Sự trỗi dậy của pin qua sáu biểu đồ
(rmi.org)- Nhu cầu pin đang tăng nhờ hiệu ứng domino chấp nhận lan rộng qua các quốc gia và ngành công nghiệp, và RMI cho rằng xu hướng này có thể góp phần nhanh chóng cắt giảm một nửa nhu cầu nhiên liệu hóa thạch trên toàn cầu
- Doanh số đã tăng gấp đôi sau mỗi 2–3 năm trong suốt 30 năm, với tốc độ tăng trưởng trung bình 33%; trong 10 năm gần đây khi xe điện bắt đầu phổ biến mạnh mẽ, con số này gần 40%
- Trong 30 năm qua, chi phí pin đã giảm 99% và mật độ năng lượng của các cell hàng đầu đã tăng gấp 5 lần, tạo ra một cấu trúc trong đó việc phổ cập lại tiếp tục kéo giá xuống và cải thiện hiệu năng
- Việc giảm chi phí và cải thiện mật độ đã mở rộng từ thiết bị điện tử tiêu dùng sang xe hai bánh, ba bánh và ô tô; mục tiêu chuyển đổi tiếp theo là xe tải và hệ thống lưu trữ pin, sau đó có thể mở rộng sang vận tải biển và hàng không
- RMI dự báo đến năm 2030 mật độ pin hàng đầu sẽ đạt 600~800Wh/kg, chi phí ở mức 32~54 USD/kWh, và doanh số hằng năm đạt 5.5~8TWh, đồng thời cho rằng vẫn cần nỗ lực liên tục để đẩy nhanh quá trình chuyển đổi hơn nữa
Vì sao nhu cầu pin đi theo đường cong S
- Nhu cầu pin đang tăng nhờ hiệu ứng domino chấp nhận lan từ quốc gia này sang quốc gia khác, từ lĩnh vực này sang lĩnh vực khác
- Báo cáo X-Change: Batteries của RMI cho rằng pin có thể nhanh chóng từng bước cắt giảm một nửa nhu cầu nhiên liệu hóa thạch toàn cầu và đóng vai trò quan trọng trong việc giảm phát thải ở lĩnh vực vận tải và điện lực
- Doanh số tăng theo đường cong S thường thấy ở các công nghệ mới mang tính đột phá
- Trong 30 năm, doanh số đã tăng gấp đôi sau mỗi 2–3 năm
- Tốc độ tăng trưởng trung bình là 33%
- Trong 10 năm gần đây khi xe điện thật sự bùng nổ, tốc độ tăng trưởng đạt gần 40%
Chi phí giảm thúc đẩy cải thiện hiệu năng
- Khi lượng pin được triển khai tăng lên, chi phí giảm mạnh, còn mật độ năng lượng — chỉ số cốt lõi về chất lượng pin — tiếp tục đi lên đều đặn
- Trong 30 năm qua, chi phí pin đã giảm 99%, còn mật độ năng lượng của các cell hàng đầu tăng gấp 5 lần
- Giống như thường thấy ở công nghệ mô-đun, càng triển khai nhiều pin thì giá càng thấp, và giá giảm lại tiếp tục thúc đẩy triển khai nhiều hơn
- Mỗi khi quy mô triển khai tăng gấp đôi, chi phí pin giảm 19%
- Trong cùng điều kiện, mật độ năng lượng cải thiện 7%
- Nếu xét đồng thời việc giảm chi phí và tăng mật độ, pin thuộc nhóm công nghệ năng lượng sạch cải thiện nhanh nhất
Hiệu ứng domino pin lan từ ngành này sang ngành khác
- Khi chi phí giảm và mật độ năng lượng tăng, các thị trường có thể ứng dụng pin lần lượt được mở ra
- Khi một thị trường chuyển sang phương thức điện dùng pin, sự mở rộng quy mô và cải tiến công nghệ sẽ tạo điều kiện cho thị trường kế tiếp chuyển đổi; đó chính là hiệu ứng domino pin
- Công nghệ pin trước tiên đạt bước ngoặt trong thiết bị điện tử tiêu dùng, sau đó lan sang xe hai bánh, ba bánh và ô tô
- Ở giai đoạn tiếp theo, xe tải và hệ thống lưu trữ pin nhiều khả năng sẽ nối tiếp
- Đến năm 2030, pin cũng có thể giành được thị phần trong vận tải biển và hàng không
