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Jan 21, 2024

Transition énergétique : Alternatives au lithium

Les technologies d'Opinion Rival ont encore du chemin à faire pour rattraper le lithium-ion

Avis

Les technologies rivales ont encore du chemin à parcourir pour attraper le mastodonte du lithium-ion, mais le marché sera si vaste qu'il ne peut être exclu.

Les développeurs de technologies de batteries à flux de zinc au brome et de vanadium - qui pendant des années ont travaillé sans relâche dans l'ombre du mastodonte qu'est l'industrie des batteries lithium-ion avec peu de récompense pour leurs ennuis - passent un bref moment au soleil.

Que cela se transforme en un moment plus durable dépend de l'évolution des choses à la pointe de la transition énergétique - plus précisément sur la niche de stockage "moyenne durée" de quatre heures à 12 heures.

Ce marché attire de plus en plus l'attention à mesure que les décideurs et les gestionnaires de réseau s'attaquent aux défis complexes et multiformes de la consolidation des systèmes électriques dominés par l'énergie éolienne et solaire. Il devrait continuer à croître et à s'accélérer à mesure que le stockage sur le réseau et d'autres utilisations du stockage de l'énergie se développent pour combler certaines lacunes dans l'approvisionnement en énergies renouvelables.

La grande question est : quelles technologies obtiendront une part de ce marché en pleine croissance ?

Redflow, une société basée à Brisbane qui fabrique des batteries à circulation de brome de zinc en Thaïlande, vient de remporter un contrat potentiellement révolutionnaire pour fournir une unité de stockage de 20 mégawattheures à la bande Paskenta d'Indiens Nomlaki, une nation amérindienne près de Corning, dans le nord de la Californie. .

Bien que plus petites que certaines batteries lithium-ion géantes à l'échelle du réseau annoncées en Australie – qui fonctionnent à plusieurs centaines de mégawattheures – c'est dix fois la taille du plus grand déploiement actuel de Redflow, qui se trouve également en Californie. Redflow a également plus de 50 batteries plus petites déployées sur les sites mobiles d'Optus en Australie.

Le directeur général de Redflow, Tim Harris, a déclaré que l'accord changeait la donne car il amène l'entreprise à déployer des dizaines de mégawatts et plus, démontre l'évolutivité de ses batteries à flux de brome de zinc et "montre notre capacité à prendre en charge les infrastructures critiques et à utiliser notre chimie à cette taille et cette échelle ».

Le PDG de Redflow, Tim Harris, a déclaré que le nouvel accord "montre notre capacité à utiliser notre chimie à cette taille et à cette échelle". Olive + Maëva

Les actions de la société ont bondi de 35% après la publication de la nouvelle dans The Australian Financial Review tôt jeudi, pour augmenter de 47% au cours des cinq derniers jours.

C'est un sursis modeste mais bienvenu pour les actionnaires de la société qui souffrent depuis longtemps, dont le pionnier des services Internet Simon Hackett.

Ils ont vu la valeur de leurs investissements diminuer au cours des cinq dernières années, les batteries lithium-ion ayant creusé un énorme fossé en termes de coûts et de capacité de production, propulsées par des investissements massifs de fabricants chinois, coréens et américains tels que Tesla d'Elon Musk.

Les actions de Tivan – un aspirant producteur de vanadium et fabricant de batteries – ont également augmenté de 6% cette semaine après que le président exécutif Grant Wilson a attiré l'inventeur de la batterie à flux redox au vanadium (VRFB) Maria Skyllas-Kazacos et l'ancien dirigeant de Rio Tinto Stéphane Leblanc à son conseil consultatif et exposé les plans ambitieux de l'entreprise dans la revue financière.

Tivan a acheté le plus grand gisement de vanadium de roche dure au monde à King River Resources en février et prévoit de développer une entreprise de traitement du vanadium et, finalement, une entreprise de fabrication de batteries VRFB dans le Middle Arm Sustainable Development Precinct du Territoire du Nord.

La société se concentrait auparavant sur l'extraction du titane de son gisement de Mount Peake dans le Territoire du Nord, qui contient également une ressource de vanadium de classe mondiale. Ses actions ont principalement baissé au cours des cinq dernières années alors qu'elle luttait avec ses plans.

Alors, où se situent les batteries à flux de zinc et de vanadium sur le marché du stockage ?

Les batteries lithium-ion dominent le marché du stockage d'énergie dit de courte durée, qui comprend les véhicules électriques, les services de stabilisation du réseau et le stockage du réseau d'une durée généralement d'une à deux heures. Ils sont la meilleure option pour fournir les intenses sursauts d'énergie nécessaires à ces fonctions.

Mais - comme l'a déclaré le CSIRO, la principale agence scientifique nationale, dans sa feuille de route pour le stockage des énergies renouvelables publiée en mars - dans le cadre du scénario de changement par étapes du plan de système intégré de l'opérateur du marché australien de l'énergie, le stockage total sur le marché national de l'électricité des États de l'Est devrait passer de moins de cinq gigawatts/50 gigawattheures en 2025 à 13 GW/420 GWh en 2030 et à 44 GW/550 GWh en 2050.

