近年來,國際能源格局正在發生重大變革,能源系統從化石能源占絕對主導向低碳多種能源融合方向轉變,為應對這一新趨勢,世界各主要經濟體均密集出臺相關政策,以搶占能源資源和技術競爭的戰略制高點。而在歐洲,歐盟認為新型鈉離子電池可以加速歐洲能源轉型。
自2018年以來,世界主要經濟體都提出了發展新能源的支持政策,如:
①美國:2018年9月,美國能源部(DOE)為儲能聯合研究中心(JCESR)投入1.2億美元(5年)。
②中國:中國制造2025計劃。
③日本:2018年7月,日本經濟產業省下屬的新能源與工業技術開發組織(NEDO)通過了“創新性蓄電池-固態電池”開發項目。
④歐盟:2018年5月,歐洲電池聯盟發布戰略行動計劃,將啟動預計規模為10億歐元的新型電池技術旗艦研究計劃;同時也包括了“地平線2020”計劃和“地平線歐洲”框架計劃,明確支持“可再生能源存儲技術和有競爭力的電池產業鏈”。
歐盟“地平線2020研究和創新計劃”中“鈉離子材料作為制造用于非汽車應用耐久電池的核心組件”項目(NAIMA),總金額約為800萬歐元。該項目已經于2019年12月1日開始,將持續36個月。NAIMA項目目標是為儲能行業提供新一代高性價比和高安全性的鈉離子電池。
在NAIMA項目中,將開發和測試兩種新一代具有高度競爭力和安全性的鈉離子電池。這兩種電池極有可能成為目前仍由亞洲工業界控制的儲能技術中廣泛應用的鋰電池技術的最可靠和最具成本效益的替代品。這種顛覆性的鈉離子電池技術已經得到了歐洲電池產業鏈(本項目合作群中的企業界合作伙伴)的支持,他們已經切實承諾將對電池的所有組件的制造進行大量投資,從而確保歐盟國家在這個行業的話語權。
NAIMA匯集了一個強有力和互補的項目合作群,包括來自8個歐洲國家(法國、德國、瑞典、保加利亞、西班牙、荷蘭、斯洛文尼亞和比利時)的15個合作伙伴,其中包括5個研發組織(CNRS、CEA、NIC、IHE、VITO)、6個中小企業(TIAMAT、BIOKOL、IEIT、GOLDLINE、ACC、ZABALA IC)和4個大公司(EDF、GESTAMP、SOLVAY、Umicore)。合作伙伴的良好平衡和跨領域的特點涵蓋了整個電池產業鏈以及項目所需的不同基礎研發領域。此外,一個國際專家顧問委員會將介入本項目的運行,使項目成為真正的商業案例。
在項目框架內,為了提供3個真實環境中鈉離子電池技術競爭力的可靠證據,本項目將在3個多規模業務場景中示范6個不同的鈉離子電池組(可再生能源發電-EDF法國電力公司/法國、工業儲能- GESTAMP/西班牙,家庭儲能-GOLDLINE/保加利亞)。為此,最終用戶(EDF、GESTAMP、GOLDLINE)的參與將在本項目執行中發揮關鍵作用。作為嚴格的“技術評審”,這三個最終用戶將評估其自身作為“潛在買家”的可能性,即鈉離子電池技術是否有可能成為其業務生態系統的一部分。此外,“可持續性方法”將通過定義清楚的二次利用和原材料的高回收率(>50%wt)來確保。這一方法將通過開發一種產品綜合評估方法得到加強,這種方法能夠在全生命周期評估(LCA)和生命周期成本計算(LCC)中結合技術、環境和社會責任等不同方面。
NAIMA項目是進一步深入開發先進的、基礎的、實用鈉離子電池技術的的絕佳機會,以評估其在現實環境中的潛力,并幫助其實現商業化。從歐洲內部采購這些電池的大部分材料的可能性非常符合歐盟委員會的戰略和意愿,將有助于降低鋰離子電池價值鏈中一些關鍵挑戰的風險。
歐洲能源轉型中的外部環境
歐盟正在向歐共體能源聯盟戰略中規定的安全、可持續和有競爭力的能源體系過渡??稍偕茉丛跉W盟能源市場的日益滲透,與最具綜合競爭力的技術,如風能和太陽能的發展齊頭并進。不可調節的可再生能源發電對能源系統的靈活性提出了更高的要求,而且在能源系統中,越來越多的分布式儲能的比重也與日俱增。事實上,大量可再生能源設施的蓬勃發展,使得不同規模的工業級智能電網以及儲能系統得以部署,私人家庭生產的電力所占份額也在增加。
從目前來看,要確保未來鋰離子電池原材料的足夠供應將是一個“奇跡”。在這種情況下,最可靠的非鋰電池的替代品是鈉離子電池技術。這項顛覆性技術已經得到了一個穩固的歐洲電池價值鏈(財團的行業合作伙伴)的支持,他們已經確實承諾對電池的所有部件的制造進行大量投資,從而保持了歐洲各國在這個領域的話語權。
*注釋:“地平線2020”科研規劃幾乎囊括了歐盟所有科研項目,分基礎研究、應用技術和應對人類面臨的共同挑戰三大部分,其主要目的是整合歐盟各國的科研資源,提高科研效率,促進科技創新,推動經濟增長和增加就業。
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