Tốc độ tăng trưởng mà các dự báo cũ đã bỏ lỡ
- RMI cho rằng tốc độ tăng trưởng và cải thiện của pin sẽ nhanh hơn rất nhiều so với các dự báo đồng thuận hiện nay
- Có hai quy luật kinh nghiệm áp dụng cho các công nghệ mô-đun cỡ nhỏ
- Các công nghệ ưu việt có mức giảm chi phí nhanh thường có xu hướng tăng trưởng theo cấp số nhân
- Nhiều nhà phân tích thường dễ bỏ lỡ kiểu tăng trưởng này ở giai đoạn đầu
- Pin cũng không phải ngoại lệ, và các nhà mô hình hóa đã liên tục đánh giá thấp nhu cầu pin
- Trong vài năm gần đây, nhiều dự báo về pin trên thực tế đã giả định tăng trưởng tuyến tính, nhưng doanh số thực tế liên tục vượt qua các dự báo này và các nhà phân tích phải nhiều lần nâng dự báo lên
- RMI cho rằng tư duy tuyến tính có thể trông có vẻ thận trọng trên bề mặt nhưng thực tế lại sai
Triển vọng 2030 và động lực chuyển đổi
- Trong 7 năm tới, các yếu tố thúc đẩy phổ cập pin có khả năng sẽ còn mạnh hơn
- Chi phí sẽ tiếp tục giảm
- Hỗ trợ chính sách sẽ tiếp tục tăng
- Cạnh tranh giữa các nền kinh tế sẽ thúc đẩy cuộc đua đi lên
- Dù việc chấp nhận pin vẫn có rào cản, nhận định ở đây là trí tuệ, ý chí và vốn của con người đang mở rộng nhanh hơn nữa
- RMI cho rằng khó có thể tin vào kịch bản chấp nhận chậm, nên mô hình hóa tương lai theo hai hướng: nhanh hoặc nhanh hơn nữa
- Các dự báo cho năm 2030 như sau
- Mật độ pin hàng đầu: 600~800Wh/kg
- Chi phí: 32~54 USD/kWh
- Doanh số pin: 5.5~8TWh/năm
- Kịch bản cận dưới “nhanh” đi cùng xu hướng như kịch bản Net Zero của BNEF, còn kịch bản đường cong S nhanh hơn sẽ vượt lên trên mức đó
Vai trò của pin trong việc cắt giảm nhu cầu nhiên liệu hóa thạch
- Chiến lược tốt nhất để nhanh chóng từng bước giảm nhiên liệu hóa thạch là đẩy nhanh việc triển khai các công nghệ làm giảm nhu cầu đối với nhiên liệu hóa thạch
- Pin đang đi trên lộ trình thay thế 86EJ nhiên liệu hóa thạch trong vận tải đường bộ
- Lượng phát thải hiện tại của lĩnh vực này là 6GtCO2/năm
- Trong vận tải biển và hàng không, thêm 23EJ nhu cầu nhiên liệu hóa thạch nữa có thể bị đe dọa
- Lượng phát thải tương ứng là 1.6GtCO2/năm
- Trong lĩnh vực điện lực, pin giúp khớp nhịp tự nhiên của mặt trời và gió với các khung giờ nhu cầu điện, qua đó cho phép cắt giảm thêm 175EJ nhu cầu nhiên liệu hóa thạch
- Lượng phát thải tương ứng là gần 15GtCO2/năm
- Tăng trưởng của pin là rất nhanh, nhưng điều đó không có nghĩa là tự động trở nên đủ; vẫn cần những nỗ lực liên tục và có tổ chức từ doanh nghiệp, chính phủ, nhà nghiên cứu và các nhà hoạt động khí hậu
- Dù động lực là giá rẻ hơn, lợi thế địa chính trị hay khí hậu, việc làm cho quá trình chuyển đổi nhanh trở nên còn nhanh hơn nữa là điều thiết yếu
- Có thể tải toàn bộ báo cáo tại X-Change: Batteries
1 bình luận
Các ý kiến trên Hacker News
Nhìn chung là đáng khích lệ, và đặc biệt vai trò của pin trong điện mặt trời có vẻ rất quan trọng
Có hai chỉ số thú vị liên quan đến điều này
