Varför dåliga saker händer med Clean-Energy Startups

Ny teknik för att lagra energi från vind- och solkraftsparker kommer att vara nyckeln till en framtid med ren energi. Men Aquion Energys senaste konkurs visar marknadsutmaningen att få det att hända. Förbi

• James Temple arkivsida

19 juni 2017

Daniel Zender

Med alla mått som vanligtvis betyder något borde Aquion Energy ha lyckats.

Startupen, som sålde stora batterier för förnybara projekt och elnät, grundades av Jay Whitacre, en materialvetenskapsprofessor vid Carnegie Mellon som tidigare utvecklat batterier för Mars-rovers vid NASA. Det höjde nästan 200 miljoner dollar från framstående investerare, inklusive Bill Gates, och riskkapitalister på Kleiner Perkins och Shell. Kanske viktigast av allt, företaget gick in på marknaden med en klarsynt medvetenhet om tidigare felsteg från batteristarter. Det tog möda att undvika användningen av sällsynta material. Den förlitade sig på återanvänd tillverkningsutrustning. Och det identifierade nischmarknader där det kan få fotfäste.

Den här historien var en del av vårt julinummer 2017

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Men den 8 mars, efter att ha misslyckats med att skaffa ytterligare finansiering, Aquion arkiveras för konkursskydd, minskade 80 procent av sin personal och stoppade tillverkningen. Det var den senaste av flera snubblar för startups med riskbackad lagring. EnerVault, som utvecklade så kallade flödesbatterier, lade ut sig till försäljning efter att ha misslyckats med att hitta ytterligare investerare 2015. Senare samma år sade Ambri upp en fjärdedel av sin personal. Ungefär vid samma tidpunkt gick LightSail Energy, som kämpade för att utveckla teknik för att lagra energi som tryckluft i kolfibertankar, till att sälja sina behållare till naturgasleverantörer. Sammantaget har dessa strider tömt förhoppningarna om uppkomsten av prisvärd och praktisk nätlagring när som helst snart.

Och det är ett problem. Utan billiga sätt att lagra överskottsenergi som genereras från intermittenta källor som vind och sol, finns det begränsningar för hur mycket dessa förnybara kraftkällor kan bidra till nätets totala elproduktion – och i förlängningen hur mycket vi kan minska växthusgasen utsläpp som driver klimatförändringarna. Det finns redan dagar då Kaliforniens solgårdar måste stängas för att de är genererar mer kraft än nätet kan använda vid en viss tidpunkt. Och ändå måste systemet fortfarande driva tillräckligt många reservkraftverk för fossila bränslen möta den totala efterfrågan när solen sjunker bakom moln.

Ett år sedan, MIT Technology Review rankade Aquion som nummer fem på sin lista över 50 smartaste företag. Det är svårt att tyda detaljerna om vad som gick fel, eftersom konkursansökan ger få ytterligare detaljer. Whitacre avböjde förfrågningar om att tala tills en auktion är klar, men han gjorde klart att han hoppas att företaget eller tekniken kan fortsätta i någon form efter den tidpunkten.

Vad som är tydligt är att trots det övertygande behovet av bättre nätlagringsteknik står varje startup idag inför flera skrämmande realiteter. För det första är den långsamt utvecklande marknaden för avancerad nätlagring fortfarande inte stor, delvis för att teknikerna är omogna och dyra. För det andra, och viktigare på omedelbar sikt, har priset på befintlig teknik i form av litiumjonbatterier sjunkit mycket snabbare än väntat, vilket minskar de utlovade fördelarna med nya tillvägagångssätt som Aquions.

Det är fortfarande vem som helst kan satsa på vilken avancerad nätlagringsteknik, eller en kombination av olika tillvägagångssätt, som i slutändan skulle kunna ersätta litiumjonbatterier.

Håll inte andan för det som kommer efter litiumjon, säger Ilan Gur, grundare av Cyclotron Road-programmet för energientreprenörer, som tidigare var med och grundade ett batteriföretag som köptes upp av Bosch. Vi är mycket mer benägna att köra litiumjonkostnadskurvan i ytterligare några decennier.

Vid det här laget är det ett välbekant fenomen inom ren energi. Företag måste göra en massiv förhandsinvestering för att utveckla ny hårdvara och skala upp tillverkningen, samtidigt som de jagar rörliga pris- och prestandamål i takt med att befintliga teknologier förbättras. Inför sådana utmaningar är det försvinnande få som lyckas.

Faran i det här fallet är att många observatörer tror att litiumjon inte är rätt teknik för fullskalig baslastnätlagring, eftersom det verkar finnas gränser för hur billig och långvarig tekniken någonsin kan bli. Ändå frysar dess framgång över en redan kylig investeringsmarknad för teknologier som kanske bara är minimalt bättre idag, men som kan ha mycket större potential att förändra energisystemet på lång sikt.

Hur kan vi stödja sådan teknik tillräckligt länge för att nå den punkten?

Rostat bröd

När MIT Technology Review skrev först om Aquion, 2012, sa företaget att de hoppades kunna tillverka sina batterier för mindre än $300 per kilowattimme kapacitet. Tekniken parade ihop en saltvattenelektrolyt med en manganoxidkatod och en kolbaserad anod. Priset placerade produkten mellan bly-syrabatterier av låg kvalitet och dyrare litiumjonteknologi. Men en stor del av företagets pitch var att batterierna höll mycket längre och presterade bättre i de tunga laddnings- och urladdningscyklerna som är inneboende i elnätet. Det lovade att sänka livstidskostnaderna för systemet.

