Как батареи электрокаров изменят мир

Переход с двигателей внутреннего сгорания на электрическую тягу ставит перед человечеством целый ряд интересных задач, решить которые предстоит в ближайшее десятилетие. Страны, откладывающие этот процесс в долгий ящик, легко могут оказаться на дне глобальной пищевой цепочки. Похоже, они ещё не осознали, что переход на электромобильность – принципиально новый этап научно-технической революции, способный перекроить мировую экономику и изменить уклад жизни миллиардов людей.

Большинство развитых стран уже к 2025-30 годам планируют частично или полностью отказаться от машин с ДВС. Процесс движения к низкоуглеродному будущему неизбежно приведёт практически к полному отказу от ископаемого топлива - нефти и нефтяного газа. Транспорт и производство электроэнергии – два ведущих сектора, в которых будет происходить сокращение потребления углеводородов. Разработки в области электромобилей и тяговых аккумуляторов – главная движущая сила этой революции.

Основной компонент аккумуляторов электрокаров, литий, неспроста именуют «белой нефтью». Спрос на химический элемент год от года растёт. Всего через несколько лет этот металл почти полностью заменит собой обычную нефть - по крайней мере, в транспортной сфере.

На производство всего одной батареи для электрокара Tesla Model S тратится 63 кг лития 99,5-процентной чистоты. Нетрудно подсчитать, какие объёмы редкого металла понадобятся на электрификацию примерно 1,5 миллиардов эксплуатируемых в мире автомобилей. Уже к 2023 году, когда ведущие мировые автобренды - Mercedes, Audi, Volvo, Porsche, Toyota, Ford и другие - начнут массово выпускать электрокары, автопрому понадобится 100 000 тонн лития. К 2025 году потребление этого металла приблизится к 200 000 тонн. Притом, что разведанные мировые запасы лития по состоянию на 2019 год оценивались лишь в 17 млн тонн, из которых Россия располагала 900 000 тонн. Ключевыми игроками рынка являются Австралия, Чили, Китай и Аргентина. Все они окажутся в выигрыше.

Рост объёмов применения литиевых батарей для хранения энергии, по мнению экспертов, приведёт к своеобразному эффекту снежного кома: чем больше лития будет добываться и использоваться, тем эффективнее и чище станет сам производственный процесс. Возникнет рынок вторичной переработки вышедших из строя аккумуляторов – это снизит потребность в добыче литевосодержащей руды и рассола.

Выработавшие свой ресурс на электрокарах литиевые батареи будут играть важнейшую роль в сфере хранения энергии. США, к примеру, могут на 80% обеспечить все потребности страны в электричестве за счёт возобновляемых источников энергии – при наличии инфраструктуры для хранения выработанного электричества. На эту роль как раз идеально подходят литиевые батареи.

Простой и познавательный пример. Энергосистема Южной Австралии была модернизирована силами компании Илона Маска менее чем за 100 дней: Tesla собрала литий-ионную батарею мощностью 100 МВт, ставшую резервным источником питания энергетической системы на базе возобновляемых источников энергии. Затраты на электроэнергию для местных жителей существенно снизились, а покупка и продажа электричества во время колебаний спроса дополнительно принесла компании почти миллион долларов.

Системы накопления энергии – неотъемлемая часть низкоуглеродного будущего. В них будут применяться «сдувшиеся» аккумуляторы электрокаров до момента окончательной переработки на вторичное сырьё.

Срок службы литиевых батарей на электрокарах относительно невелик. Самая быстрая деградация происходит в первый-второй год эксплуатации. В среднем ёмкость современного аккумулятора уменьшается на 5% ежегодно. «Живым» он может считаться до падения показателя «здоровья» (State of Health) до уровня в 70% по отношению к первоначальной ёмкости.

Показатель Battery SoH скоро станет своего рода абсолютной мерой и валютой на рынке подержанных аккумуляторных батарей. После падения ёмкости до 70% и ниже тяговые литиевые батареи будут поступать на рынок накопителей энергии – для всё тех же электростанций. Коммерчески выгодными такие накопители будут считаться до падения SoH до уровня в 50%. Суммарный срок службы среднестатичтической литиевой батареи составит порядка 10 лет.

Уже упомянутая станция накопления энергии Hornsdale Power Reserve в Австралии удерживала статус крупнейшей в мире всего три года. В прошлом году её перебила по мощности калифорнийская станция Gateway Energy Storage с ёмкостью 230 МВтч. Новый строящийся накопитель Tesla в том же штате рассчитан на 730 МВтч. В планах компании – строительство аккумуляторной станции на 1 500 МВт/6 000 МВтч. Так зарождается рынок хранения электроэнергии, выработанной ветром, солнцем и водой. Нет никаких сомнений, что скоро в продаже появятся индивидуальных хранилища энергии для домашних хозяйств. Ключевую роль в них будут играть всё те же списанные батареи электрокаров.