Hôm qua tốc độ xả đã lên tới 3GW, tốc độ sạc lên tới 4GW. Họ đang nhanh chóng thúc đẩy quá trình chuyển đổi để tận dụng toàn bộ lượng điện mặt trời dư thừa; đỉnh dự kiến hôm nay là 25GW nên vẫn còn chặng đường phải đi, nhưng tốc độ và quy mô thay thế phát điện truyền thống thật đáng kinh ngạc. Không khí sạch là tuyệt nhất, cảm ơn mặt trời
Khi toàn bộ chu trình sản xuất và tiêu thụ năng lượng đã ổn định và mọi người đều phụ thuộc vào nó, lúc đó có thể an toàn gỡ bỏ ưu đãi. Nó giống như thay lốp cho một chiếc xe buýt đang chạy: ai đó đã phải chịu chi phí cho lốp và bánh mới, xe tải hỗ trợ chạy bên cạnh, nhiên liệu bổ sung và khoản giảm giá cho lốp mới. Khi thay lốp xong, chiếc xe buýt có thể tiếp tục chạy mà không cần hỗ trợ
Nếu chọn ngày có phụ tải ròng thấp nhất trong năm 2023, có thể trông như gần như toàn bộ được điện mặt trời đáp ứng. Nhưng điều đó không có nghĩa California vận hành hoàn toàn bằng điện mặt trời mỗi ngày từ 10 giờ sáng đến 4 giờ chiều như tweet kia. Tính đến 11:56 sáng giờ chuẩn Thái Bình Dương hôm nay, tỷ trọng điện mặt trời khoảng 51%. Lưới điện California có đủ nhiều điểm tốt rồi, không cần phải nói dối
Có thể tự kiểm tra tại đây: https://www.gridstatus.io/live/caiso
Về mặt giá cả, các nhà sản xuất dẫn đầu hiện đã bán ở mức giá thấp hơn ngưỡng từng được xem là điểm mà xe điện thắng về tính kinh tế: https://www.nextbigfuture.com/2024/01/ev-lfp-battery-price-w...
Cuộc chiến giá gần đây ở Trung Quốc là bằng chứng cho điều đó
Ví dụ, bạn không thể kéo một dây nối 110V thật dài xuống cả dãy phố để sạc xe qua đêm, còn chi phí mua một căn nhà có gara thì lớn hơn rất nhiều so với khoản tiết kiệm tiền nhiên liệu
Tôi đoán các nhà sản xuất đang làm pack theo kích thước cell mà họ có thể mua được. Tôi từng nghĩ xu hướng là đi từ cell hình trụ, chẳng hạn 4680, sang cell lăng trụ hoặc pouch, nhưng không biết cell BYD dài 1 mét giờ ra sao rồi: https://pushevs.com/2020/05/26/byd-blade-prismatic-battery-c...
[1] https://cnevpost.com/2024/01/17/battery-price-war-catl-byd-c...
Biểu đồ và phần phân tích rất hay, nhưng có hai điểm đáng tiếc
Tôi muốn thay thế nhiên liệu hóa thạch và giảm ô nhiễm cùng hiệu ứng nhà kính nhiều nhất có thể. Tôi nghĩ quá trình chuyển đổi cần sự minh bạch và kỳ vọng thực tế. Thị trường càng có nhiều thông tin thì càng có thể tiến tới mục tiêu hiệu quả hơn. Khi bàn về phát điện và lưu trữ bằng năng lượng tái tạo, tôi thấy rất khó tìm câu trả lời cho những câu hỏi kiểu này, và một phần nguyên nhân chắc cũng là sự thiếu hiểu biết của tôi khi không biết nên tìm ở đâu. Vì vậy tôi đặc biệt muốn hỏi ở đây, và mong có chuyên gia nhanh chóng chỉ hướng
Xe điện hiệu quả hơn xe xăng khoảng 4 lần. Ở xe xăng, chỉ 20% năng lượng được chuyển thành chuyển động, còn xe điện thì khoảng 80%, dù có khác nhau tùy theo phanh tái sinh và các yếu tố khác. Nội dung này đã được nói kỹ trong bài trước: https://www.sustainabilitybynumbers.com/p/electrification-en...
Đường cong chữ S rất khó dự đoán, và gần như lần nào ai đó thử dự đoán cũng lệch rất xa. Có một bài nghiên cứu gọn gàng xử lý câu hỏi này. Chúng ta đã vượt qua mọi dự báo rồi
[0] https://www.inet.ox.ac.uk/files/energy_transition_paper-INET...
