В соответствии с громкими обещаниями данными в начале прошлого года (раз, два), к концу года компания Tesla помимо продажи электромобилей начала поставки стационарных систем хранения электроэнергии на базе литиевых аккумуляторов: Tesla Powerwall для бытового применения частными клиентами и Tesla Powerpack для коммерческого и промышленного использования.
Судя по всему старт продаж прошел очень хорошо, по крайней мере на недавно состоявшемся совете директоров и в отчетах предоставляемых компанией в комиссию по ценным бумагам США (SEC) был озвучен прогноз, что объем продаж по направлению стационарных накопителей энергии в 2016 году увеличится почти в 10 раз относительно 2015 года. В финансовом выражении это соответствует росту выручки с 4.9 миллиона $ в 2015 году до 44 миллионов $ в 2016 году. Источник (страница 44). Причем это минимальная оценка — в данном случае речь идет только о поставках оборудования через одну аффилированную компанию(SolarCity), без учета других каналов продаж. Но даже по этому одному направлению как посчитали аналитики, в физическом выражении это соответствует поставкам накопителей суммарной емкостью в 116.5 МВт*ч, что превышает весь объем соответствующего рынка США составившего по итогам 2015 года только 71.4 МВт*ч.
Под катом некоторые подробности и информация о начале строительства на Гавайских островах одного из крупнейших в мире накопителей энергии на базе этих аккумуляторов. А в качестве дополнения краткий анализ вопроса «а хватит ли запасов лития при таком масштабном использовании аккумуляторов на его основе?», который обычно возникает в обсуждениях подобных новостей.
Для начала стоит сделать небольшое уточнение: речь в заголовке идет не о рынке накопителей энергии в целом, а только об одном из его сегментов, так называемом «Behind-The-Meter» (BTM), «после счетчика» в дословном переводе. Под ним подразумеваются накопители устанавливаемые конечными потребителями электроэнергии (либо в ситуации когда потребитель и производитель это одно лицо — т.е. автономные и полуавтономные системы энергоснабжения, как правило на базе ВИЭ), а не производителями энергии или централизованными сетевыми компаниями-поставщиками. Как видно из диаграммы в начале статьи, объем этого рынка в 2015г составил 71.4 МВт*ч для всех поставщиков вместе взятых, включая, в том числе саму Tesla получившую по итогам года долю рынка в 36% с показателем 25.8 МВт*ч. А на 2016г прогноз продаж накопителей Tesla составляет уже 116.5 МВт*ч (163% от всего объема рынка предыдущего года) и еще 52 МВт*ч накопителей будет дополнительно поставлено для одного крупного проекта реализуемого совместно с компанией SolarCity и не попадающего в категорию BTM.
Речь идет о промышленной солнечной электростанции мощностью 13 МВт на острове Кауаи из архипелага Гавайских островов. Одна подобная станция на 12 МВт была там построена и запущена в работу еще в 2014 году и с тех пор обеспечивает производство около 5% потребляемой на острове энергии. В настоящее время строится вторая подобная СЭС мощностью 13 МВт, но в этот раз вместе с ней будет построен один из крупнейших в мире накопителей энергии емкостью 52 МВт*ч на базе поставляемых Tesla модулей Powerpack. Соответствующий договор был подписан еще осенью прошлого года, строительство должно быть завершено к концу текущего года. Конечная стоимость электроэнергии включая как генерацию солнечной энергии, так и ее хранение по заключенному на 20 лет соглашению составит 14.5 центов за кВт*ч, что уже сейчас ниже стоимости энергии получаемой от традиционных источников, которые в случае Гавайских островов приходится почти полностью импортировать (в основном это сжиженный природный газ и дизельное топливо). Все это поможет выполнению амбициозного плана принятого правительством Гавайев, согласно которому доля электроэнергии из местных возобновляемых источников должна составить не менее 30% к 2020 году, 50% к 2025 и достигнуть полных 100% не позже 2045 года.
Ну и в конце обещанная информация по литию, в отношении объемов добычи и запасов которого очень часто возникают вполне резонные вопросы в свете новостей о планах/прогнозах по бурному росту производства и продаж электромобилей и накопителей энергии. Не оборвется ли этот оптимистичный тренд из-за банальной нехватки сырья и в первую очередь собственно лития?
