Вы читаете эту статью с экрана гаджета или ноутбука благодаря таким достижениям человечества, как электричество, интернет и литий-ионный аккумулятор. Создатели последнего в 2019 году получили Нобелевскую премию. Но дело не только в гаджетах. Ранее я много писал о развитии безуглеродных технологий в энергетике. Развитие электротранспорта и накопителей энергии для поддержки возобновляемой энергетики составляют важную часть ухода человечества от сжигаемых топлив. При этом энергопереход требует не только новых технологий, но и новых материалов. На смену углеводородам приходят новые ресурсы. Один из главных среди них — литий, который иногда называют нефтью 21-го века. Эта статья посвящена обзору рынков лития и технологий его применения, и перспективам России на этих рынках.

Революционное изобретение

Промышленному использованию лития чуть меньше 100 лет. В 1923 году его первая промышленная добыча составила всего 46 тонн в год.  Но за этот век области применения лития несколько раз менялись. Он использовался для производства огнестойкого стекла и керамики, смазок для авиационных двигателей, в атомной промышленности.

Первые химические накопители электроэнергии изобрели более 200 лет назад, но прорыв в их применении случился относительно недавно. В начале 1970-х году Майкл Уиттингем впервые продемонстрировал возможность создания литиевых аккумуляторов, в которых происходило обратимое движение ионов лития между катодом и анодом, а не химическое разрушение последних, как в других химических элементах питания. В 1980-е Джон Гуденаф подобрал улучшенный материал для катода с кобальтом, повысивший напряжение аккумулятора. А современный вариант литий-ионного аккумулятора с анодом из графита и катодом из кобальтита лития создал Акира Ёсино. Первый литий-ионный аккумулятор по его патенту выпустила корпорация Sony в 1991 году.

В 2019 году Уиттингем, Гуденаф и Ёсино получили Нобелевскую премию по химии с формулировкой «За создание литий-ионных батарей» в полном соответствии с завещанием Нобеля, призвавшего вручать премии не только за выдающиеся научные исследования, но и за революционные изобретения, приносящие наибольшую пользу человечеству.

Уиттингем, Гуденаф и Ёсино
Уиттингем, Гуденаф и Ёсино

Литий-ионные аккумуляторы действительно совершили революцию в накоплении энергии. Легкие и компактные, они в разы превышают традиционные аккумуляторы по запасаемой энергии на единицу массы (более 250 Вт*ч/кг против 40 Вт*ч/кг у свинцово-кислотных), обладают большой длительностью работы и числом циклов зарядки, у них практически отсутствует эффект памяти. При этом развитие технологии литий-ионных аккумуляторов и улучшение их свойств активно продолжается.

Рынок лития

В 1991 году, когда Sony выпустила на рынок первый литий-ионный аккумулятор, мировые объемы потребления легкого металла составляли около 5000 т. С бумом бытовой электроники рост потребления лития для аккумуляторов растет. Но лишь спустя четверть века, в 2015 году, по данным геологической службы США, литий-ионные аккумуляторы становятся основным сегментом использования лития, превысив 35% от его мирового потребления. А с 2017 основной объем аккумуляторов приходится на электромобили.

В 2020 году уже 71% мирового потребления лития приходится на рынок литий-ионных аккумуляторов. В абсолютных цифрах объемы добычи лития выросли с 5000 т в 1991 до более 85000 в 2020. Ниже представлен график мировой добычи по данным Геологической службы США (USGS).

Электромобили как драйвер роста

Основным драйвером потребления литий-ионных аккумуляторов в последнее десятилетие стало растущее производство электромобилей. В 2010 году их было всего порядка 100 тыс. штук, но за 10 лет их количество на дорогах выросло в 100 раз.

Сборка аккумуляторных батарей электромобилей Ауди
Сборка аккумуляторных батарей электромобилей Ауди

В 2020 году продажи легковых электромобилей во всем мире уже превысили 3 миллиона, что составило около 4,6% их мировых автопродаж. А общий мировой автопарк легковых электромобилей превысил 10 млн. Кстати, машин Tesla из них всего 2 млн.

Электрификация разных сегментов транспорта идет неравномерно. Если среди грузовиков доля электромобилей в продажах пока около 1%, то в сегменте автобусов она уже достигает почти 40%. Почти половина мирового парка электрического автотранспорта находится в Китае. (Global EV Outlook 2021 IEA, Electric Vehicle Outlook 2021 BNEF).

Мировой рынок электротранпорта по регионам (слева) и по типам транспорта (справа)
Мировой рынок электротранпорта по регионам (слева) и по типам транспорта (справа)

И темпы электрификации транспорта будут нарастать. Более 20 стран и 70 городов уже объявили о планах поэтапного отказа от транспорта с двигателями внутреннего сгорания в ближайшие десятилетия. В случае сохранения текущих темпов развития, по прогнозам Международного энергетического агентства, к 2030 году продажи электромобилей в мире достигнут 20 млн. в год, а к 2040 г. — 30 млн.

Мировой парк электромобилей к 2030 году вырастет минимум в 15 раз и достигнет в зависимости от сценария развития от 145 млн. до 245 млн. штук, или 7%-13% всего автопарка.

По прогнозу BNEF, уже к 2035 году доля электромобилей в продажах новых авто в среднем по миру достигнет 50% даже без специальных мер по стимулированию. В Европе уже сейчас, в 2021 году, этот показатель подбирается к 20%.

Прогноз структуры продаж новых автомобилей по типам. Данные Bloomberg ENF.
Прогноз структуры продаж новых автомобилей по типам. Данные Bloomberg ENF.

