Energilagringsrevolutionen: Hur batterier kommer att förändra transport och städer

Elförbrukningen fortsätter att öka världen över. Enligt IEA förväntas den globala elefterfrågan öka ännu snabbare, med en genomsnittlig takt på 3,4 % per år, till 2026. Denna efterfrågan kommer att drivas av en förbättrad ekonomisk utsikt och en märkbar expansion av datacentersektorn.

När elförbrukningen ökar blir det alltmer komplext att säkerställa en stabil och hållbar energiförsörjning.

Problemet är att traditionella elnät förlitar sig på fossila bränslen, och förnybara energikällor som vind och sol är intermittenta. Här är energilagring avgörande för att möta energibehov och stödja hållbar lagring. 

Genom att fånga överskottsenergi när tillgången är hög (soliga dagar för solenergi) och släppa den när den behövs (på natten eller under molniga dagar) eller vid efterfrågetoppar, möjliggör lagringslösningar förnybar integration och förbättrar nätets tillförlitlighet.

Dessutom kan detta potentiellt minska elkostnaderna genom att optimera energianvändningen och minska behovet av nya kraftverk. Ännu viktigare bidrar det till avkarboniseringsinsatser genom att minska beroendet av koldioxidintensiva energikällor.

Mot denna bakgrund har den globala marknaden för energilagring ungefär tredubblats i storlek under 2023 och förväntas fortsätta växa med en årlig takt på 21 % fram till 2030.

Energilagring är faktiskt Ark Invests stora idé för 2025 och förväntas ”driva exponentiella framsteg över industrier och katalysera ett stegskifte i den globala ekonomiska tillväxten.”

Cathie Woods ARK är en årlig rapport som erbjuder en omfattande analys av teknologisk konvergens och dess potential att revolutionera industrier. Denna gång är artificiell intelligens, robotik, offentliga blockkedjor och multiomisk sekvensering tillsammans med energilagring fokusområden som förväntas låsa upp exponentiell tillväxt.

Dessa idéer, enligt rapporten, är redo att öka produktiviteten dramatiskt och skapa långsiktiga investeringsmöjligheter. Så låt oss titta på den mest framstående energilagringslösningen!

Batteriteknikens framsteg

Bland energilagringslösningar spelar batterier en nyckelroll i att möta de ökande kraven och påskynda övergången till förnybar energi genom att fungera som ett flexibelt, skalbart och miljövänligt alternativ. 

Batterilagring är en viktig möjliggörare av förnybar energiproduktion och tillämpningar som toppskärning, optimering av egenförbrukning och reservkraft. Under åren har framsteg inom batteriteknik avsevärt förbättrat deras energitäthet, effektivitet, laddningshastighet, livslängd och säkerhet.

Alla dessa framsteg inom batteriteknik drivs faktiskt av andra disruptiva teknologier, enligt ARK i sin rapport. Innovationer inom batteriteknik påverkas av framsteg inom neurala nätverk, nästa generations moln, intelligenta enheter, autonom mobilitet, distribuerad energiproduktion och förnybara raketer.

Nu inkluderar de senaste framstegen inom batteriteknik litium-svavelbatterier, som har högre energitäthet och kan lagra mer kraft; natriumjonbatterier, som använder ett mer rikligt material; mer brandresistenta organosilikon-elektrolytbatterier; och NanoBolt litium-tungstenbatterier, som laddas snabbare.

En stor innovation inom batterikemi har varit solid-state-batterier (SSB), som, istället för flytande elektrolyter, använder fasta elektrolyter, vilket förbättrar säkerhet och stabilitet. Dessa fasta elektrolyter kan faktiskt tillverkas från ett bredare sortiment av billigare och mer miljövänliga material.

Det fasta materialet som används som elektrolyt möjliggör rörelsen av joner mellan anod, som vanligtvis är gjord av ett högenergi-material som litium, och katod, som är tillverkad av kompositmaterial, under laddning och urladdning.