Всем кого данный вопрос интересует, рекомендуется скачать хороший отчет Mineral Commodity Summaries ежегодно обновляемый Геологической Службой США (USGS) в котором кратко рассматриваются цены, объемы экспорта/импорта, общие объемы добычи и разведанных запасов сразу всех основных видов промышленного сырья. Включая разумеется литий — в последнем отчете 2016 года, составленном на основе данных 2015 года, нужный нам раздел находится на страницах 100-101. Все данные в этом отчете кроме средних цен приведены в пересчете на чистый (металлический) литий.
Для читателей экономящих время или имеющих затруднения с английским краткая выжимка фактов о литии из этого обзора и других источников:
- несмотря на бурный рост производства электромобилей и накопителей энергии в последние годы на долю производства аккумуляторов пока приходится только 35% потребления добываемого лития, при этом конкретно на силовые аккумуляторы идет меньше половины этой части, а большая уходит на разные электронные гаджеты (мобильные телефоны, ноутбуки, планшеты и т.д.), которые хотя и имеют совсем небольшую единичную емкость аккумуляторов, но зато производятся миллиардами штук ежегодно;
- текущие мировые темпы добычи составляют 32 500 тонн в год;
- текущие резервы в основных странах-поставщиках оцениваются в 14 000 000 тонн, причем речь идет об уже разведанных запасах и извлечение которых возможно и экономически оправдано при текущем развитии технологий и сложившемся среднем уровне цен на сырье, а очень примерная оценка общих имеющихся ресурсов еще намного выше — около 40 млн. тонн;
- расход лития при производстве электрических аккумуляторов сейчас составляет не более 200 грамм этого металла на 1 кВт*ч емкости и по мере совершенствования технологий может еще существенно снижаться дальше, т.к. на данный момент достигнутая на практике эффективность его использования не превышает 35-40% от теоретического максимума;
- средняя стоимость лития «аккумуляторного» качества в оптовых партиях в 2015 году составила 34$ за 1 кг (из расчета 6400$ за тонну карбоната лития, в котором на сам литий приходится около 19% по массе) или 7$ из расчета на кВт*ч емкости аккумулятора, при их рыночной стоимости в виде готовой продукции не менее 300$ за кВт*ч
Выводы каждый может сделать свои исходя из этих данных. Лично для меня они будут такими:
При текущих темпах добычи уже известных и изученных запасов хватает более чем на 400 лет, это один из самых высоких уровней обеспеченности запасами в добывающей отрасли. Конечно темпы добычи будут довольно быстро расти вслед за растущим спросом (например «гигафабрика» аккумуляторов, которую сейчас строит Tesla после выхода на полную мощность будет потреблять около 10 000 тонн лития в год), но в любом случае сейчас проблема нехватки запасов лития не стоит вообще. И не будет стоять еще минимум десятки лет, а через десятки лет основным источником лития уже должна будет стать не первичная его добыча, а вторичная переработка выбывающих из эксплуатации старых аккумуляторов. Строительство первых заводов для их утилизации и извлечения ценных ресурсов (литий, кобальт, никель) идет уже сейчас.
При этом вполне возможны проблемы не в плане запасов, а с недостаточными темпами добычи. Но подобные проблемы легко разрешатся через обычные рыночные механизмы: временный скачок цен на сырьевом рынке, если рост добычи начнет существенно отставать от роста потребления --> волна крупных инвестиций в расширение мощностей добывающих компаний --> скачок объемов производства --> падение цен обратно, возможно даже ниже начального уровня. С учетом совсем небольшой доли приходящейся на литий в конечной стоимости литиевых аккумуляторов (на данный момент всего около 2.5%), такой возможный скачок цен на сырье развитию этой отрасли не навредит. Скорее в этом случае первыми пострадают другие потребители лития, которые будут вынуждены на время сократить его использование, а развитие аккумуляторов и электромобилей будет продолжаться дальше не сбавляя темпов.
Комментарии (14)
Danov
11.05.2016 09:00+1Если не ошибаюсь, для стационарных накопителей разрабатывались технологии на расплавах дешевых солей? Литий хорош малым весом, а для стационарных накопителей можно взять и тяжелые элементы. Еще для стационарных накопителей можно сделать хорошую теплоизоляцию, чтобы обеспечить эффективный высокотемпературный режим для большого объема. Для малого объема это дорого, т.к. соотношение площади к единице объема значительно выше.