В 1991 году весь мировой объем рынка литий-ионных аккумуляторов был менее 130 кВт*ч, т.е. сопоставим с емкостью аккумуляторов всего пары современных автомобилей Tesla. К 2020 суммарная накопленная емкость всех литий-ионных аккумуляторов в мире выросла в миллионы раз и превысила 500 ГВт*ч. Из них около 180 ГВт*ч были добавлены только в 2020 году. Из них 134,5 ГВт*ч пришлось на аккумуляторы легковых электромобилей. Кстати, средняя емкость батареи проданного в 2020 году электромобиля была около 43 кВт*ч.

С 2017 года общая емкость батарей электромобилей в мире (тогда чуть менее 100 ГВт*ч, а сейчас более 300 ГВт*ч) превысила емкость аккумуляторов потребительской электроники.

Суммарная накопленная емкость литий-ионных аккумуляторов по отраслям
Суммарная накопленная емкость литий-ионных аккумуляторов по отраслям

На 2020 год литий-ионные аккумуляторные ячейки производятся на 181 крупных мегафабриках (производительностью более 1 ГВт*ч), из которых 136 находятся в Китае, а в Европе и США лишь 16 и 10, соответственно. Объем рынка литий-ионных аккумуляторов в денежном выражении в 2020 году — более $46 млрд.

Прогноз годовых продаж литий-ионных баратей по сегментам. Данные Statistica
Прогноз годовых продаж литий-ионных баратей по сегментам. Данные Statistica

Ожидается, что к 2030 году годовые продажи автомобильных аккумуляторов вырастут минимум в 10 раз и составят не менее 1300-1500 ГВт*ч.

Несмотря на амбициозную задачу по наращиванию мощностей накопителей энергии для сглаживания непостоянной выработки от возобновляемых источников энергии, ожидается, что в 2030 году именно на аккумуляторы для электромобилей будет приходиться более 90% всей их емкости. Это подчеркивает центральную роль электромобилей на рынке аккумуляторов и сейчас и в ближайшие десятилетия.

Кстати, с электроэнергией проблем быть не должно. Да, потребность в электроэнергии для автотранспорта вырастет почти до 1000 ТВт*ч в год в 2030, а к 2050 вырастет еще в 5-8 раз. В Европе, где доля электротранспорта ожидается наиболее высокой, на него через 10 лет будет уходить до 6% электроэнергии. По оценкам Bloomberg NEF, если весь транспорт к 2050 году будет электрифицирован, это приведет к росту потребления электроэнергии на 25%. Но с учетом тренда на электрификацию, в мире и без того ожидается утроение (по прогнозам IRENA) потребление электроэнергии по сравнению с сегодняшним уровнем.

Стоимость литий-ионных батарей

За счет роста производства и внедрения новых технологий стоимость литий-ионных батарей за 30 лет упала почти в 50 раз. С более чем $7500 за кВт*ч в 1991 году до $137 за кВт*ч в 2020 (см график из Nature ниже). По оценкам экспертов Bloomberg ожидается, что ценовая отметка аккумуляторов в $100 за кВт*ч, при которой может быть достигнут ценовой паритет электромобилей с сопоставимыми бензиновыми автомобилями, будет преодолена в ближайшие 2-3 года. И даже колебания цен на рынке сырья не смогут существенно отсрочить эту планку более чем на пару лет.

Падение цены на литий-ионные аккумуляторы за последние 30 лет
Падение цены на литий-ионные аккумуляторы за последние 30 лет

По оценкам BNEF в настоящий момент доля аккумуляторной батареи в итоговой стоимости среднего электромобиля опустилась до рекордных 21%. Еще 5 лет назад ее вклад был втрое выше, почти 57%. При этом стоимость самого лития в батарее не превышает нескольких процентов.

Спрос на литий и колебания цен

Для литий-ионной батареи одного электромобиля емкостью около 100 кВт*ч нужно в среднем порядка 8-10 кг лития, 35 кг никеля, 20 кг марганца, 14 кг кобальта и до 70 кг графита (Nature, IEA, Barrons). Но это очень условная и непостоянная пропорция, поскольку технологии меняются, снижается ресурсоемкость аккумуляторов, подбираются новые материалы, в том числе даже создаются литий-ионные аккумуляторы без использования никеля, кобальта и магния. И даже литию пытаются найти замену в виде натрия.

Однако литий-ионные аккумуляторы как класс прочно заняли свою нишу в накопителях энергии и остаются наиболее эффективными. А их ключевой компонент, вынесенный в название, остается незаменимым материалом. Спрос на него в ближайшие 20 лет может вырасти более чем в 40 раз, тогда как на другие компоненты лишь в 7-25 раз (см график ниже).

Прогнозиреумый рост спроса на критически важные минералы для литий-ионных батарей по сравнению с 2020 годом
Прогнозиреумый рост спроса на критически важные минералы для литий-ионных батарей по сравнению с 2020 годом

При этом добыча лития уже выросла втрое за последние 10 лет. В 2016 году Илон Маск уже заявил, что для выпуска 500 000 автомобилей Tesla на одной Гигафабрике ему придется скупать весь литий мира. На тот момент он был не так уж и неправ. А сейчас таких гигафабрик по миру строится уже несколько.

Не столкнется ли электротранспортный прогресс с дефицитом лития в будущем и не создаст ли это новых проблем и зависимостей? Короткий ответ на оба вопроса — вполне возможно.

