O armazenamento de energia tem vindo a tornar-se um tema cada vez mais importante no domínio das energias renováveis. Uma das principais considerações quando se trata de armazenamento de energia é o custo. Custo do armazenamento de energia desempenha um papel significativo na determinação da viabilidade e da adoção generalizada de tecnologias de energias renováveis.
O custo do armazenamento de energia é um aspeto crucial a considerar quando se avalia a viabilidade e a escalabilidade dos sistemas de energias renováveis. Com os avanços contínuos e as reduções de custos, o armazenamento de energia está preparado para desempenhar um papel fundamental na viabilização de um futuro energético sustentável.
Neste artigo, apresentaremos a importância dos custos de armazenamento de energia, os tipos de custos de armazenamento de energia e uma análise detalhada dos actuais custos de armazenamento de energia das baterias de lítio mais populares e, por fim, perspectivaremos o futuro desenvolvimento dos custos de armazenamento de energia.
Porque é que o custo do armazenamento de energia é importante?
O custo do armazenamento de energia é um parâmetro importante que determina a aplicação de tecnologias de armazenamento de energia e a escala do desenvolvimento industrial. O custo total do ciclo de vida de uma central de armazenamento de energia pode ser dividido em custos de instalação e custos de funcionamento.
O custo de instalação inclui principalmente o custo do sistema de armazenamento de energia, o custo da conversão de energia e o custo da construção civil, enquanto o custo de exploração inclui o custo de operação e manutenção, a recuperação do valor residual e outros custos adicionais.
Ao mesmo tempo, o custo das centrais de armazenamento de energia inclui também custos adicionais, como os custos de financiamento e as taxas de gestão do projeto. Por conseguinte, os custos elevados tornaram-se o principal fator de limitação do desenvolvimento em grande escala da armazenagem de energia.
Diferentes tipos de custos de armazenamento de energia
- Custo de armazenamento de energia da bateria de fluxo: As baterias de fluxo são uma tecnologia de armazenamento de energia relativamente nova, e os seus custos consistem principalmente em duas partes: custos de hardware e custos de manutenção. Os custos de hardware incluem equipamento como eléctrodos, membranas, bombas e tanques de armazenamento. De um modo geral, o custo total destes equipamentos representa cerca de 70%-85% do custo total do sistema. Os custos de manutenção incluem as despesas de reparação, manutenção e gestão. O custo atual das baterias de fluxo situa-se entre US$500-800/kWh.
- Custo do armazenamento de energia do ar comprimido: Armazenamento de energia por ar comprimido é uma tecnologia de armazenamento de energia relativamente madura, e o seu custo consiste principalmente em duas partes: custo do hardware e custo de operação e manutenção. Os custos de hardware incluem equipamento como compressores, tanques de armazenamento de gás, expansores e sistemas de controlo. De um modo geral, o custo do tanque de armazenamento de gás é a parte mais cara de todo o sistema. Os custos de operação e manutenção incluem o consumo de energia e a manutenção do equipamento. O custo atual dos sistemas de armazenamento de energia de ar comprimido situa-se entre US$500-1.000/kWh.
- Custo de armazenamento de energia de supercapacitores: O supercondensador é um dispositivo de armazenamento de energia de elevada densidade de potência e o seu custo é composto principalmente pelos custos de hardware, incluindo equipamento como condensadores e sistemas de controlo. Atualmente, o custo dos supercondensadores é relativamente elevado, cerca de US$1.000-2.000/kWh.
- Armazenamento de energia de iões de sódio: A investigação relevante mostra que, com base nos aspectos dos materiais do cátodo, do ânodo e dos colectores de corrente, o custo dos materiais da bateria de iões de sódio é de cerca de 370 yuan/kWh. À medida que a cadeia industrial amadurece, espera-se que os custos dos materiais diminuam ainda mais, combinados com as peças estruturais. Espera-se que o custo dos componentes eléctricos e o investimento inicial em capacidade sejam controlados a 500-700 yuan/kWh.
Custo do armazenamento de energia das baterias de iões de lítio
Os sistemas de armazenamento de energia de baterias de iões de lítio são compostos principalmente por baterias de iões de lítio, sistemas de gestão de baterias, sistemas de gestão de energia, inversores de armazenamento de energia e outro equipamento elétrico. Os cenários de aplicação final incluem centrais eléctricas, empresas de redes eléctricas, indústria e comércio, residências, etc.
Apresentamos aqui uma introdução pormenorizada do custo de armazenamento de energia das baterias de iões de lítio:
- Bateria de iões de lítio: O bateria de iões de lítio é o principal elemento de custo do armazenamento de energia. As principais matérias-primas das baterias de iões de lítio incluem materiais de eléctrodos positivos, materiais de eléctrodos negativos, electrólitos, separadores, etc., sendo os materiais de eléctrodos positivos o principal custo.
- Sistema de gestão da bateria: O PCB é o componente principal. As matérias-primas envolvidas no processo de produção do sistema de gestão da bateria são principalmente a aquisição de componentes electrónicos e PCB.
- Sistema de bateria de armazenamento de energia: ligação pós-processamento das células da bateria. O processo de produção do sistema de bateria de armazenamento de energia é dividido em secção de produção de módulos de bateria e secção de montagem do sistema. Depois da inspeção primária, do envelhecimento a alta temperatura e da inspeção secundária, entra no processo de embalagem do produto acabado.
- Inversor de armazenamento de energia: O inversor de armazenamento de energia é o componente central da integração fotovoltaica e de armazenamento. Os inversores de armazenamento de energia podem reduzir a dependência da rede. O custo dos inversores de armazenamento de energia em 2019 é de aproximadamente 0,7 yuan/W.
Tendências futuras de desenvolvimento dos custos de armazenamento de energia
As células de armazenamento de energia estão a evoluir no sentido de uma maior capacidade, menor custo, maior duração e maior segurança. Atualmente, as baterias utilizadas em grandes sistemas de armazenamento de energia são principalmente baterias quadradas de alumínio de 280Ah.
As baterias de grande capacidade podem efetivamente reduzir o custo dos sistemas de armazenamento de energia e diminuir a dificuldade de integração, aumentando a densidade de volume de uma única célula, ou seja, a densidade de capacidade de células com o mesmo volume.
Os preços das baterias de armazenamento de energia continuam a descer. Atualmente, o preço da cadeia da indústria de armazenamento de energia continua a baixar, principalmente por várias razões:
Em primeiro lugar, o preço das matérias-primas a montante baixou. Por exemplo, o preço do carbonato de lítio para baterias baixou recentemente para menos de 160 000 yuan/tonelada; em segundo lugar, a capacidade de produção foi rapidamente libertada e o planeamento da capacidade de produção de baterias de armazenamento de energia cresceu rapidamente.
Atualmente, o custo por quilowatt-hora do armazenamento de energia das baterias de lítio continua a diminuir. Em primeiro lugar, os preços dos sistemas continuam a baixar e o progresso tecnológico da indústria continua a avançar para ciclos de vida mais longos, menor atenuação e taxas de conversão mais elevadas.
Em segundo lugar, a redução dos custos do armazenamento de energia em baterias de lítio está a desenvolver-se ao longo de todo o ciclo, desde os sistemas de armazenamento de energia até às centrais de armazenamento de energia.
Os 10 maiores fabricantes de baterias de armazenamento de energia do mundo lançaram baterias de armazenamento de energia com maior capacidade e ciclos de vida mais longos e utilizaram amplamente a tecnologia de controlo da temperatura por arrefecimento líquido para integrar sistemas de armazenamento de energia mais seguros, de maior densidade energética e de menor custo.
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