Jämfört med traditionella litiumjonbatterier erbjuder solid-state-batterier högre energitäthet och kan lagra mer energi i samma utrymme. Den fasta elektrolyten minskar också risken för läckage och bränder genom att använda ett stabilt, icke-brandfarligt fast ämne, vilket också förhindrar termisk rusning.

På så sätt eliminerar det behovet av termiska styrsystem, vilket i sin tur ger förbättrad prestanda i extrema temperaturer, snabbare laddningstider, ökad räckvidd och längre livscykler.

Livslängden och livscykeln för solid-state-batterier har särskilt fokuserats på förbättring genom innovationer i fasta elektrolytmaterial, som gör att de kan tåla fler laddnings‑urladdningscykler. Detta förlänger inte bara livslängden utan gör också dessa batterier till ett mer hållbart alternativ jämfört med konventionella batterier. 

Medan Li‑ion‑batterier kan uthärda 1 500 till 2 000 laddningscykler, kan SSB hålla 8 000 till 10 000 cykler. Denna betydande förbättring i effektivitet och hållbarhet visar deras potential att överträffa nuvarande batteriteknologier i krävande tillämpningar och göra solid-state-batterier till ett mycket lovande alternativ för framtida energilagringslösningar över industrier.

Bilindustrin kan särskilt vinna enormt på solid-state-batteriteknik på grund av elfordonens behov av hög energitäthet samt säkra, långvariga och snabbladdande batterier.

För snabbladdning utforskar företag också anodfria batterier, nya elektrolyter, nya material och kyltekniker som avleder värme mer effektivt; avancerade omformardesigner för att hantera höga effektnivåer samtidigt som de minskar värmeutveckling och energiförluster; samt AI- och trådlösa laddningsteknologier för att optimera laddningsprocessen.

Förutom batterikemi inkluderar andra tekniska framsteg inom detta område återvinning och återanvändning av batterier för att sänka deras kostnad samt realtidsövervakning för att optimera batteriprestanda.

Elfordon & Nätlagring

Avancerad batteriteknik, som har medfört förbättringar i batteriets effektivitet och energilagring, katalyserar framsteg inom autonom mobilitet, distribuerad energiproduktion och humanoida robotar.

Från elfordon till förnybara energisystem och nätlagring förlitar sig alla dessa tillämpningar på effektiva och prisvärda energilagringslösningar. Ny utveckling visar att vi faktiskt rör oss i rätt riktning när batterikostnaderna sjunker.

Om vi ser på historiska data kostade ett batteri med en kilowattimme kapacitet hela $7 500 år 1991. Sedan dess har priserna minskat avsevärt, med litiumjonbatterier som den mest kostnadseffektiva energilagringslösningen.

År 2008 var kostnaden per kilowattimme (kWh) $1 355, vilket sedan föll ytterligare till $153 per kWh år 2022. Detta stannade dock inte här, litiumjonbatteripaketpriser har ytterligare fallit till ett rekordlåg på $115 per kilowattimme i 2024, en nedgång på 20 % från föregående år.

Den främsta orsaken bakom detta prisfall har varit framsteg inom batteriteknik och kemi samt en betydande ökning av produktionen, minskade råmaterialpriser, antagande av billigare material och ökad konkurrens.

Dessa minskande kostnader bör påskynda adoption av elfordon eftersom batteripaket är en nyckelkomponent i elfordon och hjälper till att lagra den energi som behövs för att driva dessa fordon. De höga batterikostnaderna har faktiskt fungerat som ett stort hinder för adoption av elfordon. Detta beror på att de kan stå för en tredjedel av kostnaden för ett elfordon. Och när batterikostnaderna sjunker bör även priset på elfordon minska.

BNEF förutspår att batteripaketpriserna kommer att falla under $100/kWh-märket år 2026 och $69/kWh år 2030. Detta förväntas hjälpa elfordon att nå kostnadslikhet med fordon med förbränningsmotor (ICEV).

Lägre batteripriser gör också intermittenta energisystem ekonomiskt attraktiva med 100 % drifttid. Detta förbättrar genomförbarheten för storskaliga energilagringslösningar och underlättar integrationen av förnybara energikällor i elnäten.