С одной стороны, литий довольно распространенный металл на Земле. Его текущие разведанные мировые запасы по данным Геологической службы США (USGS) составляют 21 млн.т, чего должно хватить на несколько десятилетий. К тому же запасы эти отражают лишь ресурсы, которые могут быть освоены по текущим технологиям и на текущем уровне цен. С ростом спроса, развитием технологий и цены ресурса, объем разведанных запасов будет увеличен. Литий в теории можно добывать хоть из морской воды.

Но с другой стороны, ажиотажный спрос на литий-ионные аккумуляторы может расти так стремительно, что добывающая отрасль с геологоразведкой и подготовкой новых месторождений может за ним и не поспевать.

Разрыв ожидаемого спроса (красная линия) и предложения лития от существующих проектов его добычи
Разрыв ожидаемого спроса (красная линия) и предложения лития от существующих проектов его добычи

Для справки: выше на графике показан баланс спроса/предложения лития в LCE (Lithium carbonate equivalent - эквивалент карбоната лития). Эта величина часто используемая для количественного измерения рынка лития. 1 тонна металлического лития = 5,323 тонн LCE.

Например, на текущий момент ряд аналитиков (Benchmark, на рис. выше, или UBS) прогнозируют к 2025 году разрыв между возможным спросом и предложением исходя из существующих планов развития добычи в размере, сопоставимом с объемом всего рынка в 2016 году, т.е. дефицит в размере около 35 тыс.т. металлического лития.

Дисбаланс спроса и предложения не может не отражаться на ценах. С 2002 по 2015 год (как раз перед заявлением Маска о необходимости Tesla всего лития мира) цены на карбонат лития выросли примерно втрое и не превышали $6 тыс. за тонну.

Но к 2018 году цены достигли исторического пика — более $18 тыс. за тонну. После чего последовал спад, вызванный перепроизводством и пандемией COVID-19. В 2020 году производство лития превысило спрос почти в полтора раза. Это вызвало свертывание ряда новых небольших проектов по добыче лития в Австралии и Канаде.

Однако мировая экономика быстро восстанавливается, спрос на литий растет уже больше года. Только с начала 2021 года цена на литий уже подскочила вдвое и подбирается к очередному рекорду.

Цены на карбонат лития в тысячах долларов за тонну.
Цены на карбонат лития в тысячах долларов за тонну.

Но как бы не менялась зигзагообразная кривая цены на литий, его доля в стоимости аккумуляторной батареи электромобиля составляет не более нескольких процентов. Сами батареи дешевеют, и спрос на них растет. Так что спрос на литий в ближайшие десятилетия будет только расти. А значит будет расти и спрос на новые месторождения и источники лития.

Добыча лития

Крупнейшие разрабатываемые месторождиня лития находятся в Австралии и Южной Америке — Чили, Бразилии, Аргентине, а так же в Китае. В таблице ниже представлены данные по добыче и разведанным запасам лития в крупнейших странах-поставщиках металла по данным USGS.

Страна

Производство лития в 2020 г, т (металл)

Разведанные запасы, т (металл)

Тип месторождений

Австралия

40000

4 700 000

руда

Чили

18000

9 200 000

рассол

Китай

14000

1 500 000

руда/рассол

Аргентина

6200

1 900 000

рассол

Бразилия

1900

95 000

руда

Зимбабве

1200

220 000

руда

Португалия

900

руда

Всего

82 000

21 000 000

Добыча лития ведется двумя основными способами. Первый, исторически появившийся раньше и чуть более дорогой по себестоимости — путем добычи руды в виде минерала сподумена, с дальнейшим извлечение карбоната лития. Себестоимость добычи лития таким способом может достигать $5-6, но при высоких ценах на литий и она позволяет работать в прибыль.

Второй способ появился в 1990-е и больше характерен для месторождений Южной Америки — это выпаривание рассолов из подземных соляных озер, содержащих высокие концентрации солей лития. Себестоимость процесса в несколько раз ниже, до 1-3 $ за кг. карбоната лития, поскольку цепочка переделов у него ниже, а выпаривание происходит естественным путем в открытых озерах-бассейнах на палящем солнце в горных пустынях Южной Америки.

Кроме того, рассол содержит и другие востребованные минералы, такие как калий, магний и др, что еще повышает экономическую отдачу. Правда процесс естественного выпаривания занимает около года, так что масштабирование такого производства имеет определенный временной лаг.

Солевые литиевые бассейны в солончаке Салар-де-Атака́ма на юге Чили. Это вид сверху на участок размером 6 на 10 км. Рядом еще два сопоставимых по площади.
Солевые литиевые бассейны в солончаке Салар-де-Атака́ма на юге Чили. Это вид сверху на участок размером 6 на 10 км. Рядом еще два сопоставимых по площади.

Крупнейшие месторождения разрабатывают международные корпорации. Топ пять крупнейших поставщиков лития в 2021 году по данным Mining Technology выглядит так:

  1. Jiangxi Ganfeng Lithium (Китай). Ведут добычу лития в Китае, Австралии, Аргентине и Мексике.

  2. Albemarle (США). Ведут добычу лития в Чили и США.

  3. Tianqi Lithium (Китай). Ведут добычу в Китае и Австралии.

  4. SQM - Sociedad Química y Minera (Чили). Работают в Чили, Аргентине и Австралии.

  5. Pilbara Minerals (Австралия). Разрабатывает одно из крупнейших рудных месторождений мира в западной Австралии, в регионе Пилбара.

Переработка литий-йонных батарей

С учетом все большего роста рынка литий-ионных батарей, их переработка может стать не только способом решения проблемы с накоплением опасных отходов, но и крупным вторичным источником лития и других ценных материалов. Высокая доля переработки б/у батарей (сейчас не менее 50%, а будет выше) так же закладывается в регулирующие документы энергоперехода для многих регионов, в первую очередь Европы.

