performans iyileşmesini hızlandırıyor

• Batarya yaygınlığı arttıkça maliyetler sert biçimde düşüyor; batarya kalitesinin temel göstergelerinden biri olan enerji yoğunluğu ise istikrarlı şekilde yükseliyor
• Son 30 yılda batarya maliyetleri %99 düştü, en iyi hücrelerin enerji yoğunluğu ise 5 kat arttı
• Modüler teknolojilerde sık görüldüğü gibi, daha fazla batarya devreye alındıkça fiyatlar düşüyor ve düşen fiyatlar da daha fazla kurulum ve kullanımı teşvik ediyor
  • Kurulu miktar her ikiye katlandığında batarya maliyetleri %19 düşüyor
  • Aynı koşullarda enerji yoğunluğu %7 iyileşiyor
• Maliyet düşüşü ile yoğunluk artışı birlikte değerlendirildiğinde, bataryalar en hızlı gelişen temiz enerji teknolojileri arasında yer alıyor

Sektörden sektöre ilerleyen batarya domino etkisi

• Maliyetler düştükçe ve enerji yoğunluğu arttıkça bataryaların uygulanabileceği pazarlar sırayla açılıyor
• Bir pazar bataryalı elektrikli çözümlere geçtiğinde, ölçek büyümesi ve teknolojik ilerleme bir sonraki pazarın dönüşüm koşullarını oluşturuyor; buna batarya domino etkisi deniyor
• Batarya teknolojisi önce tüketici elektroniğinde dönüm noktasına ulaştı, ardından iki ve üç tekerlekli araçlara ve otomobillere yayıldı
• Bir sonraki aşamada kamyonlar ve batarya depolama sistemlerinin gelmesi kuvvetle muhtemel
• 2030 itibarıyla denizcilik ve havacılıkta da bataryalar pazar payı elde edebilir

Mevcut tahminlerin kaçırdığı büyüme hızı

• RMI, bataryalardaki büyüme ve gelişim hızının bugünkü uzlaşıya dayalı tahminlerden çok daha yüksek olacağını düşünüyor
• Küçük modüler teknolojiler için iki temel deneyim kuralı geçerli
  • Hızlı maliyet düşüşü yaşayan üstün teknolojiler üssel büyüme eğilimi gösterir
  • Pek çok analist başlangıç aşamasında bu büyümeyi gözden kaçırır
• Bataryalar da bunun istisnası değil; modelleme yapanlar batarya talebini sürekli düşük tahmin etti
• Son yıllardaki birçok batarya tahmini fiilen doğrusal büyüme varsaydı; ancak gerçek satışlar bu tahminleri sürekli aştı ve analistler öngörülerini tekrar tekrar yukarı yönlü revize etti
• RMI'ye göre doğrusal düşünme, yüzeyde temkinli görünse de gerçekte hatalı

2030 görünümü ve dönüşümün itici güçleri

• Önümüzdeki 7 yılda batarya yaygınlaşmasını hızlandıran etkenlerin daha da güçlenmesi bekleniyor
  • Maliyetler düşmeye devam edecek
  • Politika desteği artmayı sürdürecek
  • Ekonomik bloklar arasındaki rekabet yukarı yönlü rekabeti teşvik edecek
• Batarya benimsenmesinin önünde engeller olsa da, insan zekâsı, iradesi ve sermayesinin daha hızlı ölçekte büyüdüğü varsayımı öne çıkıyor
• RMI, yavaş benimseme senaryolarını güvenilir bulmuyor ve geleceği iki şekilde modelliyor: hızlı veya daha hızlı
• 2030 tahminleri şöyle
  • En iyi batarya yoğunluğu: 600~800Wh/kg
  • Maliyet: kWh başına 32~54 dolar
  • Batarya satışları: yılda 5.5~8TWh
• Alt sınır olan “hızlı” senaryo, BNEF'in Net Zero senaryosuyla benzer bir çizgide; daha hızlı S-eğrisi senaryosu ise bunun da ötesine geçiyor

