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Perché accadono cose brutte alle startup a energia pulita
Le nuove tecnologie per immagazzinare l'energia dai parchi eolici e solari saranno la chiave per un futuro di energia pulita. Ma il recente fallimento di Aquion Energy mostra la sfida del mercato di far sì che ciò accada. 19 giugno 2017
Daniel Zender
Con tutte le misure che di solito contano, Aquion Energy avrebbe dovuto avere successo.
La startup, che vendeva grandi batterie per progetti rinnovabili e reti elettriche, è stata fondata da Jay Whitacre, un professore di scienze dei materiali alla Carnegie Mellon che in precedenza aveva sviluppato batterie per i rover su Marte alla NASA. Si è alzato quasi 200 milioni di dollari da importanti investitori, tra cui Bill Gates, e venture capitalist di Kleiner Perkins e Shell. Forse la cosa più importante di tutte, l'azienda è entrata nel mercato con una chiara consapevolezza dei precedenti passi falsi delle startup di batterie. Ci è voluto molto per evitare l'uso di materiali rari. Si basava su attrezzature di produzione riproposte. E ha identificato mercati di nicchia in cui potrebbe prendere piede.
Questa storia faceva parte del nostro numero di luglio 2017
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Ma l'8 marzo, dopo non aver raccolto fondi aggiuntivi, Aquion archiviato per la protezione dal fallimento, ha tagliato l'80% del suo personale e ha interrotto la produzione. È stato l'ultimo di numerosi inciampi per le startup di storage sostenute da venture capital. EnerVault, che stava sviluppando quelle che sono note come batterie a flusso, si è messa in vendita dopo non essere riuscita a trovare altri investitori nel 2015. Nello stesso anno, la startup di batterie a metallo liquido Ambri ha licenziato un quarto del suo personale. Più o meno nello stesso periodo, LightSail Energy, che stava lottando per sviluppare una tecnologia per immagazzinare l'energia sotto forma di aria compressa in serbatoi di fibra di carbonio, ha deciso di vendere i suoi contenitori ai fornitori di gas naturale. Nel loro insieme, queste lotte hanno sgonfiato le speranze per l'emergere di uno storage di rete conveniente e pratico in qualsiasi momento.
E questo è un problema. Senza modi economici per immagazzinare l'energia in eccesso generata da fonti intermittenti come vento e sole, ci sono limitazioni su quanto queste fonti di energia rinnovabili possono contribuire alla produzione di elettricità complessiva della rete e, per estensione, quanto possiamo ridurre i gas serra emissioni che guidano il cambiamento climatico. Ci sono già giorni in cui i parchi solari della California devono chiudere perché lo sono generando più potenza di quanto la griglia possa utilizzare in un determinato momento. Eppure il sistema deve ancora gestire un numero sufficiente di impianti di riserva a combustibili fossili soddisfare la domanda totale ogni volta che il sole tramonta dietro le nuvole.
Un anno fa, Revisione della tecnologia del MIT classificato Aquion al quinto posto nella sua lista delle 50 aziende più intelligenti. È difficile decifrare i dettagli di ciò che è andato storto, poiché la dichiarazione di fallimento offre pochi dettagli aggiuntivi. Whitacre ha rifiutato le richieste di parlare fino al completamento dell'asta, ma ha chiarito che spera che l'azienda o la tecnologia possano procedere in qualche modo dopo quel punto.
Ciò che è chiaro è che, nonostante la necessità impellente di una migliore tecnologia di storage della rete, qualsiasi startup oggi deve affrontare diverse realtà scoraggianti. In primo luogo, il mercato in lento sviluppo per lo storage di rete avanzato non è ancora ampio, in parte perché le tecnologie sono immature e costose. In secondo luogo, e più importante nell'immediato, il prezzo della tecnologia esistente sotto forma di batterie agli ioni di litio è sceso molto più velocemente del previsto, restringendo i vantaggi promessi di nuovi approcci come quello di Aquion.
Nessuno può ancora scommettere quale tecnologia avanzata di storage della rete, o combinazione di approcci diversi, potrebbe alla fine sostituire le batterie agli ioni di litio.
