Если ключевой элемент традиционного автомашины — двигатель внутреннего сгорания, то во все более популярных электромобилях это — аккумуляторная батарея: от нее зависят дальность пробега, скорость зарядки, вес и, основное, цена машины.
Если в традиционной электроэнергетике принципиальную роль играет турбина, то для развития все более популярных возобновляемых ключей энергии (ВИЭ) крайне важны накопители энергии: без них не решить главную проблему ветряных и солнечных электростанций — подневольность от переменчивости погоды.
Илон Маск: новое поколение аккумуляторов и Tesla за 25 000 долларов
Так что батареи и аккумуляторы — это сейчас одно из магистральных курсов технологического развития на планете. Весьма симптоматично, что американский предприниматель Илон Маск решил устроить 22 сентября особую онлайн-презентацию под названием Tesla Battery Day, а Европейское патентное ведомство (EPO) и Международное энергетическое агентство (IEA) провели совместное изыскание «Инновации в области батарей и накопителей электроэнергии». Его результаты опубликовали в тот же день.
Электромобили Tesla на территории завода комапнии в Фримонте ожидают отправки покупателям
Для главы компании Tesla аккумуляторные батареи — это ключ к массовому рынку. «У нас нет доступного автомашины, но он у нас будет. Однако для этого мы должны снизить стоимость батарей», — заявил Илон Маск в ходе презентации, за какой в интернете следили 270 000 зрителей. Он обещал примерно через три года наладить серийное производство новоиспеченного поколения аккумуляторов, которые будут существенно мощнее и долговечнее нынешних, но обойдутся в два раза дешевле.
И тогда, удостоверил Илон Маск, «мы сможем выпускать очень убедительный электромобиль по цене 25 тысяч долларов» (это образцово 21 000 евро). Глава Tesla объявил, что на первом этапе выпускать аккумуляторы нового поколения будут вблизи головного завода компании в калифорнийском Фримонте, для чего потребуется особая монтажная линия. Одновременно предприниматель сообщил, что на гигафабрике Tesla в Неваде будет налажена утилизация отслуживших аккумуляторных батарей.
Кобальт от «Норникеля» может и не потребоваться
Для России особенно важно то, что батареи нового поколения планируется выпускать практически без использования редкого, а потому весьма дорогостоящего металла кобальта. Его единственным российским производителем и экспортером является компания «Норникель» в Норильске.
Кобальтовые слитки на заводе «Норникель». Основные производители этого металла — ДР Конго и Китай
После Battery Day курс акций Tesla, стремительно взлетевший в этом году, что обратило американского производителя электромобилей в самого дорогостоящего автостроителя мира, упал. Биржевых инвесторов и спекулянтов разочаровало то, что Илон Маск сообщал о среднесрочной перспективе в три года, а они, похоже, рассчитывали на анонс немедленных прорывов.
Одновременно несколько снизились котировки акций поставщиков батарей для Tesla — японской корпорации Panasonic и южнокорейской LG Chem, входящей в группу LG. Но это тоже не немало чем сиюминутное недовольство биржевых игроков: средне- и долгосрочные перспективы этих компаний представляются весьма многообещающими. Об этом указывает совместное исследование Европейского патентного ведомства и Международного энергетического агентства.
Аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%
Эксперты двух организаций проанализировали зарегистрированные с 2000 по 2018 годы патенты на изобретения и разработки в сфере аккумуляторных батарей и накопителей энергии, и на основании этого весьма объективного критерия сделали цельный ряд выводов.
До 2011 года разработчики сосредотачивались на совершенствовании аккумуляторов для смартфонов
Первый и главный из них: «В последние десять лет патентирование в сфере хранения электроэнергии вырастало существенно быстрее патентирования в других сферах». Иными словами, именно на этом направлении сосредоточены сейчас особенно крупные физические и интеллектуальные ресурсы, именно здесь накапливаются многочисленные инновации.
Авторы исследования обнаружили, что число патентов, связанных с аккумуляторными батареями для электромобилей, еще в 2011 году превысило число патентов из районы батарей для мобильной бытовой электроники (прежде всего смартфонов), и с тех пор неуклонно растет. Они также подсчитали, что особое внимание изобретателей к литий-ионным технологиям повергло к тому, что с 2010 года аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%, а аккумуляторы для стационарных установок в электроэнергетике — образцово на две трети.
Япония и Южная Корея — лидеры в области батарейных технологий
Второй ключевой вывод изыскания: «Япония и Республика Корея являются лидерами в глобальном соревновании в области батарейных технологий, что заставляет иные страны пытаться добиться конкурентных преимуществ в определенных нишах вдоль цепочки создания дополнительной стоимости при производстве батарей». Если сообщать более просто: догнать ушедшие в этой сфере далеко вперед две азиатские страны уже настолько тяжело, что остальным приходится довольствоваться узкой специализацией в отдельных сегментах.
Аккумуляторные батареи для электромобилей — это сложная высокотехнологичная продукция
Так, девять из десяти крупнейших обладателей патентов — компании из Азии: семь японских во главе с Panasonic и Toyota, а также южнокорейские Samsung и LG Electronics. Один-единственный представитель других континентов в Топ-10 — немецкий концерн Bosch, занявший пятое место.
В Топ-25 ближней к концу вошли также немецкие Daimler, BASF и Volkswagen. Всего же в этом списке шесть представителей Европы: это еще ирландская многопрофильная компания Johnson Controls и французский научно-исследовательский институт атомной и альтернативной энергетики CEA. Америка представлена автостроителями General Motors и Ford.
Различные типы аккумуляторов: NMC, NCA и LFP
Вклад Китая в глобальное развитие батарейных технологий, отмечается в исследовании, к 2018 году утилитарны сравнялся с американским и приблизился к европейскому. Явная специфика Европы и США — значительно число патентов регистрируют небольшие и средние предприятия, а также вузы и государственные научно-исследовательские институты. В Азии подавляющее большинство изобретений доводится на крупные концерны.
Третий вывод исследования касается перспективных направлений инновационной деятельности. В минувшем десятилетии стремительно нарастало число патентов, связанных с литий-никель-марганец-кобальт-оксидными аккумуляторами (NMC). Сейчас многообещающей альтернативой, полагают авторы исследования, становятся литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные аккумуляторы (NCA), которые, к примеру, производит Panasonic и использует Tesla.
BYD — крупнейший китайский производитель электрических легковых машин и автобусов
Однако стремление снизить часть кобальта или вовсе от него отказаться приведет к тому, что будет расти роль литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LFP), на какие тоже делает ставку Tesla, а также, к примеру, китайский автостроитель BYD, указывается в исследовании. Если в 2010 году утилитарны вообще не было патентов, связанных с данной технологией, то в последние годы их число стало заметно нарастать.
Потому можно предположить, что ее разработчикам просто еще нужно пару лет. Может быть, как раз те три года, о которых Илон Маск сообщал на Tesla Battery Day.
Смотрите также:
