A ascensão das baterias em seis gráficos
(rmi.org)- A demanda por baterias está crescendo por um efeito dominó de adoção que se espalha entre países e setores, e a RMI vê esse movimento como capaz de contribuir para reduzir rapidamente pela metade a demanda global por combustíveis fósseis
- As vendas dobraram a cada 2 a 3 anos durante 30 anos, com crescimento médio de 33%; na última década, com a disseminação mais forte dos veículos elétricos, esse ritmo ficou próximo de 40%
- Nos últimos 30 anos, o custo das baterias caiu 99% e a densidade energética das células líderes aumentou 5 vezes, criando uma dinâmica em que a expansão da adoção volta a puxar a queda de preços e a melhora de desempenho
- A queda de custo e o avanço da densidade começaram na eletrônica de consumo e avançaram para veículos de duas e três rodas e automóveis; a próxima transição deve atingir caminhões e sistemas de armazenamento por bateria, com possível expansão posterior para transporte marítimo e aviação
- A RMI projeta para 2030 densidade das melhores baterias em 600~800Wh/kg, custo de US$ 32~54 por kWh e vendas anuais de 5,5~8TWh, destacando que ainda serão necessários esforços contínuos para acelerar ainda mais a transição
Por que a demanda por baterias segue uma curva S
- A demanda por baterias está aumentando por um efeito dominó de adoção que se espalha de país para país e de setor para setor
- O relatório X-Change: Batteries da RMI avalia que as baterias podem reduzir rapidamente, de forma gradual, metade da demanda global por combustíveis fósseis e desempenhar papel importante na redução de emissões nos setores de transporte e energia elétrica
- As vendas crescem seguindo uma curva S, comum no avanço de tecnologias disruptivas
- Ao longo de 30 anos, as vendas dobraram a cada 2 a 3 anos
- A taxa média de crescimento foi de 33%
- Na última década, com a expansão dos veículos elétricos ganhando tração, a taxa de crescimento ficou próxima de 40%
A queda de custos impulsiona a melhora de desempenho
- Com o aumento da adoção das baterias, os custos despencam, enquanto a densidade energética, indicador central da qualidade das baterias, sobe de forma constante
- Nos últimos 30 anos, o custo das baterias caiu 99%, e a densidade energética das células líderes aumentou 5 vezes
- Como costuma acontecer em tecnologias modulares, quanto mais baterias são implantadas, menor fica o preço, e a queda de preço passa a estimular ainda mais implantação
- Cada vez que o volume implantado dobra, o custo das baterias cai 19%
- Nas mesmas condições, a densidade energética melhora 7%
- Considerando juntos a queda de custo e o ganho de densidade, as baterias estão entre as tecnologias de energia limpa que evoluem mais rapidamente
O dominó das baterias entre setores
- À medida que os custos caem e a densidade energética aumenta, os mercados em que as baterias podem ser aplicadas vão se abrindo em sequência
- Quando um mercado faz a transição para o modelo elétrico a bateria, o ganho de escala e a melhora tecnológica criam as condições para a transição do mercado seguinte; essa é a estrutura do efeito dominó das baterias
- A tecnologia de baterias atingiu primeiro um ponto de virada na eletrônica de consumo e depois se espalhou para veículos de duas e três rodas e automóveis
- Na próxima etapa, é grande a chance de caminhões e sistemas de armazenamento por bateria virem na sequência
- Em 2030, as baterias também poderão conquistar participação de mercado no transporte marítimo e na aviação
A velocidade de crescimento que as projeções anteriores não captaram
- A RMI entende que o ritmo de crescimento e de melhoria das baterias será muito mais rápido do que o consenso atual das projeções sugere
- Duas regras empíricas se aplicam a tecnologias modulares de pequeno porte
- Tecnologias superiores que passam por quedas rápidas de custo tendem a apresentar crescimento exponencial
- Muitos analistas costumam subestimar esse crescimento nas fases iniciais
- As baterias não são exceção, e os modeladores vêm subestimando de forma recorrente a demanda por baterias
- Nos últimos anos, muitas projeções para baterias assumiram na prática um crescimento linear, mas as vendas reais continuaram superando essas previsões, levando analistas a revisar repetidamente os números para cima
- Para a RMI, o pensamento linear pode parecer prudente na superfície, mas na prática está errado
Perspectiva para 2030 e impulso da transição