Enligt ARK-rapporten:

“De fallande kostnaderna för avancerad batteriteknik bör orsaka en explosion i formfaktorer, vilket möjliggör autonoma mobilitetssystem som sänker transportkostnaderna.”

En minskning av kostnaden för elektriska drivlinor, särskilt, bör låsa upp mikromobilitet och luftburna system som flygande taxi, vilket skulle möjliggöra affärsmodeller som kommer att förändra städer, förutspår ARK. Autonomi förväntas också minska kostnaden för taxi, leveranser och övervakning med en order av storlek, vilket möjliggör friktionsfri transport, vilket i sin tur kommer att öka e-handels hastighet och göra individuellt bilägande till en sällsynthet.

Alla dessa innovationer tillsammans med solenergi, småskalig fission och storskaliga stationära batterier, enligt ARK, kan helt omvandla energisektorn, ersätta vätskebränsle med elektricitet och öka systemomfattande produktion och motståndskraft.

Investeringsmöjligheter

Energilagrning är grunden för en hållbar energiframtid, som drivs framåt av framsteg inom batteriteknik. Så låt oss titta på några framstående namn inom denna sektor:

#1. Tesla (TSLA )

Tesla är en dominerande kraft inom batteri- och elfordonsproduktion med sina tekniska framsteg och strategiska expansioner som spelar en nyckelroll i att främja industrins elektriska drömmar. När det gäller företagets batteriteknik använder Tesla en mängd olika litiumjon (Li‑ion) batterikemi, som innefattar olika sammansättningar av NMC (nickel‑mangan‑kobolt) samt det billigare LFP (litiumjärnfosfat).

De flesta av Teslas elfordonsbatterier kommer dock från andra företag, inklusive Panasonic Energy och LG Energy, så företaget har försökt öka produktionen av sina 4680‑battericeller i USA för att sänka kostnaderna och öka marginalerna. Utvecklingen av 4680‑batteriet har dock stött på betydande problem, med förluster på upp till 80 % av katoderna i testproduktionen.

Trots dessa utmaningar fortsätter Tesla att göra framsteg och har installerat 11 GWh energilagring under Q4 2024 och ett rekord på 31,4 GWh under hela 2024, vilket motsvarar en år‑till‑år‑ökning på 244 % respektive 114 %. Dess Megapack- och Powerwall-produkter var de främsta drivkrafterna bakom denna tillväxt.

Enligt ARK står Tesla för cirka 19 % av den globala energilagringen, vilket kan verka förvånande för vissa idag men som Elon Musk en gång sade har Teslas syfte alltid varit ”att påskynda ankomsten av hållbar energi”.

Tesla planerar nu också att designa fyra nya versioner av egna batterier för att driva sin Cybertruck, kommande robotaxi och andra elfordon, enligt en Reuters-rapport i oktober förra året.

Biltillverkaren förbereder sig också för att lansera sin robotaxi år 2025. ARK förväntar sig att Teslas Cybercrab ska vara lönsam till ett pris på $15 000 eller lägre baserat på en effektivitet på 5,5 miles/kWh och batterikostnad så låg som $2 300.

När det gäller företagets finanser rapporterade Tesla en omsättning på $25,71 miljarder för det senaste fjärde kvartalet 2024. Detta inkluderar $19,8 miljarder i fordonsintäkter – en nedgång på 8 % från Q4 2023 – varav $692 miljoner kom från regulatoriska krediter och $3,06 miljarder i intäkter från energiproduktion och lagring, vilket ökade med 113 % jämfört med samma period föregående år.

Teslas rörelseresultat var $1,6 miljarder, nettoresultatet $2,32 miljarder och justerade vinst per aktie uppgick till 73 cent. Under denna period levererade Tesla 495 570 fordon, och under hela året levererades cirka 1,8 miljoner elfordon. I år planerar företaget att lansera ”osupervised Full Self-Driving” som en betaltjänst.

Tesla har ett börsvärde på $1,12 biljon, och dess aktier handlas för $349, ner 13,15 % år‑till‑dag. Dess EPS (TTM) är 2,04, medan P/E‑kvoten (TTM) är 172,20.