Det är oklart var Aquions prissättning låg vid tidpunkten för sin konkursanmälan, men litiumjonbatterierna sjönk under tröskeln på $300 per kilowattimme förra året, enligt Bloomberg New Energy Finance . Specifikt sjönk priset med nästan hälften på bara två år och nådde 273 $ 2016, då den globala produktionen ökade för att möta den växande efterfrågan på telefoner, elbilar och solenergi-backupsystem. Och priserna på litiumjonbatterier kommer sannolikt att fortsätta att sjunka. Bloomberg projekt de kommer att sjunka till 109 $ per kilowattimme 2025 och 73 $ 2030.

Donald Sadoway, materialvetare vid MIT och medgrundare av Ambri, är skeptisk till att sådana uppskattningar återspeglar totala kostnader för litiumjonlagringssystem i nätskala. Han hävdar också att framtida prognoser från Bloomberg New Energy Finance är orealistiska, och noterar att uppskattningen för 2030 verkar sjunka under råvarukostnaden. Men hur som helst, det plötsliga prisfallet har redan haft en enorm ringverkan på lagringsmarknaden, säger han. När litiumjon kommer ut med dessa djärva påståenden får det investerare att pausa, säger Sadoway. De tittar och säger: 'Wow, ni är rostat bröd.'

Sak granskas

• Aquion Energys ansökan om kapitel 11-konkurs 8 mars 2017

Samtidigt har kunder som överväger ett lagringssystem för flera miljoner dollar få incitament att satsa på en framväxande och mer riskfylld teknik. Litiumjonbatterier möter redan många av de specifika behoven hos storskaliga energikunder och erbjuder en pålitlig produkt från stabila leverantörer, säger John Zahurancik, ordförande för energilagringsavdelningen för AES, en kraftprojektutvecklare som alltmer fokuserar på batterisystem. När företag i Kalifornien tvingades snabbt ersätta en naturgaslagringsplats efter en stor läcka 2015 valde de tre separata litiumjonsystem, sammansatta av AES och Tesla. Vi ser det som en teknik som är här, nu och redo, säger Zahurancik.

Laddar framåt

Men det finns goda skäl att säkra våra batterisatsningar, säger Jessika Trancik, docent i energistudier vid MIT. Så mycket som priserna har sjunkit, är litiumjonbatterier fortfarande inte billiga nog att tjäna större roller i nätet. Och det är inte klart om de kommer dit, säger hon.

Prissättningen är också mer komplicerad än vad en enskild kilowattimme fångar. Det mer talande måttet är dollar per kilowattimme per cykel, en siffra som skulle återspegla livstidskostnader för systemet. Och det får oss till ett stort problem för litiumjon: dessa batterier kan blekna snabbt, vilket alla smartphoneägare vet. Det gör dem mindre än idealiska för de påfrestningar av baslastlagring som krävs för att balansera ut den växande delen av intermittenta källor som vind och sol i nätet.

Det är fortfarande vem som helst kan satsa på vilken nätlagringsteknik, eller en kombination av dem, som i slutändan kan ersätta litiumjonbatterier. Förutom avancerade batterimöjligheter finns svänghjul, tryckluft, vätebränsleceller , el-fordon-till-nätsystem och till och med energilagrande luftkonditioneringsapparater . (Att pumpa vatten uppför en kulle och låta det rinna ner senare är fortfarande den överlägset största lagringstekniken.) Men alla dessa tekniker lider av betydande brister, och alla kommer sannolikt att kräva djupa hållbara investeringar för att vidareutveckla dem, testa om de verkligen är livskraftiga , och göra dem konkurrenskraftiga.

Frågan är var sådana investeringar kommer ifrån. Trump-administrationen har vidtagit åtgärder för att avveckla det federala finansieringsprogrammet för nystartade företag med ren energi, och riskkapitalinvesteringar för sådana teknologier har sjunkit med nästan 30 procent sedan 2011, från 7,5 miljarder dollar till 5,2 miljarder dollar, enligt en färsk rapport från Brookings institution .

Den goda nyheten är att marknaden för stora lagringssystem vidgas i takt med att fler vind- och solenergiprojekt byggs, och eftersom fabriker försöker sänka kostnaderna under högbelastningstider. Och ekonomin med nätlagring blir mer gynnsam när ytterligare förnybar produktion kommer online och fler åldrande fossilbränsleanläggningar stänger, säger Severin Borenstein, en energiekonom vid University of California, Berkeley. När vi rullar ut mer intermittent förnybar energi blir lagringen mer värdefull, säger han.

Rädslan är dock att marknadsmekanismerna ensamma inte fungerar tillräckligt snabbt med tanke på den takt i vilken världen behöver minska utsläppen för att undvika de största hoten från klimatförändringar. Ett verktyg som kan påskynda förändringen är smart offentlig politik. Koldioxidskatter, eller cap-and-trade-program som de som finns i Kalifornien, New York och andra stater, ökar kostnaderna för att använda fossilbränsleanläggningar och ökar incitamenten att lägga till mer förnybar energi och lagring till nätet. Det finns mer direkta sätt som regeringen också kan stödja sektorn på, som Kaliforniens krav på att statliga elbolag ska lägga till mer än 1,3 gigawatt lagring till nätet i slutet av detta decennium, eller federala bidrags- och låneprogram för lovande nystartade företag.

Men i slutändan kämpar begynnande lagringsteknologier mot krafter som är inbäddade djupt i kapitalismens kärna. Marknader konsolideras kring dominerande teknologier och företag. Det krävs ofta radikala framsteg för att skaka om den gamla ordningen, och inom energisektorn kommer de inte ofta.

Dölj