211service.com
Waarom er slechte dingen gebeuren met startups op het gebied van schone energie
Nieuwe technologieën voor het opslaan van energie uit wind- en zonneparken zullen de sleutel zijn tot een toekomst met schone energie. Maar het recente faillissement van Aquion Energy toont de marktuitdaging om dat mogelijk te maken. 19 juni 2017
Daniel Zender
Met alle maatregelen die er normaal gesproken toe doen, had Aquion Energy moeten slagen.
De startup, die grote batterijen verkocht voor hernieuwbare projecten en elektriciteitsnetten, werd opgericht door Jay Whitacre, een professor materiaalwetenschappen aan Carnegie Mellon die eerder batterijen voor Mars-rovers ontwikkelde bij NASA. Het verhoogde bijna $ 200 miljoen van vooraanstaande investeerders, waaronder Bill Gates, en durfkapitalisten bij Kleiner Perkins en Shell. Misschien wel het belangrijkste van alles, het bedrijf betrad de markt met een scherp bewustzijn van eerdere misstappen door startups met batterijen. Het kostte moeite om het gebruik van zeldzame materialen te vermijden. Het vertrouwde op hergebruikte productieapparatuur. En het identificeerde nichemarkten waar het voet aan de grond zou kunnen krijgen.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van juli 2017
- Zie de rest van het nummer
- Abonneren
Maar op 8 maart, nadat Aquion . er niet in was geslaagd aanvullende financiering op te halen, gearchiveerd voor bescherming tegen faillissementen, 80 procent van het personeel schrappen en de productie stopzetten. Het was de laatste van verschillende struikelblokken voor door durfkapitaal gesteunde startups voor opslag. EnerVault, dat bezig was met het ontwikkelen van zogenaamde flow-batterijen, zette zichzelf te koop nadat het er in 2015 niet in was geslaagd extra investeerders te vinden. Later dat jaar ontsloeg Ambri, de startup voor vloeibare metalen batterijen, een kwart van zijn personeel. Rond diezelfde tijd begon LightSail Energy, dat moeite had om technologie te ontwikkelen om energie op te slaan als perslucht in koolstofvezeltanks, om zijn containers te verkopen aan aardgasleveranciers. Alles bij elkaar genomen hebben deze strijd de hoop op de opkomst van betaalbare en praktische rasteropslag op korte termijn doen afnemen.
En dat is een probleem. Zonder goedkope manieren om overtollige energie op te slaan die wordt opgewekt uit intermitterende bronnen zoals wind en zon, zijn er beperkingen aan hoeveel deze hernieuwbare energiebronnen kunnen bijdragen aan de totale elektriciteitsopwekking van het net - en, bij uitbreiding, hoeveel we het broeikasgas kunnen verminderen emissies die klimaatverandering veroorzaken. Er zijn al dagen dat zonneparken in Californië moeten sluiten omdat ze meer stroom opwekken dan het net op een bepaald moment kan gebruiken. En toch moet het systeem nog steeds voldoende back-upcentrales op fossiele brandstoffen laten draaien om voldoen aan de totale vraag telkens wanneer de zon achter wolken zakt.
Een jaar geleden, MIT Technology Review gerangschikt Aquion nummer vijf op de lijst van 50 Slimste Bedrijven. Het is moeilijk om de details te ontcijferen van wat er mis is gegaan, omdat de faillissementsaanvraag weinig aanvullende details biedt. Whitacre weigerde verzoeken om te spreken totdat een veiling is voltooid, maar hij maakte duidelijk dat hij hoopt dat het bedrijf of de technologie daarna in een of andere vorm verder kan gaan.
Wat wel duidelijk is, is dat ondanks de dwingende behoefte aan betere technologie voor rasteropslag, elke startup vandaag de dag wordt geconfronteerd met verschillende ontmoedigende realiteiten. Ten eerste is de zich langzaam ontwikkelende markt voor geavanceerde netwerkopslag nog steeds niet groot, deels omdat de technologieën onvolwassen en duur zijn. Ten tweede, en belangrijker op de korte termijn, is de prijs van bestaande technologie in de vorm van lithium-ionbatterijen veel sneller gedaald dan verwacht, waardoor de beloofde voordelen van nieuwe benaderingen zoals die van Aquion kleiner werden.
