Pourquoi de mauvaises choses arrivent aux startups d'énergie propre

Les nouvelles technologies de stockage de l'énergie des parcs éoliens et solaires seront la clé d'un avenir énergétique propre. Mais la récente faillite d'Aquion Energy montre le défi du marché pour y parvenir. Par

• Temple de James page d'archives

19 juin 2017

Daniel Zender

Selon toutes les mesures qui comptent habituellement, Aquion Energy aurait dû réussir.

La startup, qui vendait de grosses batteries pour des projets d'énergie renouvelable et des réseaux électriques, a été fondée par Jay Whitacre, professeur de science des matériaux à Carnegie Mellon qui a précédemment développé des batteries pour les rovers martiens à la NASA. Il a soulevé près de 200 millions de dollars d'investisseurs de premier plan, dont Bill Gates, et de capital-risqueurs chez Kleiner Perkins et Shell. Peut-être le plus important de tous, la société est entrée sur le marché avec une conscience lucide des faux pas antérieurs des startups de batteries. Il s'est efforcé d'éviter l'utilisation de matériaux rares. Il s'appuyait sur des équipements de fabrication réutilisés. Et il a identifié des marchés de niche où il pourrait prendre pied.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de juillet 2017

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Mais le 8 mars, après avoir échoué à lever des fonds supplémentaires, Aquion déposé pour la protection contre la faillite, a réduit de 80% son personnel et a arrêté la fabrication. C'était le dernier de plusieurs trébuchements pour les startups de stockage soutenues par le capital-risque. EnerVault, qui développait ce qu'on appelle des batteries à flux, s'est mis en vente après avoir échoué à trouver d'autres investisseurs en 2015. Plus tard cette année-là, la startup de batteries à métal liquide Ambri a licencié un quart de son personnel. À peu près à la même époque, LightSail Energy, qui avait du mal à développer une technologie pour stocker l'énergie sous forme d'air comprimé dans des réservoirs en fibre de carbone, a décidé de vendre ses conteneurs à des fournisseurs de gaz naturel. Prises ensemble, ces luttes ont dégonflé les espoirs d'émergence prochaine d'un stockage en réseau abordable et pratique.

Et c'est un problème. Sans moyens bon marché de stocker l'énergie excédentaire générée à partir de sources intermittentes telles que le vent et le soleil, il existe des limites à la contribution de ces sources d'énergie renouvelables à la production globale d'électricité du réseau et, par extension, à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. les émissions à l'origine du changement climatique. Il y a déjà des jours où les fermes solaires californiennes doivent fermer parce qu'elles sont générer plus de puissance que la grille peut utiliser à un moment donné. Et pourtant, le système doit encore faire fonctionner suffisamment de centrales de secours à combustibles fossiles pour répondre à la demande totale chaque fois que le soleil plonge derrière les nuages.

Il y a un an, Examen de la technologie MIT a classé Aquion au cinquième rang de sa liste des 50 entreprises les plus intelligentes. Il est difficile de déchiffrer les détails de ce qui s'est mal passé, car le dépôt de bilan offre peu de détails supplémentaires. Whitacre a refusé les demandes de prise de parole jusqu'à ce qu'une vente aux enchères soit terminée, mais il a clairement indiqué qu'il espère que l'entreprise ou la technologie pourra continuer sous une forme ou une autre après ce point.

Ce qui est clair, c'est que malgré le besoin impérieux d'une meilleure technologie de stockage en grille, toute startup est aujourd'hui confrontée à plusieurs réalités décourageantes. Premièrement, le marché en développement lent du stockage en réseau avancé n'est toujours pas important, en partie parce que les technologies sont immatures et coûteuses. Deuxièmement, et plus important dans l'immédiat, le prix de la technologie existante sous la forme de batteries lithium-ion a chuté beaucoup plus rapidement que prévu, réduisant les avantages promis de nouvelles approches comme celle d'Aquion.

Tout le monde parie toujours sur la technologie avancée de stockage en réseau, ou la combinaison de différentes approches, qui pourrait finalement remplacer les batteries lithium-ion.