2. QuantumScape (QS ) 

QuantumScape har utvecklat en celldesign som inte involverar en anod för att erbjuda hög energitäthet samtidigt som tillverkningen förenklas och materialkostnaderna minskas. Dess ursprungliga battericellteknik påstår att möjliggöra mer effektiv och pålitlig energilagring.

Med sina batterier syftar företaget till att driva nästa generations mobilitet och hjälpa till med den gröna omställningen i transportsektorn, som är en av de största bidragsgivarna till globala växthusgasutsläpp. Men dagens elfordon, säger QuantumScape, saknar fortfarande den prestanda, säkerhet och kostnad som krävs för massmarknadsadoption av nollutsläppsfordon.

Därför fokuserar QuantumScape på litium‑metall solid-state-batterier, som de säger kommer att ladda snabbare, gå längre, hålla längre och fungera säkrare än befintliga elfordon samt bensindrivna fordon.

Förutom den anodfria arkitekturen är en annan QuantumScape-innovation som kan hjälpa till att föra in denna nya era av energilagring deras proprietära fasta keramiska separator, som kan uppfylla de viktigaste kraven på hög ledningsförmåga, stabilitet och låg gränssnittsimpedans, vilket möjliggör hög energitäthet, snabb laddning och lång livslängd.

Dess första planerade kommersiella produkt är QSE-5, som är designad för att kombinera med olika katodkemier, inklusive NMC och LFP. QSE-5-cellerna har en uppmätt energitäthet på 844 Wh/L och kan laddas från 10 % till 80 % på cirka 12 minuter.

QuantumScape har ett börsvärde på $2,56 miljarder, och dess aktier handlas för $5, ner 3,47 % år‑till‑dag. Dess EPS (TTM) är -0,95 medan P/E‑kvoten (TTM) är -5,25.

När det gäller företagets finanser var det senaste rapporterade kvartalet Q3 2024, under vilket dess kapitalutgifter var $17,9 miljoner, GAAP‑driftskostnader $130,2 miljoner och GAAP‑nettoförtapet uppgick till $119,7 miljoner medan likviditeten vid periodens slut var $841 miljoner.

QuantumScape rapporterade också att de påbörjat produktionen av låga volymer av sina första B‑sample‑celler, framgångsrikt implementerat Raptor‑processen och samarbetat med Volkswagens batteritillverkare PowerCo med en förskottsbetalning på $130 miljoner för att föra QSE-5‑tekniken till massproduktion.

3. Solid Power (SLDP ) 

Solid Power utvecklar all-solid-state battericellteknik som förväntas förbättra nästa generations hybridceller och konventionell vätske‑baserad Li‑ion‑teknik. Företaget använder elektroder med högre kapacitet som kisel och litiummetall för att erbjuda bättre säkerhet, längre livslängd och en kostnadsfördel på 15‑35 %.

Den viktigaste ingrediensen i Solid Power:s All‑Solid‑State‑batteri är en sulfidbaserad fast elektrolyt, som lovar en stark kombination av cellnivåprestanda, tillverkningsbarhet och ledningsförmåga. Denna sulfidbaserade fasta elektrolytteknik använder rikligt förekommande material, och företaget siktar på att skala upp sin produktion för att driva 800 000 elfordon med sina all‑solid‑state‑battericeller årligen till 2028.

Solid Power har ett börsvärde på $240 miljoner, och dess aktier handlas för $1,36, ner nästan 30 % år‑till‑dag. Dess EPS (TTM) är -0,47 medan P/E‑kvoten (TTM) är -2,80.

För Q3 2024 rapporterade företaget $4,7 miljoner i intäkter, en rörelsesförlust på $27,6 miljoner och en nettförlust på $22,4 miljoner. Dess likviditet vid kvartalets slut var $348,1 miljoner. Solid Power har också säkrat ett bidrag på $50 miljoner från USA:s energidepartement för att fortsätta produktionen av sin sulfidbaserade fasta elektrolyt. Dessutom förlängde de avtalet med VMW och påbörjade arbete i elektrolyt‑F&U samt pre‑pilot‑labbet EIC.