С учетом небольшой деградации литий-ионных батарей, после их использования в электромобилях (после снижения емкости до 80%) можно будет использовать их в системах накопления энергии, как это уже делается сейчас. Но этот процесс не бесконечен, а технологии аккумуляторов развиваются, позволяя извлекать больше пользы из того же количества материалов. Так что основной способ утилизации батарей — их переработка.

Механическое измельчение литий-ионных аккумуляторов при переработке
Механическое измельчение литий-ионных аккумуляторов при переработке

Сейчас переработка проводится двумя основными способами. Пирометаллургическим, при котором измельченные аккумуляторы плавятся с дальнейшим разделением компонент, и гидрометаллургическим, при котором они растворяются в кислоте, а затем высушиваются и выделяются из "черной массы".

Прогнозируемый Circular Energy Storage объем б/у литий-ионных аккумуляторов, доступных к переработке, по секторам
Прогнозируемый Circular Energy Storage объем б/у литий-ионных аккумуляторов, доступных к переработке, по секторам

На текущий момент объем отработавших свой срок литий-ионных аккумуляторов электромобилей достиг порядка 2 ГВт*ч (более 13 тыс.т). Пока он относительно небольшой по сравнению с отработавшими аккумуляторами других сегментов, в основном бытовой электроники. Суммарно сейчас перерабатывается более 200 тыс.т. аккумуляторов, и это менее половины от всего объема аккумуляторных отходов.

Но по прогнозам IEA, с середины 2020-х б/у аккумуляторы автомобилей начнут доминировать в объёме отработавших литий-ионных аккумуляторов. А общий объем доступных к переработке отходов к 2030 году превысит 1200 тыс.т. С учетом существующих технологий по извлечению до 95% компонентов из батарей, это позволит возвращать на рынок до 10% необходимого сырья - никеля, кобальта и т.д.. Конкретно лития можно будет извлекать из этого вторичного источника в размере 2-7% от рыночного спроса, или до 15 тыс.т. Еще 10-15% аккумуляторов к 2030 г. смогут быть вторично использованы в системах хранения.

На 2020 год в деньгах мировой рынок переработки литий-ионных аккумуляторов составляет около $2 млрд.. При этом 50% мощностей по переработке находятся в Китае, у дочерней компании CATL, одного из крупнейших производителей аккумуляторов. К 2030 году рынок вырастет минимум в 6-10 раз.

А что в России

В СССР первый литиевый рудник заработал еще в 1942 году на Завитинском пегматитовом месторождении, которое разрабатывалось Забайкальским ГОКом. Однако в 1990-е месторождение было законсервировано, сначала потеряв госзаказ, а затем не выдержав конкуренции с южноамериканскими производителями.

Красноярский химико-металлургический завод, который в советское время выпускал гидроксид лития из сырья с Завитинского месторождения, с 1998 года работает на импортном сырье.

С 2017 года в МИСИС разрабатывается технология извлечения лития из отвалов производств, в том числе Завитинского месторождения. В случае успешного внедрения ожидается, что из 20 млн.т. отвалов можно будет извлечь до 40 тыс. т. карбоната лития. Проект ведется в сотрудничестве дочерних компаний Русала и Росатома.

Интерес к литию проявляет и углеводородная отрасль. У Газпрома и ИНК (Иркутская нефтяная компания) есть проекты по извлечению лития из попутных гидроминеральных рассолов на газовых и нефтяных месторождениях в Иркутской области. Проведены НИОКР, даже получены первые партии сырья, но других подробностей пока не сообщается.

Холдинг «Атомредметзолото», который входит в структуру Росатома, сейчас рассматривает варианты по вложению до 50 млрд.р. в проекты добычи лития как в России (Мурманская и Иркутская области), так и за рубежом (Южная Америка, Африка).

За рубежом через уранодобывающий холдинг Uranium One Росатом уже несколько лет ищет варианты вхождения в литиевые проекты в Аргентине, Чили, Боливии, а так же в Нигерии. Подробности переговоров пока тоже не уточняются, но утверждается, что компания обладает технологией более эффективного извлечения лития из рассолов - до 70% против существующих 30%.

Год назад, в сентябре 2020 г., генеральный директор АО «Техснабэкспорт» Сергей Полгородник в интервью газете «Страна Росатом» сообщил, что цель Росатома — с 2023 года начать производство лития из рудного сырья, а к 2025 году – из гидроминерального сырья (рассолы). К 2025 году планируется занять 3,5% мирового рынка лития, а к 2030-му — 9-10%.

Но на текущий момент, по данным правительственной стратегии развития электротранспорта, до 1500 т лития ежегодно в Россию импортируется, хотя собственные запасы на 16 месторождениях оцениваются в 1-1,5 млн.т. Это порядка 5% мировых запасов.

В плане производства литий-ионных аккумуляторов есть более конкретные примеры и планы, пусть и не всегда удачные. В 2011 году Роснано был построен крупнейший в России завод по выпуску литий-ионных батарей "Лиотех" проектной мощностью 1 ГВт*ч в год. Однако к 2014 году из-за низкого спроса он приостановил работу, а в 2016 обанкротился. Лишь в конце 2019 года было заключено мировое соглашение с кредиторами и завод кое-как продолжил работу. Но судя по всему отсутствие средств на технологическое обновление ставит под большой вопрос его дальнейшее существование. Сейчас на главной странице сайта говорится о сниженной в 10 раз от проектной мощности и о распродаже аккумуляторов со скидкой в 75%...

