Implementing Renewable Electrification: Forecasting Requirements for Global LIB ESS Deployment

Abstract

For å redusere klimagassutslippene fra den globale elektrisitetssektoren og bidra mindre til klimaendringer, er det spådd at store mengder fornybar energi vil bli installert i de kommende tiårene. I følge scenarier fra Det Internasjonale Energibyrået vil det meste av denne økningen dekkes av vind- og solkraft, som er ikke-regulerbare ressurser som øker behovet for energilagring. I denne oppgaven ble energikapasitet, materialbehov og klimagassutslipp av litiumionbatteri-energilagring for tre forskjellige IEA-scenarier frem til 2050 estimert. En regnearkmodell ble laget for å analysere kravene. En nær eksponentiell sammenheng mellom krav til energilagringskapasitet og variabel fornybar energiandel i energimiksen ble observert. For det mest ambisiøse scenariet vil materialbehovet ligge nær dagens reserver av flere materialer, mens dette ikke vil være tilfellet for det minst ambisiøse scenariet. Det ble funnet betydelige klimagassutslipp fra produksjon av batteriene, men med en avtagende intensitet over tid for de to minst ambisiøse scenariene, da en renere kraftmiks gjør batteriproduksjonen mindre klimafiendtlig.

In order to lower greenhouse gas emissions from the global electricity sector and contribute less to climate change, large amounts of renewable energy is predicted to be installed in the coming decades. According to scenarios by the International Energy Agency, most of this increase is going to be covered by wind and solar power, which are non-controllable resources and increases the requirement for grid energy storage. In this thesis, the energy capacity, material requirements and greenhouse gas emissions of lithium ion battery energy storage for three different IEA scenarios until 2050 were estimated. A spreadsheet model was created in order to analyse the requirements. A close to exponential relationship between energy storage requirements and variable renewable energy penetration was observed. For the most ambitious scenario, the material requirements would be close to the current reserves of several materials, while this would not be the case for the least ambitious scenario. Substantial greenhouse gas emissions from production of the batteries was found, but with a lowering intensity over time for the two least ambitious scenarios, as a cleaner power mix makes battery manufacturing less climate intensive.