Mad__Max
11.05.2016 09:20+2Да, были такие еще много лет назад обещали. Например к этому классу относятся натрий-серные аккумуляторы (Sodium–sulfur battery). В теории для стационарного применения очень хороши: и емкость отличная, и срок службы, и изготавливаются из распространенного дешевого сырья. Из крупных минусов только очень высокие рабочие температуры и пожароопасность, но в стационарном применении это решаемые проблемы.
В принципе они существуют, но массовыми(и за счет этого дешевыми не только в теории, но и на практике) пока так и не стали. А литиевые вот они тут — уже давно в массовом производстве и постепенно по мере снижения цен начинают с рынка для мобильных применений заходить на территорию стационарных накопителей.
jar_ohty
11.05.2016 12:40Тут еще вопрос — на сколько хватит окружающей среды, в которую литий при добыче, производстве и утилизации аккумуляторов неизбежно будет попадать? Ведь он близок по токсичности к свинцу, и в отличие от последнего — большинство его соединений легко растворимы.
TerraV
11.05.2016 15:23Лития довольно много в земной коре — 0.0065%. Просто он очень активный и его сложно выделять как я понимаю.
jar_ohty
11.05.2016 16:59Литий в земной коре находится главным образом в таких минералах, как сподумен, лепидолит, циннвальдит и др. — они нерастворимы и их можно хоть жевать, если зубов не жалко — лития из них в организм не поступит ни микрограмма. А после использования людьми он возвращается в окружающую среду уже в виде растворимых солей, легко усваиваемых организмом. А механизмов, возвращающих литий в нерастворимое состояние, в природе в общем-то и нет. Поэтому рост производства литиевых источников тока неизбежно будет приводить к неуклонному и главное — необратимому росту содержания растворимого (в виде ионов Li+) лития в природных водах.
Mad__Max
11.05.2016 19:58+1Как раз благодаря своей хорошей растворимости он не будет накапливаться ни в земле ни в наземных водоемах, а вымываться в океаны параллельно с поступлением в природу. Установится какой-то баланс между его «утечками» (при добыче/авариях/утилизации) и вымыванием. Т.е. кумулятивного эффекта не будет.
Точнее он будет, но только для морей и океанов. Но на океаны в этом плане сколько нибудь заметно повлиять человечество не сможет в принципе, даже если будет сливать в воду соли лития целенаправленного в любых объемах. Просто потому что его и так в морской воде в растворенном виде десятки миллиардов тонн плавают (и морской жизни никак при этом не вредят) — т.е. на порядки (не меньше 3х, т.е. в тысячи раз) больше чем все известные сейчас запасы наземных месторождений.
Mad__Max
11.05.2016 19:20+1Сдается вы эту информацию из какого-то левого недостоверного источника почерпнули. Предположительно там же, где распространяется дезинформация о том, что солнечные батареи за срок службы вырабатывают энергии меньше, чем на их изготовление ушло.
Литий легкий щелочной металл и по хим. свойствам близок к натрию и калию — одних из важнейших макро элементов на которых базируется жизнь, а никак не к свинцу. Единственное его отличие от Na и К, что в норме в организме его намного меньше.
— Литий НЕОБХОДИМ организму человека и большинства животных для нормальной работы (правда в небольших количествах)
— Литий используется в медицине как лекарственное средство: Препараты лития. К примеру Квилонум представляющий собой по сути тот же карбонат лития использующийся для его перевозки и хранения в промышленности и изготовления аккумуляторов. Советую посмотреть так же на дозировки в инструкции. Так же соли лития в небольших количествах используются в пищевой промышленности и в косметике.
— Все избытки лития в отличии тяжелых металлов не накапливаются в организме со временем, а успешно выводятся — период полувыведения всего 1 сутки.
Навредить организму большой дозой литий содержащих солей конечно можно, как и любым другим биологически активным веществом если им упарываться — хотя бы банальной поваренной соли много за раз съесть. Но посмотрите на дозировки использующиеся в медицине — обычная терапевтическая доза не опасная для здоровья — по 1.2 г карбоната лития ежедневно (0,23 г чистого лития в растворимой форме). Примерно столько же лития содержится в достаточно крупных аккумуляторе формата 18650 (как в ноутбуках или ручном электроинструменте). Т.е. стандартные лечебные курс как съедать ежедневно 1 аккумулятор целиком выделяя из него весь литий. Опасные для жизни дозы еще где-то в 10 раз больше.jar_ohty
11.05.2016 21:04- Точно так же, как литий, организму необходимы медь, марганец, кобальт, селен, а по некоторым данным даже мышьяк. При этом в количествах, превышающих потребность, они становятся ядами — и эти количества при хроническом потреблении на самом деле ничтожны.