Fosil yakıt talebini azaltmada bataryaların rolü

• Fosil yakıtları hızla kademeli olarak azaltmanın en iyi stratejisi, fosil yakıt talebini düşüren teknolojilerin devreye alınmasını hızlandırmak
• Bataryalar, karayolu ulaşımında 86EJ'lik fosil yakıtın yerini alma yolunda ilerliyor
  • Bu sektörün mevcut emisyonu yılda 6GtCO2
• Denizcilik ve havacılıkta ise ek olarak 23EJ'lik fosil yakıt talebi risk altına girebilir
  • Buna karşılık gelen emisyon yılda 1.6GtCO2
• Elektrik sektöründe bataryalar, güneş ve rüzgârın doğal ritmini elektrik talebinin zamanlamasıyla eşleştirerek ek olarak 175EJ'lik fosil yakıt talebi azaltımını mümkün kılıyor
  • Buna karşılık gelen emisyon neredeyse yılda 15GtCO2
• Batarya büyümesi hızlı olsa da bunun otomatik olarak yeterli olacağı anlamına gelmiyor; şirketlerin, hükümetlerin, araştırmacıların ve iklim aktivistlerinin sürekli ve örgütlü çabası gerekli
• Motivasyon ister düşük fiyatlar, ister jeopolitik avantajlar, ister iklim olsun; hızlı dönüşümü daha da hızlandırmak hayati önem taşıyor
• Raporun tamamı X-Change: Batteries adresinden indirilebilir

[GN⁺]

Hacker News görüşleri

• Genel olarak cesaret verici ve özellikle güneş enerjisinde bataryaların rolü önemli görünüyor
  Bununla ilgili iki ilginç gösterge var

  1. Kaliforniya’nın duck curve’ü neredeyse nötr hale geldi. En yüksek talep ile güneş enerjisi üretim saatleri arasındaki uyumsuzluk, batarya kullanımıyla en doğrudan şekilde çözülebilir - https://twitter.com/baker_edmund/status/1750644294673748366
  2. Güneş enerjisi elektrik geri ödeme teşvikleri azaltıldıktan sonra Kaliforniya’da çatı üstü güneş enerjisi başvuruları büyük ölçüde düştü - https://twitter.com/thomasopeters/status/1750920941868347539 - bir kısmı birikmiş talep de olabilir, ama yenilenebilir enerjiye geçiş sürecinde eyalet politikalarının rolünü iyi gösterdiğini düşünüyorum
  • Kaliforniya şebeke ölçeğindeki bataryaların her gün nasıl “nefes aldığını” burada görebilmek harika: https://www.caiso.com/TodaysOutlook/Pages/supply.html#sectio...
    Dün deşarj hızı 3GW’a, şarj hızı 4GW’a kadar çıktı. Fazla güneş enerjisinin tamamını kullanacak dönüşümü hızla zorluyorlar ve bugünkü tahmini tepe 25GW olduğu için daha gidilecek yol var, ama mevcut üretimin yerini alma hızı ve ölçeği şaşırtıcı. Temiz hava harika, güneşe teşekkürler
  • Eğer utility-scale güneş enerjisi konut tipi çatı üstü güneşten çok daha düşük maliyetliyse, toplumun geneli açısından eyalet politikalarının konut tipinden ziyade utility-scale çözümleri teşvik etmesi daha iyi olmaz mı? Utility-scale batarya kurulumları da aynı şekilde çok daha ucuz olacaktır
  • Eyalet politikaları tüm yeşil devrimin anahtarı. Ülkeler teşvik vermeseydi bu değişim mümkün olmazdı
    Enerji üretim-tüketim döngüsünün tamamı yerleşip herkes buna bağımlı hale geldiğinde, o zaman teşvikleri kaldırmak güvenli olur. Bu, hareket halindeki bir otobüsün lastiklerini değiştirmeye benziyor; birilerinin yeni lastik ve jantların, yanında giden destek kamyonunun, ekstra yakıtın ve yeni lastik indirimlerinin maliyetini üstlenmesi gerekiyordu. Lastik değişimi bittiğinde otobüs artık destek olmadan da yoluna devam edebilir
  • O duck curve tweet’i dürüst değil. Tweet’teki eğri, net yükün en düşük olduğu günün eğrisi. Net yük, gerçek yük veya tüketimden yenilenebilir enerji üretiminin çıkarılmasıyla elde edilir
    2023’te net yükün en düşük olduğu günü seçerseniz, neredeyse her şey güneşten karşılanıyormuş gibi görünebilir. Ama bu, tweet’te ima edildiği gibi Kaliforniya’nın her gün sabah 10’dan öğleden sonra 4’e kadar tamamen güneş enerjisiyle çalıştığı anlamına gelmez. Bugün Pasifik Standart Saati ile 11:56 itibarıyla güneş enerjisinin payı yaklaşık %51. Kaliforniya şebekesinde yeterince olumlu şey var; yalan söylemeye gerek yok
    Kendiniz kontrol edebilirsiniz: https://www.gridstatus.io/live/caiso
  • Güneş enerjisi elektrik geri ödeme teşvikleri azaltıldıktan sonra Kaliforniya’da çatı üstü güneş enerjisi başvurularının büyük ölçüde düşmesi, insanların ucuz Çin yapımı güneş hücrelerinin 5-10 yıl içinde bozulduğunu ve elektrik fiyatları çok yüksek değilse kurmaya değmediğini de fark etmesinden kaynaklanıyor

