關於新型電池技術的兩部分系列文章的第二部分。閱讀第一部分，請點選此處。
在推動電池技術進步的過程中，業內許多人發現，最大的挑戰不在於化學和物理，而在於法規和市場力量。
目前，對更便宜、更高效的電力儲存方式的需求正在蓬勃發展。市場研究公司IHS Inc.報告稱，到2022年，電網級儲能容量預計將達到40吉瓦，比2013年增長一百倍（ClimateWire, 2月27日）。
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與此同時，據Navigant Research稱，全球輕型電動汽車銷量預計將從2014年的210萬輛增至2020年的630萬輛。
儲能為提高效率和減少溫室氣體排放提供了許多新機遇，但要有效利用儲能，需要重新思考我們如何駕駛和如何使用電力，這些挑戰可能比降低價格或提高容量更難克服。
儘管電池創新將有所幫助，但在政策、工程和規模經濟方面仍有很大的改進空間。
彭博新能源財經的高階交通分析師克萊爾·庫裡說：“[電動]汽車價格的三分之一左右是電池。最大的技術障礙是能量密度。”
在汽車中，空間不大，因此您必須儘可能利用您所擁有的少量空間。這意味著要將盡可能多的電子塞入儘可能小的容器中。容器還必須輕巧，因為增加的重量會影響效能。安全性和耐用性也至關重要，因為車輛會移動並偶爾發生碰撞。
多年來，製造商在所有這些領域都取得了長足的進步。汽車電池的成本現在已降至每千瓦時300美元以下，低於2010年的每千瓦時750美元，這一效能趨勢比大多數分析師預測的要快（ClimateWire，3月24日）。
目前，最好的鋰離子電池的能量密度超過每公斤400瓦時。
新一代的開端
然而，一輛續航里程為400英里的20,000美元電動汽車仍然是一個夢想。工程師們在目前的鋰離子電池中正接近收益遞減，使得新開發工作落到了像LG、東芝和松下這樣財力雄厚的製造商身上，他們正在競相生產每千瓦時100美元的電池，許多分析師認為這將使天平向內燃機傾斜。
庫裡說：“他們主要以成本價或虧損出售。他們希望能夠將其他所有人擠出市場。”
此外，汽油的能量密度超過每公斤12,000瓦時，而且價格非常低，即使有政府補貼和稅收減免，也使電動汽車的目標更加遙遠。
儘管如此，在等待下一個新的電池化學技術的同時，製造商仍在努力最佳化當前一代產品。庫裡說，電池成本的約60%與材料有關，因此少用多做有助於降低價格。電力電子和更好的熱管理以延長電池壽命是其他有助於降低成本的領域。
汽車製造商也感受到了政府從企業平均燃油經濟性標準方面推動提高其產品里程的壓力。一些汽車公司因此在其產品陣容中推出了電動汽車，但它們是否會成為不僅僅是象徵性的產品，取決於買家是否想要它們。
庫裡說：“你首先需要有購買這些車輛的真正動力，才能改變市場。基本上，改進並沒有我們想象的那麼好。”
在電網上，公用事業公司發現，電池的作用遠不止是補償不穩定的可再生能源。
儲能可以提供頻率調節。儲能可以轉移和削減峰值能源需求，使公用事業公司能夠在電力便宜且充足時購買電力，並在迫切需要且昂貴時使用。這些裝置還可以提供應急電源和啟動發電廠的啟動電源。
電網儲存中的“變革性”機遇
廣泛部署儲能意味著運營商可以為平均能源消耗重新設計電網，而不是為整個電力市場空調開啟時炎熱天氣的峰值消耗做準備。
在今年早些時候的一次會議上，麻省理工學院材料科學與工程教授唐納德·薩多韋將當前的電網戰略比作修建一條60車道的高速公路，這樣任何開車的人都不會碰剎車或超車。
儲能透過允許能源需求和供應轉移，從而實現更加明智的雙車道高速公路。
市場研究公司Lux Research的分析師迪恩·弗蘭克爾說：“在電網上上下、接受和注入電力的能力絕對是變革性的。”
能源儲存協會執行董事馬特·羅伯茨觀察到，美國許多輸電網路中已經有電網電池線上，而且還有更多電池正在建設中。
但與電動汽車一樣，電網電池的最大障礙可能不是技術。
由於電池是一種不發電而是吸收電力並按需釋放的資源，許多電網運營商不確定如何給它們定價。當它們吸收電力時，儲能系統表現為負載。當它們釋放電力時，它們表現為生產者。
他補充說：“它在所有可以執行的事情上都非常靈活。挑戰在於你不能總是為這些服務獲得報酬。”
他補充說：“主要的機會在於重組市場，以便可以正確評估儲能的價值。”
突破還是緩慢進步？
至於技術，羅伯茨說，不同的策略必須承擔不同的角色。在幾分鐘到幾小時的短時間內，飛輪可能是一個可行的選擇。在兩到四個小時之間，某種形式的鋰電池可能會勝出。更長時間，液流電池將表現出色。
然而，只要滿足成本和可靠性標準，電網電池客戶就不會執著於任何特定的策略。羅伯茨說：“他們並不真正在乎盒子裡面是什麼；他們想要的是服務。他們想看到它會正常工作。”
儘管間歇性風能和太陽能容量持續增長，但儲能系統的發展速度並沒有跟上。其他電力來源，如以廉價天然氣為燃料的發電廠，已經在填補缺口，這導致一些研究人員質疑儲能是否真的是電網上清潔能源的守門人（ClimateWire, 9月28日）。
那麼，問題在於哪種方法將使天平向電動汽車和電網儲存傾斜，無論是緩慢地跨過終點線還是突破性的新化學技術。
橡樹嶺國家實驗室的研究員克勞斯·丹尼爾表示，很可能沒有任何一種單一的儲能策略能夠取代鋰離子電池今天的地位。他說：“這是一個需要考慮的各種不同決策點，而如何利用它實際上取決於私人行業。”
儘管電池技術的改進可能需要數年才能在我們日常生活中留下印記，但儲能的主要前沿領域——能量密度和成本——正在取得快速進展。丹尼爾說：“對於這兩者，我看到研究界正在取得非常顯著的進展。”
經環境與能源出版有限責任公司許可，轉載自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500