Le réseau de l'Australie-Occidentale connaîtra une croissance similaire à 1 GW/7 GWh d'ici 2030 et à 12 GW/74 GWh d'ici 2050.

Comme le montrent les graphiques, le stockage de durée moyenne devrait représenter une grande partie de cette croissance ; la part est plus importante dans WA, et beaucoup plus importante dans le scénario Hydrogen Superpower de l'AEMO, dans lequel la production globale du réseau est plus du double de la capacité de Step Change afin d'alimenter la production d'hydrogène vert.

Plus fort plus longtemps.

Alors que les opérateurs de réseau et les services publics se tournent vers l'extrémité la plus longue de l'exigence de stockage de durée moyenne, les partisans de la batterie à flux auront plus d'occasions de vanter leurs marchandises.

Mais comment peuvent-ils surmonter leur désavantage de coût actuel ? La feuille de route du CSIRO place le coût actualisé - ou tout le capital et les coûts d'exploitation - du stockage de la batterie VRFB à un peu moins de 45 ¢ par kilowattheure en 2025, contre un peu plus de 25 ¢/KWh pour le lithium-ion ; d'ici 2050, il voit ces chiffres à 25 ¢/KWh et un peu moins de 15 ¢/KWh.

(La feuille de route n'a pas estimé les coûts des batteries à flux de brome de zinc, citant des données insuffisantes.)

Quels attributs peuvent-ils mettre en avant pour surmonter ces inconvénients ? Les batteries Flow stockent l'énergie dans des électrolytes liquides – du vanadium et du brome de zinc dans ces deux cas – qui cèdent leur charge lorsqu'ils sont filtrés à travers des cellules électrochimiques. Ils sont facturés par le processus inverse.

Cette chimie rend les deux types de batteries à flux plus sûres et moins susceptibles de prendre feu que les batteries lithium-ion, ce qui les rend attrayantes pour les régions à haute température. Le CSIRO s'attend également à des "économies d'échelle partielles" à mesure que les déploiements augmentent.

Les batteries à flux de brome de zinc peuvent être déployées en moins d'un an, présentent "des problèmes de sécurité et de gestion des risques minimes" et bénéficient de l'utilisation de matériaux abondants tels que le zinc, ce qui réduit les risques de la chaîne d'approvisionnement, selon le CSIRO.

Mais, dit-il, les batteries à flux de brome de zinc sont toujours "au stade de la démonstration à l'échelle pilote" - sur la base du système existant de 2 MWh de Redflow en Californie - et "on ne sait pas si" elles seront en mesure de répondre à un stockage de réseau de durée moyenne. demande d'ici 2030. Il n'est pas clair si la dernière victoire du contrat de Redflow changerait l'évaluation du CSIRO.

Harris est de plus en plus convaincu que la demande continuera de croître en Californie et que Redflow peut réduire l'écart de coûts. Il dit que le gouverneur Gavin Newsom "se penche vraiment sur le développement actif d'alternatives lithium-ion" pour réduire la dépendance à l'égard des approvisionnements chinois en lithium, et "reconnaît le rôle critique du stockage de longue durée" avec une urgence croissante.

(Newsom lui-même a déclaré jeudi : "Nous devons construire. Nous devons faire avancer les choses. Ce n'est pas un exercice idéologique", a rapporté le Sacramento Bee.)

Hackett, un ancien président de Redflow, a déclaré que la victoire du contrat était une "nouvelle fantastique", que Redflow "fabriquerait plus de batteries pour ce projet qu'ils n'en ont fabriqués depuis leur création", et que la victoire aiderait Redflow à évoluer et à conduire l'unité les coûts vers le bas.

"Le marché américain du stockage d'énergie sans lithium de longue durée est réel et il se développe rapidement. Cela semble être la bonne étape au bon moment", a déclaré Hackett. "Le marché à l'échelle du réseau est énorme et en croissance rapide. Il est facile d'envisager le prochain projet après celui-ci étant une autre étape 10x au-dessus de celui-ci."

Pourtant, les batteries VRFB bénéficient de déploiements plus importants, y compris un réseau connecté au réseau de 100 MW/400 MWh à la centrale électrique de Dalian Rongke en Chine. Le CSIRO indique que les batteries VRFB pourraient être déployées pour répondre à la demande de durée moyenne avant 2030, mais "l'utilisation à grande échelle du réseau VRFB dépend de la mise à l'échelle de la chaîne d'approvisionnement en vanadium, qui est actuellement à petite échelle en Australie".

L'approvisionnement en vanadium est ce que Tivan espère résoudre en développant son gisement Speewah. Les technologies de batteries alternatives ont encore un long chemin à parcourir pour rattraper le mastodonte lithium-ion, mais le marché sera si vaste qu'elles ne pourront pas être exclues de la course.

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