- Nos próximos 7 anos, os fatores que impulsionam a disseminação das baterias devem se fortalecer ainda mais
- Os custos continuarão caindo
- O apoio de políticas públicas seguirá aumentando
- A competição entre blocos econômicos estimulará uma corrida para cima
- Existem barreiras à adoção de baterias, mas a avaliação é de que inteligência humana, disposição e capital estão se ampliando com ainda mais rapidez
- A RMI considera difícil confiar em cenários de adoção lenta e modela o futuro em duas possibilidades: rápido ou mais rápido
- As projeções para 2030 são as seguintes
- Densidade das melhores baterias: 600~800Wh/kg
- Custo: US$ 32~54 por kWh
- Vendas de baterias: 5,5~8TWh por ano
- O cenário de piso, “rápido”, segue uma trajetória semelhante ao cenário Net Zero da BNEF, enquanto o cenário de curva S mais acelerada vai além dele
O papel das baterias na redução da demanda por combustíveis fósseis
- A melhor estratégia para reduzir rapidamente e de forma gradual os combustíveis fósseis é acelerar a implantação de tecnologias que reduzem a demanda por esses combustíveis
- As baterias estão no caminho de substituir 86EJ de combustíveis fósseis no transporte rodoviário
- As emissões atuais desse setor são de 6GtCO2 por ano
- No transporte marítimo e na aviação, outros 23EJ de demanda por combustíveis fósseis podem ficar em risco
- As emissões desses setores somam 1,6GtCO2 por ano
- No setor elétrico, as baterias alinham o ritmo natural do sol e do vento aos horários de demanda por eletricidade, tornando possível cortar mais 175EJ de demanda por combustíveis fósseis
- Isso corresponde a quase 15GtCO2 por ano em emissões
- O crescimento das baterias é rápido, mas não se tornará suficiente automaticamente; ainda é necessário o esforço contínuo e coordenado de empresas, governos, pesquisadores e ativistas do clima
- Seja por preços mais baixos, vantagens geopolíticas ou clima, é essencial tornar uma transição rápida ainda mais rápida
- O relatório completo pode ser baixado em X-Change: Batteries
1 comentários
Comentários do Hacker News
No geral, é animador, e especialmente o papel das baterias na energia solar parece importante.
Há dois indicadores interessantes relacionados a isso.
Ontem, a taxa de descarga chegou a 3 GW e a de carregamento a 4 GW. Eles estão acelerando rapidamente a transição para aproveitar toda a energia solar excedente e, como o pico previsto para hoje é de 25 GW, ainda há caminho pela frente, mas a velocidade e a escala com que estão substituindo a geração convencional impressionam. Ar limpo é bom demais; obrigado, sol
Quando todo o ciclo de produção e consumo de energia estiver estabelecido e todos dependerem dele, aí será seguro retirar os incentivos. É parecido com trocar os pneus de um ônibus em movimento: alguém teve de arcar com o custo dos pneus e rodas novos, de um caminhão de apoio correndo ao lado, de combustível extra e do desconto nos pneus novos. Quando a troca dos pneus terminar, o ônibus poderá continuar rodando sem apoio
Se você escolher o dia de 2023 em que a carga líquida foi a mais baixa, pode parecer que quase tudo foi suprido por energia solar. Mas isso não significa, como o tuíte sugere, que a Califórnia funcione todos os dias inteiramente com energia solar das 10h às 16h. Hoje, às 11h56 no horário padrão do Pacífico, a participação da solar era de cerca de 51%. A rede elétrica da Califórnia tem muitos pontos positivos de verdade, então não há necessidade de mentir.
Dá para conferir diretamente: https://www.gridstatus.io/live/caiso
Em termos de preço, os fabricantes líderes já estão vendendo abaixo do patamar em que se considerava que os carros elétricos venceriam em viabilidade econômica: https://www.nextbigfuture.com/2024/01/ev-lfp-battery-price-w...
A recente guerra de preços na China é a prova disso
Por exemplo, não dá para estender um cabo de extensão de 110 V por quarteirão abaixo para carregar o carro durante a noite, e o custo de comprar uma casa com garagem é muito maior que a economia com combustível
Presumo que os fabricantes montem os packs de acordo com os tamanhos de célula disponíveis. Eu achava que a tendência era sair das células cilíndricas, como a 4680, para células prismáticas ou pouch, mas fico curioso sobre o que aconteceu com a célula de 1 metro da BYD: https://pushevs.com/2020/05/26/byd-blade-prismatic-battery-c...
[1] https://cnevpost.com/2024/01/17/battery-price-war-catl-byd-c...
