Hur bra är prognoserna av batterikostnaderna?

Under årens lopp har omEV rapporterat om olika kostnadsanalyser kring batterier till elfordon. Men hur bra är egentligen prognoserna? Den frågan har några tyska forskare ställt sig och gått igenom 53 olika studier av kostnadsutvecklingen för batterier till elfordon som publicerats i vetenskapligt granskade tidskrifter mellan 2010 och 2021. I botten finns över 2000 olika publikationer från vilka data gåtts igenom. Resultaten publicerades nyligen i den vetenskapliga tidskriften Energy & Environmental Science [1]. Baserat på 360 datapunkter kan man se att ett batteripack till en personbil (BEV) torde kosta ca. 70 USD/kWh år 2050.

Dagens nyhetsbrev är en sammanfattning av studien och hur tillförlitliga prognoser kan vara.

Fyra olika prognosmetoder

Forskarna bakom artikeln noterade att de 53 olika studierna gick att klustra i fyra olika typer av prognosmetoder: 1) ’technological learning’; 2) litteraturgenomlysning; 3) intervjuer med experter och 4) ’bottom-up-modellering’. För varje kategori har man gått igenom antaganden och vilka drivkrafter kostnadsutvecklingen som de separata studierna bygger på.

Technological learning antar ett fundamentalt förhållande mellan kostnaden och en eller flera läroparametrar. Metoden har genom åren använts för stora och strategiska industrier såsom flygindustrin eller fartygstillverkning, men även bränsleproduktion.

Litteraturgenomlysningen är en aggregering av tidigare publicerade prognoser och bygger på idéen att noggrannhet ökar genom att kombinera flera prognoser. Akademiska publikationer och analysrapporter från industriella aktörer inkluderas.

Expertintervjuer är vad det låter som, men i strukturerade former. En metod som ofta har använts för kostnadsprognoser inom energisektorn: batterier, bränsleceller, samt sol- och vindenergi. När det kommer till ’bottom-up-beräkningarna’ bygger de på specifika tekniska aspekter av en produkt med specifika produktionsprocesser som byggs ihop till en produktkostnad. Först bryts produkten ner i enskilda komponenter, nödvändiga material och dedikerade produktionsprocesser för varje komponent.

För att kunna göra någon relevant jämförelse mellan de 53 olika studierna har data räknats om enligt väl uträknade förhållanden så att alla data avser USD/kWh för ett batteripack. Andra valutor har omvandlats till USD enligt den växlingskurs som gällde för det året den specifika studien publicerats. Vissa av de 53 studierna använder ’kostnad’, medan andra använder ’pris’. Här har forskarna inte gjort någon skillnad då det inte framgår om det är en felanvändning av orden eller ej.

Stor variation mellan de olika typerna av prognoser

När parametrarna och antagandena som de 53 studierna bygger på fann man att det finns ett antal samverkande parametrar som påverkar kostnaderna, oberoende av prognosmetod: batterikemi, cell- och packdesign, produktionsprocesser, produktionsanläggningens storlek och dess lokalisering, materialpriser, R&D-budget och subventioner.

Mycket höga kostnader har observerats för de tidiga studierna (dvs. 2010-2015) och framför allt för de med lång prognoshorisont speciellt för ’technological learning’ eller litteraturbaserade prognoser. Detta tros bero på att många rapporterade batterikostnader under den tidiga fasen för elfordon många gånger avsåg prototyper och demonstrationsprojekt snarare än volymsproduktion. Majoriteten av studierna som bygger på expertintervjuer ger motstridiga resultat med stora variationer.

’Bottom-up-beräkningarna’ har dock en tendens att fokusera på tekniska detaljer. Expertintervjuerna visade sig har en nackdel med att prediktera batterikostnaderna på grund av bl.a. att experterna var mindre insatta i variationer i materialkostnader, osäkra produktionsvolymer, men däremot mycket insatta i utvecklingen av olika kemier och koncept. Det rådde heller inte konsensus bland de intervjuade, vilket visar en stor variation kring framtida kostnader: 200-750 USD/kWh i en studie och 20-511 USD/kWh i en annan. Det som blev tydligt vid jämförelsen var att hur många experter som intervjuats verkar spela roll och om experterna kommer från akademin eller industrin. Experter från akademin verkar vara mer optimistiska än de från industrin. Experternas kunskaper kring produktionsprocesser spelar stor roll, men även energiförbrukningen för olika produktionssteg. Därför är sammansättningen av en expertpanel avgörande för resultatet.

Vem ska man tro på?

Som bas för att jämföra utfallet för de fyra olika prognosmetoderna har forskarna använt  Bloombergs analyser av kostnadsutvecklingen av batterier till elfordon [2]. Det fanns ingen enstämmighet bland de olika prognosmetoderna om vad ett batteripack torde kosta 2050. Prognosmetoderna stämde heller inte väl överens med de faktiska kostnaderna som Bloomberg följt över samma tidsperiod. Men kan man lita på att de kostnader som betalas är de verkliga kostnader? Baserat på de 53 studierna har det utkristalliserats att batteriindustrin påverkar kostnaderna genom ’strategisk prissättning’: för att vinna kontrakt, ta marknadsandelar, eller utnyttja mer av sin produktionskapacitet, etc. Dessutom finns ett antal samarbeten och JV bland marknadsledande aktörer som sätter priset baserat på andra vinster.

Genom att studera de 53 studierna, som tillsammans bygger på över 2000 datapunkter, fann forskarna att varenda enskild studie visar på att batterikostnaderna kommer sjunka och det även om kostnaderna för råmaterial ökar.

Litteratur-baserade prognoser är relativt lätta att genomföra men resultaten visar på skillnader i både datakällor och hur data sammanställs och aggregeras. Expertintervjuer ger insikter i fundamentala möjligheter och begränsningar av olika kemier och koncept, men att sammansättningen av de intervjuade experterna är ytterst viktigt om det är batterikostnader man vill åt.

Egna kommentarer

Studien visar genom sin gedigna genomgång av 53 studier att det inte finns någon generell bedömning av ’batterikostnaden’. Det finns många parametrar som spelar roll och allt beroende på vilket svar man vill ha.

Bör påpeka att artikeln inte är en analys av vad som ett batteripack kostar 2050, utan artikeln belyser hur viktigt prognosmetodiken är för att få ett tillförlitligt resultat.

[1] Battery cost forecasting: a review of methods and results with an outlook to 2050 (länk)

[2] Battery Pack Prices Cited Below $100/kWh for the First Time in 2020, While Market Average Sits at $137/kWh (länk)