Biểu đồ mật độ năng lượng đó hơi gây ngạc nhiên. Ai đang bán loại pin chứa được 500Wh/kg? Con số đó giống mức của nguyên mẫu nghiên cứu hơn. Tôi biết Amprius và nhóm gamma-lưu huỳnh đã đạt hoặc vượt mức đó
Nhưng ô tô và điện thoại di động trong 10 năm qua đã dùng vật liệu cực dương thuộc họ oxit nickel-mangan-nhôm-cobalt. Sự phát triển quy mô lớn gần đây là việc đưa LiFePO4 vào sử dụng, chấp nhận mật độ thấp hơn để có chi phí thấp hơn và tuổi thọ dài hơn
Điều này không phủ nhận bản thân dự báo, nhưng mối liên hệ mà bài muốn vẽ ra giữa mật độ năng lượng và nhu cầu thị trường trông không thuyết phục lắm. Phát triển pin có mật độ cao hơn là tốt cho một số ứng dụng cụ thể như thủy phi cơ điện hiệu ứng mặt đất, nhưng không thiết yếu với ô tô hay lưu trữ lưới điện. Ô tô nhìn chung đã khả thi rồi, còn lưu trữ lưới điện thì triển vọng chi phí và tỷ lệ tự xả quan trọng hơn
Có một câu chuyện địa phương để bổ sung cho luận cứ thứ ba
Ở đây có vài trường đua go-kart, và sau vài năm không đến, gần đây tôi thấy tất cả đã chuyển sang go-kart điện. Chúng yên tĩnh hơn nhiều, không có khói thải và hoạt động tốt cả trong nhà
Vì vậy mới nói cuộc cách mạng điện đang đến và nhiều người cũng như nhiều quốc gia sẽ bị sốc. Chi phí điện mặt trời và điện gió cũng đang giảm với tốc độ tương tự
So sánh “mật độ pin năng lượng cao nhất vs chi phí pin” trong biểu đồ 2 trông kỳ lạ
Việc so sánh mức cao nhất của một lĩnh vực với mức trung bình của lĩnh vực khác có phổ biến không? Giống như so sánh thời gian tăng tốc 0-60mph của xe đỉnh nhất với giá trung bình của ô tô, tôi không biết trong đó có thông tin thực sự nào không. Lẽ ra phải so sánh chi phí của cùng những chiếc xe đó chứ, không nên đưa cả những xe không thuộc nhóm cao nhất vào, đúng không? Tôi đang bỏ sót điều gì?
Tất nhiên sẽ bị pha loãng ở mức nào đó, nhưng các thứ như phanh đĩa, phun nhiên liệu, điều khiển bằng vi xử lý rõ ràng đã đi theo dòng chảy như vậy. Với pin, theo thời gian điều này cũng xảy ra. Đó là một cách nhìn thoáng qua tương lai, rồi chỉ cần điều chỉnh cho phần bị pha loãng
Điều thật sự thú vị là sự tăng trưởng khổng lồ của thiết bị lưu trữ cố định. Có lẽ đây là phân khúc tăng trưởng nhanh nhất
Tôi cho rằng nên trích 25% số tiền chi cho pin xe điện để dùng cho tấm pin mặt trời gia đình thì tốt hơn. Thật khó chịu nổi sự tự mãn của những người sẵn sàng chi rất nhiều tiền cho xe, nhưng lại không chịu chi ngay cả một khoản tương đối nhỏ cho thiết bị tạo ra điện cho chiếc xe đó
Pin cũng tương tự. Lượng carbon ròng mà pin gia đình + điện mặt trời cắt giảm lớn hơn nhiều so với việc đưa pin vào xe gia đình. Xe chỉ chạy vài giờ mỗi ngày, nhưng một hệ thống gia đình điện mặt trời + pin hoàn toàn ngoài lưới thì giảm carbon 24/7
Nói cách khác, tổ hợp xe động cơ đốt trong Honda Civic + điện mặt trời/pin tại nhà cắt giảm nhiều carbon hơn một chiếc Tesla không có năng lực phát điện thực tế. Chỉ là điều đó không hợp thời mà thôi
Hơn nữa, V2G/H gần như chắc chắn có khả năng trở thành hiện thực trong tương lai gần, và sẽ khiến pin xe điện cũng được dùng để ổn định lưới điện
Tôi nghĩ ngành đó sẽ thúc đẩy cải thiện sản xuất pin và giảm chi phí, và tác động lan tỏa của nó sẽ vượt xa ngành ô tô. Việc giá pin giảm gần đây là bằng chứng tốt cho thấy quá trình này thực sự đang hoạt động. Tất nhiên, khỏi phải nói là đóng góp của một cá nhân thì rất nhỏ
Bài liên quan: Giá pin xe điện đang giảm nhanh hơn dự kiến: https://news.ycombinator.com/item?id=38304405