Utmaningar

När elfordon får snabb expansion och energigrid övergår till förnybara källor har batterier blivit en nyckelfaktor för att uppnå en grönare framtid. Men även om batterier erbjuder en lovande grön teknik jämfört med fossila bränslen, genererar de också växthusgasutsläpp (GHG) på något direkt eller indirekt sätt under hela deras livscykel.

Tillverkningsfasen för batterier, som inkluderar gruvdrift och raffinering av råmaterial, är en betydande källa till GHG‑utsläpp. Dessutom medför dessa material andra utmaningar för utvecklingen av batteriteknik och, i förlängningen, för elfordon och energilagring.

Litium är för närvarande den mest kritiska komponenten i batteriproduktion, och dess efterfrågan förväntas öka med mer än 40 gånger till 2040. Dock möter litiummarknaden själv betydande utmaningar på grund av produktionsnedskärningar och förändrade efterfrågemönster.

Mineraler, som huvudsakligen finns i Australien, Chile och Kina, står för 90 % av den globala produktionen och är också skadliga för miljön. Förutom den ojämna fördelningen av dessa kritiska batterimineraler (litium, kobolt, nickel, mangan och grafit) möter de också bristproblem och kräver intensiva gruvdriftsoperationer för utvinning.

Den ökande geopolitiska spänningen förvärrar ytterligare situationen. Handelspolicyer såsom potentiella tullar på kinesiska importvaror av den amerikanske presidenten Donald Trump och retaliära tullar från Kina på amerikanska importvaror hotar redan att förändra globala batteripriser och leveranskedjor.

Policyskiften kring elfordon och förnybar energi utgör en annan utmaning. Till exempel har länder i Europa som Frankrike och Tyskland minskat subventionerna för elfordon, vilket kan bromsa tillväxten av elfordon och i sin tur påverka batteriutvecklingen.

Utöver allt detta har batteriteknik fortfarande säkerhetsutmaningar, vilket begränsar användningen av elfordon och batteriers användning för energilagring. Sedan finns problemet med dålig batterikvalitet¹, vilket kan påverka tillförlitligheten hos de enheter de driver. Borttagning av dessa batterier skapar dessutom farligt avfall, medan den kortare livslängden för pensionerade batterier leder till kostnader för ersättning, installation, transport och driftstopp.

Nu, för att ta itu med hållbarhetsfrågorna kring batterier, är huvudfokus fortfarande på att förlänga deras driftstid, men de måste gå långt längre. Förutom att maximera energieffektiviteten måste vi minimera användningen av giftiga material, använda förnybara källor för att driva batterienheter, utveckla multifunktionella batterisystem och främja återvinning och återanvändning av batterier.

Slutsats

När den globala satsningen på förnybar energi intensifieras blir behovet av effektiv energilagring viktigare än någonsin. Robust energilagringssystem kan säkerställa en stabil och kontinuerlig energiförsörjning, minska kostnader, minimera belastning på nätet, driva elfordon och hjälpa till att nå avkarboniseringsmål. 

Energilagring drivs av framsteg inom batteriteknik, vilket har lett till sjunkande kostnader, bättre effektivitet och förbättrad säkerhet. Det är genom ständig innovation inom batteriteknik som energilagring kan revolutionera industrier från AI och robotik till autonom mobilitet och distribuerad energiproduktion.

Sammanfattningsvis är energilagrning, katalyserad av avancerad batteriteknik, redo att driva den breda adoptionen av elfordon, möjliggöra motståndskraftiga smarta nät och driva en hållbar framtid!

Klicka här för en lista över de bästa EV-aktierna.

Studierreferens:

^{1. Attia, P.M., Moch, E., & Herring, P.K. (2025). Utmaningar och möjligheter för högkvalitativ batteriproduktion i skala. Nature Communications, 16, 611. Tillgänglig online 12 januari 2025. https://doi.org/10.1038/s41467-025-55861-7}