• Fiyat açısından bakıldığında, önde gelen üreticiler zaten elektrikli araçların ekonomik olarak üstün sayıldığı eşiğin altındaki fiyatlardan satış yapıyor: https://www.nextbigfuture.com/2024/01/ev-lfp-battery-price-w...
  Çin’deki son fiyat savaşı bunun kanıtı

  • Elektrikli araçların ekonomik olarak üstün hale geldiği noktaya, her yerde kullanılabilen ve ucuz şarj altyapısı maliyeti dahil edilmiyor gibi görünüyor. Bu hâlâ birçok insan için bir engel
    Örneğin arabayı gece boyunca şarj etmek için 110V uzatma kablosunu blok boyunca aşağı sarkıtamazsınız ve garajlı bir ev satın almanın maliyeti, yakıt tasarrufundan çok daha yüksektir
  • Bağlantı verilen yazıya [1] göre CATL, 173Ah VDA standardını tanıtıyor. Bu, uzunluğu 148mm, genişliği 26.5mm, yüksekliği 91mm olan dikdörtgen bir hücre için Alman standardı
    Üreticilerin, tedarik edebildikleri hücre boyutlarına göre paket tasarladıklarını varsayıyorum. 4680 gibi silindirik hücrelerden prizmatik veya pouch hücrelere geçiş olduğunu sanıyordum, ama 1 metre uzunluğundaki BYD hücrelerine ne olduğunu merak ediyorum: https://pushevs.com/2020/05/26/byd-blade-prismatic-battery-c...
    [1] https://cnevpost.com/2024/01/17/battery-price-war-catl-byd-c...
  • “Tesla’nın 6 ay içinde LFP batarya maliyetini 800 dolar düşürüp, yaklaşık 18 ay içinde bir 800 dolar daha düşüreceği” söyleniyor, peki şu anda LiFePO4 kullanan bir modeli var mı?
  • Tüketiciler neden hâlâ bu fiyatları hissetmiyor?

• Grafikler ve analizler harika ama eksik bulduğum iki nokta var

  1. Enerji yoğunluğu grafiğine karşılaştırma için benzin enerji yoğunluğu da eklense iyi olurdu. Çok daha yüksek ve ekstrapolasyon riskli olsa da, yazıda bahsedilen çeşitli tahmin modellerine göre ne zaman yaklaşık eşitlenebileceğini görmek isterdim. Özellikle hava yolculuğundan söz edildiği için, gemi ya da uçaklarda yakıt kaynağı olabilmesi için en az ne kadar enerji yoğunluğu gerektiğini de merak ediyorum. Mevcut anlayışıma göre elektrikle çalışan ticari havacılık uygulanabilir değil
  2. S-eğrisi benimsemesinden söz ediliyor ama bu eğri sonuçta yatay bir asimptota ulaşır; sonsuza kadar yükselmez. Şu anda bu S-eğrisinin neresinde olduğumuzu ve bunun neden böyle düşünüldüğünü daha fazla analiz etmelerini isterdim. Okların sadece göğü göstermesi yerine, nerede düzleşeceğine dair tahminlerin grafikte işaretlenmesi iyi olurdu. En azından mevcut batarya teknolojisinin kimyasal sınırları gösterilebilirdi
     Fosil yakıtların yerini almak ve kirliliğiyle sera etkisini olabildiğince azaltmak istiyorum. Geçiş sürecinde şeffaflığa ve gerçekçi beklentilere ihtiyaç olduğunu düşünüyorum. Piyasada ne kadar çok bilgi olursa, hedefe doğru o kadar verimli ilerleyebiliriz. Yenilenebilir enerji üretimi ve depolamayı tartışırken bu tür soruların yanıtlarını bulmak benim için çok zor oldu; nereye bakmam gerektiğini bilmemem de bunun bir nedeni olabilir. Bu yüzden özellikle burada sormak istiyorum; bir uzmanın hızlıca yön göstermesi iyi olurdu
  • Benzinin daha yüksek enerji yoğunluğu, insanların düşündüğü kadar önemli değil
    Elektrikli araçlar benzinli araçlardan yaklaşık 4 kat daha verimli. Benzinli araçlarda enerjinin yalnızca %20'si harekete dönüşürken, elektrikli araçlarda rejeneratif frenleme vb. etkenlere göre değişse de bu oran yaklaşık %80. Bu konu önceki bir yazıda ayrıntılı ele alınmıştı: https://www.sustainabilitybynumbers.com/p/electrification-en...
  • Hava yolculuğu ifadesi tuhaftı. Uzun mesafeli uçuşların bir gün elektrikli olacağını düşünen biri var mı, bilmiyordum. En azından temel bir atılım olmadan bunun zor olduğunu düşünüyorum
    S-eğrilerini tahmin etmek zordur ve biri ne zaman denese neredeyse her zaman büyük ölçüde yanılır. Bu soruyu ele alan temiz bir makale var. Biz zaten bütün tahminleri aşmış durumdayız
    [0] https://www.inet.ox.ac.uk/files/energy_transition_paper-INET...
  • Eğer bataryalar şu anda üstel büyüme gösteriyorsa, S-eğrisinin başlarındayız demektir
  • 1 numara kesinlikle onlarca yıllık bir mesele olacaktır. Hatta onlarca yılın içinde de muhtemelen birçok on yıl sürer. Tabii büyük bir atılım olmazsa
  • Lityum bataryalar 0.5kWh/kg, dizel ise 12.7kWh/kg