- ПДК лития того же порядка, что ПДК свинца. Это официальная позиция Минздрава. С ней, конечно, можно спорить.
- Литий используется в медицине, как лекарственное средство против психических расстройств. Здорового человека терапевтическая доза лития не убьет и не повредит здоровью… за исключением психики. Он действует, как нормотимик… и
- Литий не накапливается. Зато кумулируется его воздействие на ЦНС — этот эффект хорошо известен в психофармакологии. И изменения в ЦНС, вызванные литием, в какой-то мере необратимы, во всяком случае при больших (терапевтических и токсических дозах).
- Воздействие лития на психику в микродозах прослеживается по некоторым данным уже с "природного фона". Литий здесь, как и при больших дозах, действует, как антидепрессант, снижает количество самоубийств, но известно, что в терапевтических и поддерживающих дозах он приводит к снижению интеллекта и творческих способностей, эмоциональному уплощению, потере профессиональных интересов.
Equin0x
11.05.2016 17:30Солнечно-панельные, литий-ионные лобби и экологический бюджет Гавайев нашли друг друга, радостно потирая руки…
Mad__Max
12.05.2016 23:59-1Причем тут "экологический бюджет" Гавайев?
Оба проекта (и СЭС и накопитель энергии) реализуется на деньги SolarCity. Со стороны правительства участие сводится к предоставлению участка земли и выдачи соответствующих разрешений на строительство, а со стороны местной энергетической компании владеющей распределительными электросетями на острове в подписании долгосрочного соглашения (PPA = power purchase agreement ) в котором она обязуется покупать у SolarCity энергию поставляемую напрямую с СЭС и из накопителя (в периоды когда солнца нет) по фиксированной на ближайшие 20 лет цене. Конкретно в этом случае сторговались на 14.5 центов за кВт*ч
И эта цена ниже чем платят на этом острове в данный момент, т.к. большая часть выработки электроэнергии там сейчас идет за счет привозного сжиженного газа и дизельного топлива с высокой себестоимостью получающейся электроэнергии.
Т.е. в выигрыше все:
- потребители получают энергию дешевле, чем она была раньше до реализации проекта
- правительство ставит себе кучу галочек в разделах "экология", "снижение зависимости от импорта", "создание рабочих мест"
- SolarCity не смотря на крупные начальные вложения в долгосрочной перспективе их окупит и получит прибыль продавая производимую за счет солнца энергию
- Tesla заработает производя и поставляя оборудование для SolarCity
- природа (а это одно из главных преимуществ и "товаров" для островов) получит снижение вредных выбросов
В общем принятая в нормальных странах win-win стратегия.
Ну хотя конечно проигравшие вообще-то тоже будут, только совсем в других местах: это компании добывающие и экспортирующие газ и нефть, которые из-за этого потеряли еще одного довольно крупного потребителя как минимум на ближайшие 20 лет. А скорее всего уже навсегда.
Equin0x
13.05.2016 00:28SolarCity это пузырь, который скоро лопнет. Его даже сравнивают с Энроном. Этот пузырь жив, пока ходят толпы кормящихся от него продавцов панелей, правдами и неправдами сующие свои панели муниципалитетам, частным домам и прочим «зеленым» проектам. Вас не смущает что Маск председатель правления в SolarCity? Еще бы… панели и второй пузырь имени Литий-иона — это две стороны одной медали, которые держат друг друга наплаву. Поищите в гугле по словам solarcity и corruption — узнаете много интересного )
Equin0x
13.05.2016 06:05+1Минусователи, не воспринимайте меня как противника солнечной энергии. Я за. Я против того пузыря, который надули SolarCity (между прочим, на деньги из казны дяди Сэма). Если бы все деньги, вложенные в далеко не современные технологии заводов SolarCity отдали в лаборатории, которые повышают КПД фотоэлементов — мы бы сейчас наблюдали совсем иную картину на рынке солнечной энергетики.
idiv
Просто интересная новость: "Решение об установке 400 МВтч литий-ионного блока в Калифорнии от компании AES от 2014 года (пуск в эксплуатацию в 2021 году)", которая устанавливает подобные системы для коммерческого использования с 2008 года.