Ne retenez pas votre souffle pour les choses qui viennent après le lithium-ion, déclare Ilan Gur, directeur fondateur du programme Cyclotron Road pour les entrepreneurs énergétiques, qui a précédemment cofondé une entreprise de batteries acquise par Bosch. Nous sommes beaucoup plus susceptibles de suivre la courbe des coûts du lithium-ion pendant encore quelques décennies.

C'est maintenant un phénomène familier dans le domaine de l'énergie propre. Les entreprises doivent faire un investissement initial massif pour développer de nouveaux matériels et augmenter la fabrication, tout en poursuivant des objectifs de prix et de performances en évolution à mesure que les technologies en place s'améliorent. Face à de tels défis, très peu réussissent.

Le danger, dans ce cas, est que de nombreux observateurs pensent que le lithium-ion n'est pas la bonne technologie pour le stockage de réseau de charge de base à grande échelle, car il semble y avoir des limites sur la façon dont la technologie peut devenir bon marché et durable. Pourtant, son succès gèle un marché d'investissement déjà frileux pour des technologies qui ne sont peut-être que légèrement meilleures aujourd'hui, mais qui pourraient avoir un potentiel bien plus grand pour transformer le système énergétique à long terme.

Comment pouvons-nous soutenir ces technologies assez longtemps pour en arriver là ?

Griller

Lorsque Examen de la technologie MIT a écrit pour la première fois sur Aquion, en 2012, la société a déclaré qu'elle espérait fabriquer ses batteries pour moins de 300 $ par kilowattheure de capacité. La technologie associait un électrolyte d'eau salée à une cathode d'oxyde de manganèse et une anode à base de carbone. Le prix a positionné le produit entre les batteries plomb-acide bas de gamme et la technologie lithium-ion plus coûteuse. Mais une grande partie du discours de l'entreprise était que les batteries duraient beaucoup plus longtemps et fonctionnaient mieux dans les cycles de charge et de décharge lourds inhérents au réseau électrique. Cela promettait de réduire les coûts de durée de vie du système.

On ne sait pas où se situaient les prix d'Aquion au moment de son dépôt de bilan, mais les batteries lithium-ion elles-mêmes sont tombées sous le seuil de 300 $ par kilowattheure l'année dernière, selon Financement des nouvelles énergies Bloomberg . Plus précisément, le prix a chuté de près de moitié en seulement deux ans, atteignant 273 dollars en 2016, alors que la production mondiale augmentait pour répondre à la demande croissante de téléphones, de voitures électriques et de systèmes de secours à énergie solaire. Et les prix des batteries lithium-ion devraient continuer à baisser. Bloomberg projets ils tomberont à 109 $ par kilowattheure d'ici 2025 et à 73 $ d'ici 2030.

Donald Sadoway, scientifique des matériaux au MIT et cofondateur d'Ambri, est sceptique quant au fait que de telles estimations reflètent les coûts totaux des systèmes de stockage lithium-ion à l'échelle du réseau. Il fait également valoir que les projections futures de Bloomberg New Energy Finance sont irréalistes, notant que l'estimation de 2030 semble plonger en dessous du coût des matières premières. Mais dans tous les cas, la chute soudaine des prix a déjà eu un énorme effet d'entraînement sur le marché du stockage, dit-il. Lorsque le lithium-ion sort avec ces affirmations audacieuses, cela fait réfléchir les investisseurs, dit Sadoway. Ils regardent et disent: 'Wow, vous êtes grillés.'

Chose examinée

• Dépôt de bilan d'Aquion Energy en vertu du chapitre 11 8 mars 2017

Pendant ce temps, les clients qui envisagent un système de stockage de plusieurs millions de dollars sont peu incités à parier sur une technologie émergente et plus risquée. Les batteries lithium-ion répondent déjà à de nombreux besoins spécifiques des grands clients des services publics, offrant un produit fiable de fournisseurs stables, déclare John Zahurancik, président de la division de stockage d'énergie d'AES, un développeur de projets énergétiques de plus en plus axé sur les systèmes de batteries. Lorsque les services publics californiens ont été contraints de remplacer rapidement un site de stockage de gaz naturel après une fuite majeure en 2015, ils ont opté pour trois systèmes lithium-ion distincts, assemblés par AES et Tesla. Nous le voyons comme une technologie qui est là, maintenant et prête, dit Zahurancik.