Зато в 2021 этом году дочерняя структура Росатома (ООО "Ренера") купила 49% южнокорейского производителя литий-ионных батарей Enertech International Inc. И недавно были озвучены планы по строительству в Калининградской области, на площадке законсервированной Балтийской АЭС, совместного завода по производству литий-ионных ячеек и аккумуляторов. Завод должен заработать к 2026 году, а его мощность составит не менее 3 ГВт*ч в год, с возможностью расширения до 12 ГВт*ч в год.

В области переработки аккумуляторов в России тоже уже есть пусть небольшая, но многолетняя история. Одним из первых, еще в 2014 году, переработкой литий-ионных аккумуляторов занялся небольшой частный завод Мегаполисресурс в Челябинске. В 2015 году мне даже довелось побывать на нем, по ссылке можно посмотреть этот репортаж с моими фотографиями.

Долгие годы компания была единственным местом, где перерабатывались аккумуляторы, поэтому с ними работали даже крупные сети типа ИКЕИ или администрации крупных городов. Применяемая ими гидрометаллургическая технология позволяет выделять ценные элементы типа кобальта, меди, лития и алюминия и даже делать процесс переработки прибыльным. Но до сих пор главной проблемой является отсутствие централизованной системы сбора и небольшой поток входящего сырья, так что эта деятельность во многом для них факультативна.

Батарейки и аккумуляторы на заводе Мегаполисресурс, в т.ч.привезенные автором
Батарейки и аккумуляторы на заводе Мегаполисресурс, в т.ч.привезенные автором

Сейчас за переработку опасных химических отходов, в том числе и литий-ионных аккумуляторов, берется все тот же Росатом. К 2024 году в Дзержинске Нижегородской области его дочерняя структура АО «Русатом Гринвей» планирует построить крупнейший завод по переработке литий-ионных аккумуляторов. Технологическая основа взята в Германии — у компаний Redux Recycling GmbH. Завод будет иметь пять автоматизированных линий сортировке и переработке разного типа батарей общей производительностью до 50 тыс. т. в год. Размер инвестиций в производство — 5 млрд рублей.

Предполагается, что у госкомпании не будет проблем с поставкой продукции от переработки (на тот же завод в Калининградской области) и централизованным сбором отработавших аккумуляторов. К моменту запуска завода может быть налажен сбор батарей электробусов, работающих или планирующихся к поставке в крупные города. В том числе в самой Нижегородской области, которая стала одним из пилотных регионов по развитию электротранспорта в России.

Собственно, электробусы — это самый массовый и пока практически единственный серийно выпускаемый вид электротранспорта в России. Вполне, кстати, в рамках мировых тенденций. Как я писал выше, доля электрификации автобусов самая высокая — до 40% в новых продажах по миру.

Электробусы у нас выпускают КАМАЗ и ЛИАЗ. В Москве уже работают 750 электробусов, к 2024 году их количество планируется довести до 2200 штук (1/3 от общего числа автобусов), а к 2030 году планируется заменить на электробусы все автобусы столицы. Параллельно этот опыт планируют распространять и на другие крупные города.

Емкость батарей наиболее популярной модели KAMAZ-6282 80 кВт*ч, а сами аккумуляторы японского производства. Но не исключено, что с пуском калининградской мегафабрики, степень локализации отечественных электробусов повысится и они перейдут на российско-корейские аккумуляторы.

Электробус KAMAZ-6282. Самый массовый отечественный электротранспорт. Фото с сайта производителя
Электробус KAMAZ-6282. Самый массовый отечественный электротранспорт. Фото с сайта производителя

Согласно же недавно принятой Правительством Концепции развития электротранспорта в России до 2030 года, к 2025 году планируется произвести в стране 25 тыс. электротранспортных средств, а число зарядных станций довести до 9,4 тыс. штук. Видимо электробусы внесут существенный вклад в число этих транспортных средств, их выпускают до 300 шт. в год.

Легковые же и коммерческие электромобили в России пока не выпускают, хотя некоторые разработки есть у КАМАЗа, ГАЗа и Волгабаса. Общее число зарегистрированных электромобилей в России на начало 2021 года составляет около 11 тыс. штук. Но согласно правительственной стратегии, в 2023 году планируется запуск сборки электромобилей KIA и Hyundai в Калининграде. Возможно, расчет по достижению количества отечественных электромобилей сделан именно на них.

Выводы

Литий действительно "новая нефть" или как минимум один из новых "углеводородов". Но, как и с традиционными углеводородами, главный выигрыш в экономике дает не только и не столько наличие ресурса, сколько знания и люди, позволяющие получать в новом литиевом мире высокотехнологичную продукцию с высокой добавленной стоимостью.

Весь рынок добычи лития в 2020 году составляет порядка $5 млрд. Физически литий в основном добывается в Австралии, Чили и Китае, при этом существенная часть добычи контролируется компаниями из Китая и США. Как и переработки б/у аккумуляторов.

Мировой рынок литий-ионных аккумуляторов составляет уже около $45 млрд. и в основном сосредоточен в Китае и Южной Корее. На 2021 год всего 6 компаний, китайские BYD, CATL и SK Innovation и южно-корейские LG Energy Solution, Panasonic и Samsung SDI занимают 89% рынка производства литий-ионных элементов и батарей для электромобилей.

Мировой рынок легковых электромобилей в 2020 году превысил $120 млрд. И тут не смотря на известность Tesla заправляют в основном китайские производители, а к ним подбираются переориентирующиеся мировые автогиганты.

Поэтому если Россия хочет успеть занять свое место в стремительно формирующемся рынке энергоперехода на "новую нефть", то нам действительно стоит кооперироваться с мировыми игроками, как это в принципе сейчас и делается разными госкорпорациями, и больше внимания уделять науке, экономике знаний и развитию технологий.

