שווקים גלובלים של סוללות

שוק הסוללות מתרחב,בעקבות הביקוש ההולך וגדל למוצרי אלקטרוניקה ניידים והרצון להתחבר ולעבוד מחוץ לגבולות של ארבעה קירות נוצר מצב לפיו השוק גדל משנה לשנה.
בשנת 2009 ההכנסות העולמיות בתחום הסוללות הסתכמו במספר עצום של 47.5 ביליון דולר ($), מומחים צופים כי מספר זה יגיע ל־74 ביליון דולר ($) ב־2015. מספרים אלה הינם ספקולטיביים בלבד ואינם כוללים סוללות עבור מכוניות חשמליות.

שוק הסוללות מתחלקות לשני סוגים: ראשונית ומשנית. (סוללה ראשונית- סוללה שלא נינת לטעינה, סוללה משנית- סוללה הניתנת לטעינה ומילוי חוזר) ניתן למצוא סוללות ראשוניות בשעונים, מפתחות אלקטרוניים, שלט רחוק, צעצועי ילדים, והתקנים צבאיים.
בשנת 2009, סוללות ראשוניות היו 23.6 אחוז מהשוק העולמי. פרוסט וסאליבן ( Frost & Sullivan 2009) צופים כי בשנת 2015 תהייה ירידה של כ־7.4 אחוזים בחלוקת ההכנסות לטובת הסוללות המשניות.
הגידול העיקרי בשימוש בסוללות יהיה בקרב הסוללות המשניות. פרוסט וסאליבן צופים כי כיון הסוללות הנטענות מהוות  76.4 אחוזים מהשוק העולמי, ועד שנת 2015 המספר צפוי לגדול ל 82.6 אחוזים.

חלוקה נוספת של הסוללות יכולה להתבצע על בסיס הכימיה של הסוללה, הסוללות הנפוצות ביותר הן סוללות ליתיום, עופרת, ומערכות המבוססות ניקל.

 

[התפלגות סוללות על פי כימיה]
איור 1 מדגים את התפלגות סוגי הסוללות על פי הכימיה.

ליתיום איון (Li-ion) הינה הסוללה המועדפת ביותר בקרב מוצרי צריכה, בשלב זה סוללת המבוססת על כימיה אחרת לא צפוייה לאיים על הדומיננטיות שלה. שוק הסוללות המבוסס של חומצת עופרת דומה בגודלו לזה של סוללת הליתיום. היישומים של סוללה זו מתחלקים ל- SLI (סוללה המתנע) עבור רכבים, מצברים המשמשים ככוח גיבוי, וכמקור אנרגיה למנועים חשמליים הנמצאים במכוניות גולף, כסאות גלגלים ומלגזות. כפי שנראה ממאה השנים האחרונות סוללות החומצת- עופרת בעלות נתח שוק איתן, ואין מערכות אחרות המאיימות להפילה בזמן הקרוב.

היכולת לאגור אנרגיה לאורך זמן וביצועים גבוהים הפכו את סוללת האלקליין לפופולריות יותר מאשר סוללות המבוססות על אבץ ־חומצה שהומצאה בשנת 1868בידי ז'ורזס לצלנצה (  Georges Leclanché ).בעקבות מגמות של שמירה על הסביבה, סוללות ניקל מטאל הידריד, (NiMH) מחזיקות תפקיד חשוב, שכן הן מחליפות את סוללות הניקל קדמיום (NiCd). יחד עם זאת, בעולם בו היא מחזיקה נתח שוק של כ-3 אחוזים בלבד, הניקל מאטל הדריד NiMH היא שחקן קטן בעולם הסוללות. ועד לשנת 2015 היא צפויה לוותר על נתח זה לטובת סוללת הליתיום.