Non trattenere il respiro per le cose che vengono dopo gli ioni di litio, afferma Ilan Gur, direttore fondatore del programma Cyclotron Road per gli imprenditori energetici, che in precedenza ha cofondato un'azienda di batterie acquisita da Bosch. È molto più probabile che percorriamo la curva dei costi degli ioni di litio per altri decenni.
Ormai è un fenomeno familiare nell'energia pulita. Le aziende devono effettuare un massiccio investimento iniziale per sviluppare nuovo hardware e aumentare la produzione, il tutto inseguendo obiettivi in movimento in termini di prezzo e prestazioni man mano che le tecnologie esistenti migliorano. Di fronte a tali sfide, pochissimi riescono.
Il pericolo, in questo caso, è che molti osservatori ritengano che gli ioni di litio non siano la tecnologia giusta per l'archiviazione su griglia di carico di base su vasta scala, perché sembrano esserci dei limiti su quanto economica e di lunga durata possa mai diventare la tecnologia. Eppure il suo successo gela su un mercato già freddo degli investimenti per tecnologie che potrebbero essere solo minimamente migliori oggi, ma potrebbero avere un potenziale molto maggiore per trasformare il sistema energetico a lungo termine.
Come possiamo supportare tali tecnologie abbastanza a lungo per arrivare a quel punto?
Pane abbrustolito
quando Revisione della tecnologia del MIT ha scritto per la prima volta su Aquion, nel 2012, la società ha affermato di sperare di produrre le sue batterie per meno di $ 300 per kilowattora di capacità. La tecnologia ha accoppiato un elettrolita di acqua salata con un catodo di ossido di manganese e un anodo a base di carbonio. Il prezzo ha posizionato il prodotto tra le batterie al piombo di fascia bassa e la più costosa tecnologia agli ioni di litio. Ma gran parte del discorso dell'azienda era che le batterie duravano molto più a lungo e si comportavano meglio nei pesanti cicli di carica e scarica inerenti alla rete elettrica. Ciò prometteva di ridurre i costi di vita del sistema.
Non è chiaro dove si trovassero i prezzi di Aquion al momento della dichiarazione di fallimento, ma le stesse batterie agli ioni di litio sono scese al di sotto della soglia di $ 300 per kilowattora l'anno scorso, secondo Bloomberg New Energy Finance . In particolare, il prezzo è sceso di quasi la metà in soli due anni, raggiungendo $ 273 nel 2016, poiché la produzione mondiale è aumentata per soddisfare la crescente domanda di telefoni, auto elettriche e sistemi di backup a energia solare. È probabile che i prezzi delle batterie agli ioni di litio continuino a diminuire. Bloomberg progetti scenderanno a $ 109 per kilowattora entro il 2025 e $ 73 entro il 2030.
Donald Sadoway, uno scienziato dei materiali al MIT e cofondatore di Ambri, è scettico sul fatto che tali stime riflettano i costi totali per i sistemi di accumulo di ioni di litio su scala di rete. Sostiene inoltre che le proiezioni future di Bloomberg New Energy Finance non sono realistiche, osservando che la stima per il 2030 sembra scendere al di sotto del costo delle materie prime. Ma in entrambi i casi, l'improvviso calo dei prezzi ha già avuto un enorme effetto a catena sul mercato dello storage, dice. Quando gli ioni di litio escono con queste affermazioni audaci, fa fermare gli investitori, afferma Sadoway. Guardano e dicono: 'Wow, ragazzi siete toast'.
Cosa recensita
La dichiarazione di fallimento di Aquion Energy per il capitolo 11 l'8 marzo 2017
Nel frattempo, i clienti che considerano un sistema di storage multimilionario hanno pochi incentivi a scommettere su una tecnologia emergente e più rischiosa. Le batterie agli ioni di litio soddisfano già molte delle esigenze specifiche dei clienti dei servizi pubblici su larga scala, offrendo un prodotto affidabile da fornitori stabili, afferma John Zahurancik, presidente della divisione di accumulo di energia di AES, uno sviluppatore di progetti energetici sempre più concentrato sui sistemi di batterie. Quando i servizi pubblici della California sono stati costretti a sostituire rapidamente un sito di stoccaggio di gas naturale dopo a grande perdita nel 2015 hanno optato per tre sistemi separati agli ioni di litio, assemblati da AES e Tesla. La vediamo come una tecnologia che è qui, ora e pronta, dice Zahurancik.