Использованные источники (помимо ссылок по тексту):

  1. Lithium Statistics and Information. U.S. Geological Survey information center - база данных Геологической службы США

  2. THE GLOBAL BATTERY ARMS RACE: LITHIUM-ION BATTERY GIGAFACTORIES AND THEIR SUPPLY CHAIN - обзор Саймона Мура (benchmarkminerals.com)

  3. The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions. Доклад IEA. 2021

  4. Electric Vehicle Outlook 2021 (Bloomberg)

  5. Electric cars and batteries: how will the world produce enough? Nature NEWS

P.S.: Традиционно я планирую сделать видеоверсию этой статьи для своего youtube-канала, чуть попозже. А пока вы можете подписаться на него (это очень поможет его развитию) и посмотреть там другие видео об энергетике и атомных технологиях.


Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.

Комментарии (32)


  1. MarkFish
    30.09.2021 13:19
    +1

    По прогнозу BNEF, уже к 2035 году доля электромобилей в продажах новых авто в среднем по миру достигнет 50% даже без специальных мер по стимулированию.

    Это всё прекрасно, но если имеющиеся в данный момент проблемы с зарядкой электромобилей так и не решатся, то я сильно сомневаюсь, что показатель продаж действительно достигнет пятидесяти процентов даже через 15 лет.

    Чтобы стимулировать рост продаж, нужно сделать и условия для таких машин, либо заметно улучшить их характеристики в плане заметного увеличения запаса хода и/или значительного снижения времени зарядки. В противном случае так и останется проблемой тот факт, что для электромобиля в идеале нужен будет свой дом или подземка со своей розеткой, а это есть далеко не у каждого.

    Либо зарядные станции должны будут стоят чуть ли не у каждого столба в городе, что явно не пойдёт на пользу городской инфраструктуре и комфорту проживания в таких городах.


    1. Nucl0id Автор
      30.09.2021 14:54

      Ну естественно что страны, развивающие электротранспорт, развивают и инфраструктуру. Даже у нас в концепции эти вещи увязаны.


    1. GiperBober
      30.09.2021 15:25
      +1

      А какие, например, проблемы с зарядкой в странах, которые прямо сейчас переходят на электромобили? Норвегия, например.

      И в чём конкретно проблема комфорта проживания при "зарядке в каждом столбе"?


      1. gxcreator
        30.09.2021 17:28
        +4

        Сейчас в Норвегии всего около 500 тысяч электромобилей. Это примерно как количество автомобилей всего лишь в одном городе миллионнике, например в Казани ~400 тысяч автомобилей.


        1. GiperBober
          30.09.2021 17:39
          +2

          А причём тут Казань, если речь про вполне конкретную Норвегию?) 500 тысяч электромобилей - это 20% от всех легковых машин Норвегии. Так когда у них проблемы-то начнутся с зарядками? 40% всех машин? 60? 100?


          1. gxcreator
            30.09.2021 17:48
            +4

            Чтобы ответить на ваш вопрос, нужно знать более конкретные цифры.

            Однако, можно смело предположить, что в городах с высокой плотностью населения, где уже существует дефицит ночных парковок будет дефицит зарядных станций и мощностей в больше степени.

            Для справки - Москва, 15млн человек на 2511 км², Норвегия 5млн человек на 385207 км²


            1. GiperBober
              30.09.2021 18:03
              +2

              Абсолютно никаких проблем нет в принципе. Ну даже теоретически. И размеры города тут не имеют значения, как и мощности электростанций. Посчитаем для РФ. Среднее количество автомобилей на тысячу жителей - 313 штук. Значит, в среднем в городе на одну квартиру - один автомобиль. Средний пробег автомобиля в городе - порядка 40 километров. Или, в киловатт-часах - 8 кВт*ч. Чтобы восполнить энергию у среднего электромобиля, ему нужно за ночь получить эти самые 8 кВт*ч, или меньше 1 киловатта в час. Вопрос - в этих квартирах есть стиралки, чайники, плиты, пылесосы? Есть. Значит, ЛЮБОЙ многоквартирный дом уже в принципе имеет подвод электричества, достаточный для обеспечения всех машин жителей. А используются ли чайники, плиты, пылесосы, стиралки - ночью? У большинства людей - нет. Значит, пропускной способности сетей достаточно для того, обеспечить нужные токи. С огромным запасом. Выделить на парковку возле дома несколько десятков розеток на 6-10А на столбиках или на стене дома, плюс подземные лотки, плюс простейшую систему авторизации включения розетки по магнитному ключу/карте, плюс автоматически контролировать мощность выделенной на парковку линии так, чтобы она не выдавала энергию при пиковом потреблении дома - это что, неимоверно сложная инфраструктурная задача?)

              По мощности элекростанций не буду грузить цифрами, но там всё просто - чтобы ВСЕ легковые автомобили перевести на электричество, выработка электростанций должна увеличиться на 12-15%. С учётом среднего КИУМа электростанций в районе 50% (и это общемировая цифра) - даже новые ЭС не нужно строить.


              1. gxcreator
                30.09.2021 18:59
                +8

                Значит, пропускной способности сетей достаточно для того, обеспечить нужные токи. С огромным запасом.

                1.2 кВт на квартиру по нормативам. Я бы не сказал, что 20% это огромный запас - 136 кВт на зарядку, включаем лифты на 12 кВт и остается всего 14Квт на 136 квартир.

                Что касается самих зарядок - учитывая дефицит машиномест, который УЖЕ существует(люди паркуются на газонах, тротуарах и тд), дефицит мест с оборудованной зарядкой будет прямо вытекающим из этого фактора.