Het is nog steeds een gok welke geavanceerde technologie voor rasteropslag, of een combinatie van verschillende benaderingen, uiteindelijk lithium-ionbatterijen zou kunnen verdringen.
Houd je adem niet in voor de dingen die na lithium-ion komen, zegt Ilan Gur, oprichter van het Cyclotron Road-programma voor energie-ondernemers, die eerder medeoprichter was van een batterijbedrijf dat werd overgenomen door Bosch. Het is veel waarschijnlijker dat we nog een paar decennia op de lithium-ionkostencurve zullen blijven rijden.
Inmiddels is het een bekend fenomeen in schone energie. Bedrijven moeten vooraf enorme investeringen doen om nieuwe hardware te ontwikkelen en de productie op te schalen, terwijl ze tegelijkertijd streven naar bewegende prijs- en prestatiedoelen naarmate bestaande technologieën verbeteren. Geconfronteerd met dergelijke uitdagingen slagen er maar weinig.
Het gevaar is in dit geval dat veel waarnemers geloven dat lithium-ion niet de juiste technologie is voor grootschalige opslag van het basislastnet, omdat er grenzen lijken te zijn aan hoe goedkoop en duurzaam de technologie ooit kan worden. Maar het succes ervan bevriest een toch al kille investeringsmarkt voor technologieën die vandaag misschien slechts minimaal beter zijn, maar die op de lange termijn een veel groter potentieel zouden kunnen hebben om het energiesysteem te transformeren.
Hoe kunnen we dergelijke technologieën lang genoeg ondersteunen om dat punt te bereiken?
Geroosterd brood
Wanneer MIT Technology Review schreef voor het eerst over Aquion, in 2012, het bedrijf zei dat het hoopte zijn batterijen te produceren voor minder dan $ 300 per kilowattuur capaciteit. De technologie combineerde een zoutwaterelektrolyt met een mangaanoxide-kathode en een op koolstof gebaseerde anode. De prijs positioneerde het product tussen goedkope loodzuurbatterijen en duurdere lithium-iontechnologie. Maar een groot deel van de pitch van het bedrijf was dat de batterijen veel langer meegaan en beter presteerden in de zware laad- en ontlaadcycli die inherent zijn aan het elektriciteitsnet. Dat beloofde de levensduurkosten van het systeem te verlagen.
Het is onduidelijk waar de prijsstelling van Aquion stond op het moment van de faillissementsaanvraag, maar lithium-ionbatterijen zelf daalden vorig jaar onder de drempel van $ 300 per kilowattuur, volgens Bloomberg New Energy Finance . In het bijzonder daalde de prijs met bijna de helft in slechts twee jaar, tot $ 273 in 2016, terwijl de wereldwijde productie opvoerde om te voldoen aan de groeiende vraag naar telefoons, elektrische auto's en back-upsystemen op zonne-energie. En de prijzen voor lithium-ionbatterijen zullen waarschijnlijk blijven dalen. Bloomberg projecten ze zullen tegen 2025 dalen tot $ 109 per kilowattuur en $ 73 in 2030.
Donald Sadoway, een materiaalwetenschapper aan het MIT en medeoprichter van Ambri, is sceptisch dat dergelijke schattingen de totale kosten voor lithium-ion-opslagsystemen op netschaal weerspiegelen. Hij stelt ook dat toekomstige projecties van Bloomberg New Energy Finance onrealistisch zijn, en merkt op dat de schatting voor 2030 onder de kosten van grondstoffen lijkt te duiken. Maar hoe dan ook, de plotselinge prijsdaling heeft al een enorm rimpeleffect op de opslagmarkt gehad, zegt hij. Wanneer lithium-ion met deze gedurfde beweringen naar buiten komt, zet dat investeerders aan het denken, zegt Sadoway. Ze kijken en zeggen: 'Wauw, jullie zijn toast.'
Ding beoordeeld
Aquion Energy's aanvraag voor Chapter 11 faillissement 8 maart 2017
Ondertussen hebben klanten die een opslagsysteem van miljoenen dollars overwegen, weinig reden om te wedden op een opkomende en risicovollere technologie. Lithium-ionbatterijen voldoen al aan veel van de specifieke behoeften van grootschalige nutsbedrijven en bieden een betrouwbaar product van stabiele leveranciers, zegt John Zahurancik, president van de energieopslagdivisie van AES, een ontwikkelaar van energieprojecten die zich steeds meer richt op batterijsystemen. Toen nutsbedrijven in Californië gedwongen werden om snel een aardgasopslagplaats te vervangen na een groot lek in 2015 kozen ze voor drie aparte lithium-ionsystemen, samengesteld door AES en Tesla. We zien het als een technologie die hier, nu en klaar is, zegt Zahurancik.