Carica avanti
Ma ci sono buone ragioni per coprire le nostre scommesse sulla batteria, afferma Jessika Trancik, professore associato di studi sull'energia al MIT. Per quanto i prezzi siano scesi, le batterie agli ioni di litio non sono ancora abbastanza economiche per svolgere ruoli più importanti nella rete. E non è chiaro se ci arriveranno, dice.
Il prezzo è anche più complicato di quello che cattura un singolo kilowattora. La metrica più significativa sono i dollari per kilowattora per ciclo, una cifra che rifletterebbe i costi di vita del sistema. E questo ci porta a un grosso problema per gli ioni di litio: queste batterie possono svanire rapidamente, come ogni proprietario di smartphone sa. Ciò li rende tutt'altro che ideali per le sollecitazioni dell'accumulo di carico di base richiesto per bilanciare la porzione crescente di fonti intermittenti come l'eolico e il solare nella rete.
Nessuno può ancora scommettere quale tecnologia di accumulo di rete, o una combinazione di esse, potrebbe alla fine sostituire le batterie agli ioni di litio. Oltre alle possibilità avanzate della batteria, ci sono volani, aria compressa, celle a combustibile a idrogeno , sistemi da veicolo elettrico a rete e persino condizionatori ad accumulo di energia . (Pompare l'acqua su una collina e lasciarla scorrere in seguito rimane di gran lunga la più grande tecnologia di stoccaggio.) Ma tutte queste tecnologie soffrono di carenze significative ed è probabile che tutte richiedano investimenti profondi e sostenuti per svilupparle ulteriormente, testare se sono veramente praticabili e renderli competitivi in termini di costi.
La domanda è da dove arriveranno tali investimenti. L'amministrazione Trump ha adottato misure per smantellare il programma di finanziamento federale per le startup di energia pulita e gli investimenti in capitale di rischio per tali tecnologie sono diminuiti di quasi il 30 percento dal 2011, da $ 7,5 miliardi a $ 5,2 miliardi, secondo un recente rapporto del Istituzione Brookings .
La buona notizia è che il mercato dei grandi sistemi di accumulo si sta allargando man mano che vengono realizzati più progetti di energia eolica e solare e poiché le fabbriche cercano di ridurre i costi durante i periodi di picco di utilizzo. E l'economia dello stoccaggio della rete sta diventando più favorevole man mano che un'ulteriore generazione rinnovabile entra in funzione e un numero maggiore di vecchi impianti di combustibili fossili vengono chiusi, afferma Severin Borenstein, economista energetico presso l'Università della California, a Berkeley. Man mano che distribuiamo più rinnovabili intermittenti, lo storage diventa più prezioso, afferma.
Il timore, tuttavia, è che i meccanismi di mercato da soli non funzionino abbastanza velocemente, dato il ritmo con cui il mondo ha bisogno di ridurre le emissioni per evitare le maggiori minacce del cambiamento climatico. Uno strumento che potrebbe accelerare il cambiamento è la politica pubblica intelligente. Le tasse sul carbonio, o programmi cap-and-trade come quelli in atto in California, New York e altri stati, aumentano il costo dell'utilizzo di impianti a combustibili fossili e aumentano gli incentivi per aggiungere più rinnovabili e stoccaggio alla rete. Ci sono anche modi più diretti in cui il governo può supportare il settore, come il requisito della California che i servizi pubblici statali aggiungano più di 1,3 gigawatt di storage alla rete entro la fine di questo decennio, o programmi di sovvenzioni e prestiti federali per startup promettenti.
Ma alla fine, le nascenti tecnologie di archiviazione stanno combattendo forze radicate nel cuore del capitalismo. I mercati si consolidano attorno a tecnologie e aziende dominanti. Spesso ci vuole un progresso radicale per scuotere il vecchio ordine, e nel settore energetico non capita spesso.