          1. Am0ralist
            30.09.2021 17:50
            +2

            Нет, речь про города, а вы сводите разговор к стране, в которой населения сравнимо с оф.населением одного Питера.


    1. MashkovIlya
      30.09.2021 22:00

      Мне кажется, тут дело в изменении модели пользования транспортом. Ведь понятно, что сортировать мусор дольше, чем выбрасывать в одну кучу, но будущее за сортировкой и изменением привычек. Также и с электромобилями - понятно, что мобильность в каких-то сценариях страдает, но, думаю, водители адаптируются к этому, всё не так страшно.


      1. MarkFish
        30.09.2021 22:27
        +1

        но, думаю, водители адаптируются к этому, всё не так страшно.

        Если будет выбор купить привычный бензин/дизель или электро и "адаптироваться", многим предпочтут продолжать ездить на горючке, нежели в каких-то моментах переучивать себя, терпеть и страдать.

        Я тоже очень хочу пересесть на электро, меня задолбали все эти объемные моторы с литрами всяких жидкостей, за которыми постоянно нужно следить и делать ТО, я бы с радостью ездил на электричке, но в реальной жизни, полноценным авто такой гаджет назвать пока нельзя.

        Когда у вас садится телефон где нибудь за городом, это плохо, да, но когда у вас сдохнет машинка в минусовую температуру, это уже катастрофа. Телефон можно зарядить практически везде, от прикуривателя до повербанка, электрокар же — от повербанка не зарядишь. Да и розетка далеко не каждая его в чувства быстро приведет. А это уже, проблемы, которые без помощи огромных вливаний средств и усилий от государства, сами мы решить уже никак не сможем.

        Людям остается надеяться только на свои государства, которым правда не всегда нравится, когда граждане на них надеятся...


        1. leventov
          16.10.2021 12:15

          Просто так в небольшой минус никакая машинка не сдохнет. А в экстремальный - надо оставить в подогрев на ночь (у батарейки есть активная thermal management system). Чем это отличается от практики якутских водителей, которые не глушат авто всю зиму?

          электрокар же — от повербанка не зарядишь.

          А авто с ДВС зарядишь? "Заправки есть везде" - ну так ничего не мешает понаставить везде розеток на парковочных местах.


          1. NotebookKiller
            18.10.2021 15:34

            Канистру лития с собой в багажник не кинешь


  1. Z2K
    30.09.2021 14:43
    +1

    "1 тонна LCE = 5,323 тонн металлического лития."

    Как из одной тонны карбоната лития можно получить 5 тонн металлического лития ??????!!!! Моему уму непостижимо. По логике чистого металлического лития можно получить из 1 тонни LCE существенно меньше одной тонны. И вообщето 5,323 тонн это 5.3 млн кг.


    1. Nucl0id Автор
      30.09.2021 14:53
      +3

      О, спасибо что заметили. Опечатка, конечно. Наоборот 1 тонна металла = 5,3 т LCE.


  1. ksbes
    30.09.2021 15:46
    +2

    Для литий-ионных аккумуляторов главной ограничивающим металлом является кобальт, насколько я понимаю (по скольку он тяжелее — он значительно менее распространён и его требуется значительно больше по массе). Так что «новой нефтью» будет скорее он и всякие редкоземельники.
    Причём если так дальше пойдёт элетромобилизация (и холодная война США с Китаем) — то уже на полном серьёзе станет выгодно эти самые редкоземельные металлы добывать с Луны или астероидов.


    1. GiperBober
      30.09.2021 15:54
      +1

      Литиевые аккумуляторы могут делаться на разной химии (в самых разных пропорциях) - никель-марганец-кобальт, литий-железо-фосфаты, никель-кобальт-алюминий, литий-марганец, литий-кобальт, литий-сера (эти пока только в перспективе), литий-титанат. Какой элемент входит в состав всех этих сборок?..

      Впрочем, из существующих отработанных технологий только у LFP и NMC плотность запасания и стоимость приемлемая для применения в массовом сегменте. Но как раз на почве проблем с кобальтом эксперты дают прогнозы, что LFP займет до 30% сегмента аккумуляторов для электромобилей уже к 2030-му году.


      1. ksbes
        30.09.2021 16:28

        Хорошо если займёт, но он значительно хуже по своей главной характеристике — ёмкости. Т.е. при той же номинальной ёмкости батареи тесл выйдут далеко за тонну и пробег снизится. Т.е. тесла на LFP с тем же пробегом будет весить чуть ли не два раза больше и будет ползти как улитка (по сравнению с современной)

        Ну а все остальные перечисленные типы батарей обязательно требуют кобальт. Химия такая, что литий без кобальта «работает» не очень хорошо. Хотя вон внизу и писали про никель — но там всё равно кобальт нужен


        1. GiperBober
          30.09.2021 16:44
          +1

          Т.е. при той же номинальной ёмкости батареи тесл выйдут далеко за тонну и пробег снизится. Т.е. тесла на LFP с тем же пробегом будет весить чуть ли не два раза больше и будет ползти как улитка (по сравнению с современной)

           А Тесла-3 китайской сборки в курсе?


        1. leventov
          30.09.2021 22:24
          +1

          У вас устаревшие данные по емкости (если мы говорим о вариантах, которые будут на рынке через 5-7 лет):

          Также см. пост про истекающие патенты на LFP.


      1. ofStatic
        01.10.2021 18:51
        +1

        литий-титанат.

        У них анод из титаната вместо графита, а катод - всё тот же NMC и вариации.