Vooruit opladen
Maar er zijn goede redenen om onze batterijweddenschappen af te dekken, zegt Jessika Trancik, universitair hoofddocent energiestudies aan het MIT. Hoezeer de prijzen ook zijn gedaald, lithium-ionbatterijen zijn nog steeds niet goedkoop genoeg om een grotere rol in het elektriciteitsnet te vervullen. En het is niet duidelijk of ze er zullen komen, zegt ze.
De prijsstelling is ook ingewikkelder dan wat een enkele kilowattuur vangt. De meer veelzeggende statistiek is dollars per kilowattuur per cyclus, een cijfer dat de levensduurkosten van het systeem weerspiegelt. En daarmee komen we bij een groot probleem voor lithium-ion: deze batterijen kunnen snel opraken, zoals elke smartphonebezitter weet. Dat maakt ze minder dan ideaal voor de spanningen van de basislastopslag die nodig is om het groeiende deel van intermitterende bronnen zoals wind en zonne-energie in het net in evenwicht te brengen.
Het is nog steeds een gok welke grid-opslagtechnologie, of een combinatie daarvan, uiteindelijk lithium-ionbatterijen zou kunnen verdringen. Naast geavanceerde batterijmogelijkheden zijn er vliegwielen, perslucht, waterstof brandstofcellen , elektrische-voertuig-naar-net-systemen, en zelfs energiebesparende airconditioners . (Water op een heuvel pompen en het later naar beneden laten lopen, blijft verreweg de grootste opslagtechnologie.) Maar al deze technologieën hebben aanzienlijke tekortkomingen, en al deze technologieën zullen waarschijnlijk langdurige investeringen vergen om ze verder te ontwikkelen, testen of ze echt levensvatbaar zijn en maak ze kostenconcurrerend.
De vraag is waar dergelijke investeringen vandaan komen. De regering-Trump heeft stappen ondernomen om het federale financieringsprogramma voor startups op het gebied van schone energie te ontmantelen, en de durfkapitaalinvesteringen voor dergelijke technologieën zijn sinds 2011 met bijna 30 procent gedaald van $ 7,5 miljard naar $ 5,2 miljard, volgens een recent rapport van de Brookings Instituut .
Het goede nieuws is dat de markt voor grote opslagsystemen zich uitbreidt naarmate er meer wind- en zonne-energieprojecten worden gebouwd en omdat fabrieken kosten willen besparen tijdens piekuren. En de economie van netopslag wordt gunstiger naarmate er meer duurzame opwekking online komt en meer verouderende fabrieken voor fossiele brandstoffen worden stilgelegd, zegt Severin Borenstein, een energie-econoom aan de University of California, Berkeley. Naarmate we meer intermitterende hernieuwbare energiebronnen uitrollen, wordt opslag waardevoller, zegt hij.
De angst is echter dat marktmechanismen alleen niet snel genoeg werken, gezien het tempo waarin de wereld de uitstoot moet verminderen om de grootste bedreigingen van klimaatverandering te voorkomen. Een instrument dat de verschuiving zou kunnen versnellen, is slim overheidsbeleid. Koolstofbelastingen, of cap-and-trade-programma's zoals die in Californië, New York en andere staten, verhogen de kosten van het gebruik van fossiele brandstofcentrales en vergroten de prikkels om meer hernieuwbare energiebronnen en opslag aan het net toe te voegen. Er zijn meer directe manieren waarop de overheid de sector kan ondersteunen, zoals de eis van Californië dat staatsbedrijven tegen het einde van dit decennium meer dan 1,3 gigawatt aan opslag aan het net moeten toevoegen, of federale subsidie- en leningsprogramma's voor veelbelovende startups.
Maar uiteindelijk zijn opkomende opslagtechnologieën strijdkrachten die diep in de kern van het kapitalisme zijn ingebed. Markten consolideren rond dominante technologieën en bedrijven. Er is vaak een radicale opmars nodig om de oude orde op te schudden, en die komen in de energiesector niet vaak voor.