• O enerji yoğunluğu grafiği biraz şaşırtıcı. 500Wh/kg sunan bir bataryayı kim satıyor? Bu daha çok araştırma prototipi seviyesine yakın. Bildiğim kadarıyla Amprius ve gamma-kükürt tarafındaki bazı ekipler bu seviyeye ulaştı ya da geçti
  Ama otomobiller ve telefonlar son 10 yıldır nikel-manganez-alüminyum-kobalt oksit ailesi katot malzemelerini kullanıyor. Yakın zamandaki büyük ölçekli gelişme ise, daha düşük maliyet ve daha uzun ömür için daha düşük yoğunluğu kabul eden LiFePO4'ün benimsenmesiydi
  Bu tahminin kendisini çürütmüyor ama enerji yoğunluğu ile pazar talebi arasında yazının kurmaya çalıştığı bağ çok ikna edici görünmüyor. Daha yüksek yoğunluklu bataryaların geliştirilmesi, yer etkili elektrikli deniz uçakları gibi belirli kullanım alanları için iyi; ancak otomobiller veya şebeke depolaması için zorunlu değil. Otomobiller zaten büyük ölçüde uygulanabilir durumda ve şebeke depolamasında maliyet görünümü ile kendi kendine deşarj oranı daha önemli

  • Amprius beklediğimden daha ileride gibi görünüyor. Araştırma prototipi değil; ticari üretim ölçeklendirmesine hazırlanıyor. Fabrika turu oldukça ilginç: https://www.youtube.com/watch?v=v_Hd4HfH1ss
  • Bunu CATL yapıyor. https://www.evlithium.com/lifepo4-battery-news/catl-condense...

• Üçüncü gerekçeye ekleyebileceğim yerel bir anekdot var
  Burada birkaç go-kart pisti var; birkaç yıl gitmemiştim ve yakın zamanda geri dönünce hepsinin elektrikli go-karta geçtiğini gördüm. Çok daha sessizler, egzoz dumanı yok ve kapalı alanda da gayet iyi çalışıyorlar

  • Maksimum torkun 0RPM'de gelmesi motor sporlarını çok daha ilginç hale getiriyor. Özellikle de benim ağır bedenimi hızlandırması sonsuza dek sürüyormuş gibi gelen zayıf 2 zamanlı motorlu ucuz kartlarla kıyaslayınca

• Yani elektrik devrimi geliyor ve bunun birçok insan ile ülke için sarsıcı olacağı söyleniyor. Güneş ve rüzgar elektriğinin maliyeti de benzer hızlarda düşüyor

  • Zaten geldi. Son 10 yıldır da buradaydı ve yenilenebilir enerji olgun bir sektör. Kömürün ekonomik uygulanabilirliğini fiilen zaten çökertti; sıradaki doğal gaz

• Grafik 2'deki “en üst düzey enerji batarya yoğunluğu vs batarya maliyeti” karşılaştırması garip görünüyor
  Bir alandaki en üst düzeyi başka bir alanın ortalamasıyla karşılaştırmak normal mi? Bu, en iyi otomobillerin 0-60mph hızlanma süresini ortalama otomobil fiyatıyla karşılaştırmak gibi; bunun gerçekten bilgi taşıyıp taşımadığından emin değilim. Aynı otomobillerin maliyetini karşılaştırmak gerekmez mi; en üst düzey olmayan araçları dahil etmemek gerekmez mi? Ben mi bir şeyi kaçırıyorum?