    1. dekeyro
      30.09.2021 15:55

      С кобальтом не все так плохо. Он идет сопутствующим к медным рудам, а следовательно - его навалом в ближнем доступе


      1. ksbes
        30.09.2021 16:16
        +2

        А меди и не навалом ближнем доступе — её уже дефицит. Это вообще довольно редкий металл. Не просто так из неё монеты чеканили. И не просто так провода из алюминия делают или из омеднённого железа.
        Свинец, кстати, тоже редок — если всё хранение электроэнергии переводить на свинцовые аккумуляторы, то его просто не хватит.
        Беда в общем. Не готово пока человечество к тотальной электрификации…


        1. GiperBober
          30.09.2021 17:04
          +3

          Добыча меди 2018-ый год - 20,6 млн. тонн, доказанные мировые запасы - 830 млн. тонн, перспективные запасы - 3 млрд. тонн, без учёта запасов на дне океана. И без учёта того, что медь в больших количествах идёт в переплавку.

          Провода из алюминия делаются аж по трём причинам. Главная причина - при высоком напряжении и увеличении сечения жилы токопроводность алюминия почти такая же, как у меди, что с лихвой компенсируется существенно меньшей плотностью алюминия - в три раза. Во-вторых, алюминий покрывается прочной оксидной плёнкой, что позволяет провода ЛЭП делать открытыми. Ну и алюминий дешевле, да.


    1. zilm
      30.09.2021 16:26
      +1

      Все производители электромобилей, особенно кто на острие и вкладываются в производство аккумуляторных фабрик уже максимально уменьшили или сократили до 0 долю кобальта.

      Текущие аккумуляторы в Tesla Model 3 NMC 811, то есть на 8 долей никеля одна кобальта

      https://insideevs.com/news/338268/tesla-panasonic-quietly-outmaneuver-all-lithium-battery-manufacturers/

      Остальные производители идут в эту же сторону

      https://cleantechnica.com/2018/03/04/exciting-developments-nmc-811-lithium-battery-technology/

      Большинство китайских аккумуляторов это LFP химия, где его сразу не было, у них повысили за последние годы удельную ёмкость и они достаточно конкурентоспособны

      https://insideevs.com/news/495023/byd-blade-battery-entering-european-market/

      Опять же китайская Tesla Model 3 Standard версия идёт тоже с ними

      Так что на кобальт со стороны аккумуляторов для электромобилей спроса взрывного не будет. Все давно увидели эту проблему и поработали над тем, чтобы уменьшить стоимость


    1. darthmaul
      07.10.2021 04:40
      -1

      Думаю гораздо проще сменить приоритеты и меньше ресурсов отдавать на климат.


  1. Tyrauriel
    30.09.2021 16:11

    Вряд ли кто-то решится убрать автобусы с ДВС. Был слух что они мобилизационный ресурс.


  1. afon
    30.09.2021 16:18
    +1

    По-моему вы путаеле тёплое с мягким. Какой это энергопереход если литий нужен просто чтобы сделать накопитель. Это не энергоноситель. Бочка для нефти, как и аккумулятор сами по себе бесполезны.


    1. chnav
      01.10.2021 12:21
      +6

      Добавлю, для зарядки литиевых батарей в настоящее время используется то же самое ископаемое топливо, только сжигается оно не в автомобиле, а на электростанциях. Кстати в России и Украине декарбонизация производства электричества намного превосходит таковую относительно многих стран Европы. Причина - гидро-, солнечных- и ветро-электростанций в Европе не так уж много, а атомные станции закрываются.

      Результаты мы сейчас наблюдаем в виде заоблачных спотовых цен на газ в Европе. Последовательно приключились холодная зима (обогрев), жаркое лето (кондиционирование, заморозка продукции) и безветренное Северное море (ветряки встали). Уголь, кстати, тоже подорожал раза в три, надо ли объяснять, где и для чего он сжигается (да-да, и для зарядки электромобилей тоже). Вот и вся сказка про зелёную энергетику.


  1. Tyrauriel
    30.09.2021 16:30

    .del


  1. nevelaev
    02.10.2021 12:35
    +3

    Вот что самое интересное - все обсуждают различные околоэлектромобильные темы, но всем вообще фиолетово на цену этой развлекушечки. Вот эти переходят на электро, другие-третьи, пожали друг дружке ручки, похвалили друг друга, грелку туборг погладили по головке. А то, какой ценой литий добывается - всем вообще фиолетово. То, что экология регионов добычи убивается (вместе с ее жителями), как и то, что там миллионы людей работают "за еду и чтоб не били", включая детей - ну зачем об этом думать. Прогрессивный капитализм не волнуют такие мелочи.


    1. leventov
      16.10.2021 12:26

      А вас эти мелочи настолько волнуют, что вы даже спутали литий с кобальтом. 10% производства кобальта в Конго происходит так, как вы описали, но нормальные производители следят за происхождением своих материалов. Да и кобальт вообще необязателен для производства батареек, LFP - наше все.

      Также, вы в комментарии почему-то забыли упомянуть об externalities нефтяной, газовой, и угольной индустрии. Катастрофа под Норильском? Взрыв и разлив нефти в Мексиканском заливе? Выброс нефти из танкера "Эксон Валдез"? 350 тысяч преждевременных смертей в год из-за влияния выхлопных газов? Средняя продолжительность жизни кемеровских шахтеров в 45 лет? Не, не будем это упоминать.

      Хотя я тоже выхватываю примеры просто. Правильно, по науке, делать Life Cycle Assessment. У вас есть ссылка на документ, показывающий что электромобили хуже, чем ДВС, по Life Cycle Assessment?