Os gráficos e a análise são excelentes, mas senti falta de duas coisas
Quero substituir combustíveis fósseis e reduzir ao máximo a poluição e o efeito estufa. Acho que o processo de transição exige transparência e expectativas realistas. Quanto mais informação houver no mercado, mais eficientemente poderemos avançar rumo ao objetivo. Ao discutir geração e armazenamento de energia renovável, foi muito difícil encontrar respostas para essas perguntas, e parte disso provavelmente vem da minha própria ignorância sobre onde procurar. Por isso quero perguntar especialmente aqui, e seria ótimo se algum especialista pudesse apontar rapidamente a direção
Carros elétricos são cerca de 4 vezes mais eficientes que carros a gasolina. Em carros a gasolina, só 20% da energia é convertida em movimento; em carros elétricos, embora varie por causa de frenagem regenerativa e outros fatores, é cerca de 80%. Isso foi tratado em detalhes em um texto anterior: https://www.sustainabilitybynumbers.com/p/electrification-en...
Curvas S são difíceis de prever, e quase sempre que alguém tenta, erra feio. Há um artigo bem claro que trata dessa questão. Já superamos todas as previsões
[0] https://www.inet.ox.ac.uk/files/energy_transition_paper-INET...
Aquele gráfico de densidade energética é um pouco surpreendente. Quem está vendendo baterias com 500 Wh/kg? Isso parece mais um número de protótipo de pesquisa. Pelo que sei, a Amprius e o pessoal de gama-enxofre chegaram a esse nível ou o ultrapassaram
Mas carros e celulares usaram, nos últimos 10 anos, materiais de cátodo à base de óxidos de níquel-manganês-alumínio-cobalto. O grande desenvolvimento recente foi a adoção de LiFePO4, aceitando menor densidade em troca de custo menor e vida útil mais longa
Isso não invalida a previsão em si, mas a ligação que o texto tenta traçar entre densidade energética e demanda de mercado não parece muito convincente. Desenvolver baterias de densidade mais alta é bom para usos específicos, como hidroaviões elétricos de efeito solo, mas não é essencial para carros nem para armazenamento na rede elétrica. Carros já são, em geral, viáveis, e no armazenamento da rede as perspectivas de custo e a taxa de autodescarga são mais importantes
Tenho uma anedota local para acrescentar ao terceiro ponto
Há algumas pistas de kart por aqui, e, depois de alguns anos sem ir, vi recentemente que todas mudaram para karts elétricos. São muito mais silenciosos, não têm fumaça e funcionam bem até em ambientes internos
Por isso digo que a revolução elétrica está chegando e que muita gente e muitos países vão ser pegos de surpresa. Os custos da eletricidade solar e eólica também estão caindo em ritmo parecido
A comparação do gráfico 2, “maior densidade energética de baterias vs custo de baterias”, parece estranha
É comum comparar o topo de linha de uma área com a média de outra? É como comparar o tempo de 0 a 60 mph do carro topo de linha com o preço médio dos carros; não sei se isso traz informação real. O certo seria comparar o custo desses mesmos carros, não? Não deveria incluir carros que não são topo de linha. O que estou deixando passar?
Claro, há uma certa diluição, mas coisas como freios a disco, injeção de combustível e controle por microprocessadores claramente seguiram esse caminho. Com baterias, isso também acontece ao longo do tempo. É uma forma de espiar o futuro; basta ajustar por alguma diluição
O realmente interessante é o crescimento enorme do armazenamento estacionário. Provavelmente é o segmento que cresce mais rápido
Acho melhor separar 25% do dinheiro gasto em baterias de carros elétricos e usar em painéis solares residenciais. É difícil aguentar a soberba de pessoas que gastam uma fortuna no carro, mas não gastam nem uma quantia relativamente pequena no equipamento que produziria eletricidade para ele
O mesmo vale para baterias. A redução líquida de carbono proporcionada por bateria residencial + solar é muito maior do que colocar uma bateria no carro da família. O carro roda só algumas horas por dia, mas um sistema residencial solar + bateria totalmente off-grid reduz carbono 24/7
Em outras palavras, a combinação Honda Civic a combustão interna + solar/bateria em casa reduz mais carbono do que um Tesla sem capacidade real de geração de energia. Só que isso não está na moda
Além disso, é muito provável que V2G/H se torne realidade no futuro próximo, fazendo com que baterias de carros elétricos também sejam usadas para estabilizar a rede elétrica
Achei que esse negócio impulsionaria melhorias na produção de baterias e redução de custos, e que os efeitos indiretos iriam muito além da indústria automotiva. Vejo a queda recente dos preços das baterias como uma boa evidência de que esse processo realmente funciona. Claro, nem é preciso dizer que a contribuição de uma única pessoa é minúscula
Texto relacionado: o preço das baterias de carros elétricos está caindo mais rápido do que o esperado: https://news.ycombinator.com/item?id=38304405