  • Grafik 2 gerçekten garip. 2023'te bataryalar bedavaymış gibi görünüyor
  • En iyi otomobillerin 0-60mph hızlanma sürelerini ortalama otomobil fiyatıyla karşılaştırmanın gerçekten bilgi içermediğini söylemişsin ama tüketici otomobillerinin gelişimini yakından bilirsen en üst düzey performansın yayılmasının ortalama araçlara doğru indiğini görebilirsin
    Elbette bir miktar seyrelme oluyor ama disk frenler, yakıt enjeksiyonu, mikroişlemci kontrolü gibi şeyler açıkça böyle bir seyir izledi. Bataryalarda da zamanla böyle oluyor. Bu, geleceğe göz atmanın bir yolu; biraz seyrelmeyi hesaba katmak yeterli

• Gerçekten ilginç olan şey sabit depolama sistemlerindeki muazzam büyüme. Muhtemelen en hızlı büyüyen segment bu

  • Şebeke ölçekli depolama için sabit sistemlerde Form Energy gibi mükemmel seçenekler var ve lityum kimyasının güç yoğunluğu avantajına dayanmak gerekmiyor. Önümüzdeki 6 yıl içinde bu segmentin GWh/yıl grafiğine hakim olması beni şaşırtmaz
  • Sabit bataryalarda Stem Inc.'in Microsoft olma potansiyeline sahip olduğunu düşünen var mı?

• Elektrikli araç bataryasına harcanan paranın %25’ini ev tipi güneş panellerine ayırmanın daha iyi olduğunu düşünüyorum. Arabaya büyük para harcayıp o arabaya elektrik üretecek düzeneğe görece küçük bir para bile harcamayan insanların böbürlenmesine katlanmak zor.
  Batarya için de aynı şey geçerli. Ev tipi batarya + güneş kombinasyonunun azalttığı net karbon miktarı, aile arabasına batarya koymaktan çok daha büyük. Araba günde yalnızca birkaç saat hareket ediyor ama tamamen off-grid güneş + batarya ev sistemi 24/7 karbon azaltıyor.
  Başka bir deyişle, Honda Civic içten yanmalı motorlu araç + ev güneş/batarya kombinasyonu, gerçekte elektrik üretim kapasitesi olmayan bir Tesla’dan daha fazla karbon azaltıyor. Sadece moda olan bu değil

  • Bataryalar, tamamen yenilenebilir enerjiye geçiş için gerekli bir unsur. Elektrikli araç talebi yeterince düşerse, şebeke işletmecileri ucuz bataryaları kapmak için sıraya girecek.
    Üstelik V2G/H yakın gelecekte neredeyse kesinlikle gerçeğe dönüşebilir ve elektrikli araç bataryalarının şebeke istikrarı için de kullanılmasını sağlayabilir
  • Elektrikli araç satın alma nedenim, harcayabildiğim paranın elektrikli araç sektörünü teşvik etmede daha büyük bir kaldıraç etkisi yaratacağını düşünmemdi.
    Bunun batarya üretiminin iyileştirilmesini ve maliyetlerin düşmesini sağlayacağını, etkisinin de otomotiv sektörünün çok ötesine taşacağını düşündüm. Batarya fiyatlarındaki son düşüşün, bu sürecin gerçekten işlediğine dair iyi bir kanıt olduğunu düşünüyorum. Elbette tek bir kişinin katkısının çok küçük olduğunu söylemeye bile gerek yok
  • Yerel utility ya da elektrik şirketleriyle muhatap olursanız, ev tipi güneşten gerçekten nefret ettiklerini görürsünüz. Kurulumu engellemek için kullanabilecekleri her türlü oyalama taktiğine başvuruyorlar ve bunu işe yaramaz, pahalı bir seçenek gibi gösteriyorlar
  • Ev tipi güneş, güneş enerjisi santralleri kadar verimli değil. O %25’i güneş enerjisi çiftlikleri kurmaya harcasanız daha da ileri gidebilirsiniz. Yine de ev tipi batarya santrali anlamlı bir fikir
  • Birkaç bin dolarlık güneş paneli sizin durumunuzda emisyonları daha fazla azaltabilir, ama benim durumumda hiç öyle değil. Buradaki elektrik şebekesinde gCO2/kWh değeri çok düşük

• İlgili yazı: Elektrikli araç batarya fiyatları beklenenden daha hızlı düşüyor: https://news.ycombinator.com/item?id=38304405