מדינות מתפתחות יתרמו להתפתחות שוק הסוללות בעתיד, והשווקים החדשים כוללים את הסוללות לאופניים חשמליים באסיה, וסוללות אחסון לאספקת חשמל ליישובים נידחים באפריקה ובחלקים אחרים של העולם. הסוללות יהיו רשת גדולה לצורך אחסון אנרגיה, וישמשו לבעת הצורך לאיזון עומסים בזמן פעילות צריכת חשמל גבוהה, ולאיסוף עודפי אנרגיה מטורבינות רוח, אנרגיה סולארית, ומקורות אנרגיה מתחדשים אחרים כדי לענות על הדרישה בעת צריכת חשמל גבוהה במקום אחר.
משתמש גדול חדש לסוללות יכול להגיע מכיוון מגזר הרכב הפרטי- סוללה למכוניות חשמליות. עלות הסוללה והיכולת שלה להאריך ימים יכתיבו כמה מהר מגזר הרכב יאמץ מערכת הנעה חדשה. הפקת אנרגיה מנפט היא זולה, נוחה וזמינה. כל אלטרנטיבה אחרת עומדת בפני אתגרים קשים. ניתן לספק לנושא תמריצים ממשלתיים, אבל התערבות מסוג זה מעוותת את העלות האמתית של האנרגיה.

במהלך חמשת השנים האחרונות, לא הופיעה שום מערכת סוללה חדשה שיכולה להציע טכנולוגיה שתשבש את המצב הקיים. למרות מחקר רב שנעשה בתחום, בזמן כתיבת מאמר זה, אין עדיין מידע על טכנולוגיה חדשה או על פיתוחים חדשים הקרובים לנקודת הפריצה. לחוסר ההתקדמות לכאורה יש סיבות רבות :  למוצרים רבים יש דרישות מחמירות כמו אלו המבוקשים מהסוללה. לדוגמה, משתמשי הסוללה רוצים לשמור על מחיר נמוך, חיים ארוכים, אנרגיה ספציפית גבוהה, פעולה בטוחה ותחזוקה מינימלית. בנוסף, הסוללה חייב לעבוד בטמפרטורות חמות וקרות, לספק מתח גבוה במהירות לפי דרישה. בטכנולוגיות סוללות שונות ניתן לענות רק על חלק מתכונות אלה.

רוב הצרכנים מרוצים מביצועי הסוללה במכשירים ניידים. טכנולוגיית הסוללה של היום משמשת  גם כצוברת אנרגיה לשעת הצורך וגם יכולה להסיע מכונית על גלגלים באופן סביר. שימוש בטכנולוגיית הסוללה הקימות כיום במכוניות חשמליות יכולה להיות קשה ליישום, כיוון שההשפעות ארוכות הטווח על הסביבה עדיין אינם מובנים במלואם. המעבר למקור כוח המציע שבריר מהאנרגיה הקינטית לעומת דלקים מאובנים יהיה מאיר עיניים לנהגים אשר הדרישה שלהם לכלי רכב גדולים גדלה.

התפתחויות בעולם הסוללות
פיתוח הסוללות  מתקדם בשתי חזיתות, והתפתחויות אלה משקפות את הצורך באנרגיה ספציפית מוגברת יותר ואספקת כוח על פי דרישה.


איור 2 ממחיש האנרגיה ספציפית וכוח ספציפי של סוללות המבוססות על כימיה שונה: חומצת עופרת, ניקל קדמיום (NiCd), ניקל מטאל הידריד, (NiMH) וליתיום ( Li-ion).

אנרגיה ספציפית היא הקיבולת שהסוללה יכולה להחזיק ואט שעות לכל קילוגרם (Wh / kg); כוח ספציפי היא היכולת של הסוללה לספק כוח וואט לקילוגרם (W / kg).

סוללת ליתיום נטענת  הוצגה כבר בשנות השמונים של המאה העשרים, אבל מפאת חוסר היציבות של המתכת על האנודה גרם להחזרת המוצר בשנת 1991. האנרגיה הספציפית הגבוהה והספק טוב הם האתגרים הניצבים בפני יצרנים. בטיחות משופרת אפשרית על ידי ערבוב ליתיום מתכתי עם פח סיליקון.

מקור - http://batteryuniversity.com/learn/article/global_battery_markets

תודה לאיסידור בוכמן מ־batteryuniversity.com על הרשות לתרגם.

Thanks to Isidor Buchman from batteryuniversity.com for the permission to translate.