Charger à l'avance

Mais il y a de bonnes raisons de couvrir nos paris sur les batteries, déclare Jessika Trancik, professeure agrégée en études énergétiques au MIT. Même si les prix ont chuté, les batteries lithium-ion ne sont toujours pas assez bon marché pour jouer un rôle plus important dans le réseau. Et on ne sait pas s'ils y arriveront, dit-elle.

La tarification est également plus compliquée que ce que capte un seul kilowattheure. La mesure la plus révélatrice est le dollar par kilowattheure par cycle, un chiffre qui refléterait les coûts de durée de vie du système. Et cela nous amène à un gros problème pour le lithium-ion : ces batteries peuvent se détériorer rapidement, comme le savent tous les propriétaires de smartphones. Cela les rend moins qu'idéaux pour les contraintes du stockage de charge de base nécessaires pour équilibrer la part croissante des sources intermittentes telles que l'éolien et le solaire dans le réseau.

Tout le monde parie toujours que la technologie de stockage en réseau, ou une combinaison de celles-ci, pourrait finalement remplacer les batteries lithium-ion. En plus des possibilités de batterie avancées, il existe des volants d'inertie, de l'air comprimé, piles à hydrogène , systèmes de véhicule électrique à réseau, et même climatiseurs à accumulation d'énergie . (Pomper de l'eau vers le haut d'une colline et la laisser couler plus tard reste de loin la plus grande technologie de stockage.) Mais toutes ces technologies souffrent de lacunes importantes, et toutes sont susceptibles de nécessiter des investissements importants et soutenus pour les développer davantage, tester si elles sont vraiment viables. , et les rendre compétitifs.

La question est de savoir d'où proviendront ces investissements. L'administration Trump a pris des mesures pour démanteler le programme de financement fédéral pour les startups d'énergie propre, et les investissements en capital-risque pour ces technologies ont chuté de près de 30% depuis 2011, passant de 7,5 milliards de dollars à 5,2 milliards de dollars, selon un récent rapport du Établissement Brookings .

La bonne nouvelle est que le marché des grands systèmes de stockage s'élargit à mesure que de plus en plus de projets d'énergie éolienne et solaire sont construits et que les usines cherchent à réduire les coûts pendant les périodes de pointe. Et l'économie du stockage en réseau devient plus favorable à mesure que la production d'énergie renouvelable supplémentaire est mise en ligne et que de plus en plus de centrales à combustibles fossiles vieillissantes ferment, déclare Severin Borenstein, économiste de l'énergie à l'Université de Californie à Berkeley. À mesure que nous déployons davantage d'énergies renouvelables intermittentes, le stockage devient plus précieux, dit-il.

La crainte, cependant, est que les mécanismes de marché seuls ne fonctionnent pas assez vite compte tenu du rythme auquel le monde doit réduire ses émissions pour éviter les plus grandes menaces du changement climatique. Un outil qui pourrait accélérer le changement est une politique publique intelligente. Les taxes sur le carbone, ou les programmes de plafonnement et d'échange comme ceux en place en Californie, à New York et dans d'autres États, augmentent le coût d'utilisation des centrales à combustibles fossiles et augmentent les incitations à ajouter plus d'énergies renouvelables et de stockage au réseau. Il existe également des moyens plus directs par lesquels le gouvernement peut soutenir le secteur, comme l'exigence de la Californie selon laquelle les services publics de l'État ajoutent plus de 1,3 gigawatts de stockage au réseau d'ici la fin de cette décennie, ou des programmes fédéraux de subventions et de prêts pour les startups prometteuses.

Mais en fin de compte, les technologies de stockage naissantes sont des forces de combat profondément ancrées au cœur du capitalisme. Les marchés se consolident autour des technologies et des entreprises dominantes. Il faut souvent une avancée radicale pour bouleverser l'ordre ancien, et dans le secteur de l'énergie, cela ne se produit pas souvent.

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