Литий-ионные аккумуляторы, на которых работает современная портативная электроника, захватывают всё новые отрасли экономики — транспорт, электроэнергетику и даже добычу полезных ископаемых. Россия — одна из немногих стран, где есть собственное производство таких аккумуляторов, запущенное при содействии «Роснано».
В 2019 году Нобелевский комитет одной из главных в современном мире признал технологию литий-ионных аккумуляторов: премию по химии вручили трём ученым, которые занимались развитием этой технологии. На таких батареях сегодня работают смартфоны, планшеты, ноутбуки и всё более часто — электромобили.
Первые прототипы литий-ионных батарей появились ещё в 1970-х гг., но до практического применения доросли только к 1990-м. С тех пор за счёт масштабирования и совершенствования технологии цены удалось сильно снизить: только в 2010-х они упали на 85%, а за следующее десятилетие стоимость хранения энергии снизится ещё на 66 — 80%.
Большой толчок развитию технологии дала Tesla — самый крупный на сегодня производитель электромобилей. Компания смогла первой наладить массовый выпуск машин с литий-ионными батареями, для этого в Неваде (США) открыли завод по производству аккумуляторов, который назвали «гигафабрикой» в честь единицы измерения потребления и производства энергии. Ещё одну «гигафабрику» компания строит под Берлином.
В десятке лидеров
Развитие технологии позволило сильно расширить круг применения батарей: литий-ионные аккумуляторы высокой емкости сегодня могут питать автобусы, троллейбусы, поезда и другую технику, и технология продолжает трансформировать новые отрасли экономики.
Мировой рынок литий-ионных аккумуляторов по итогам 2019 года оценили в $36,35 млрд, а к 2027 году он может вырасти до $116 млрд, и у России есть реальный шанс увеличить свою долю на этом рынке. По оценке управляющего директора по инвестиционной деятельности «Роснано» Владимира Козлова, объём российского сегмента рынка систем накопления энергии к 2025 году может составить $1,5 — $3 млрд в год. Минэнерго в своём оптимистическом сценарии рассчитывает на $8 млрд.
По словам Владимира Козлова, с 2016 года российский рынок каждый год прирастает как минимум одним серийным продуктом с использованием литий-ионных аккумуляторов. «Рынок уже поверил в характеристики литий-ионных аккумуляторов и экономику решений на их основе», — говорит Козлов. Особенно перспективно выглядит сегмент аккумуляторов высокой емкости. Сегодня они производятся всего в десяти странах, и Россия — одна из них.
Крупномасштабное производство литий-ионных аккумуляторов — завод «Лиотех» — запустили в декабре 2011 года в Новосибирской области при участии «Роснано». Предприятие площадью 40 тыс. кв. м построили всего за девять месяцев. На тот момент завод был крупнейшим в мире производством батарей высокой ёмкости, его плановая мощность составила примерно 1 млн аккумуляторов в год. «Роснано» инвестировала в проект 7,58 млрд руб.
Сегодня «Лиотех» — единственный в России промышленный производитель литий-ионных батарей с собственным производством ячеек. Предприятие работает по модели B2B, в основном поставляя продукцию для крупных промышленных заказчиков по трём крупным направлениям.
Бесперебойная электрификация
Большое значение литий-ионные аккумуляторы получили в энергетике: в удалённых населённых пунктах в Забайкальском крае, Кемеровской области, Якутии и Тыве батареи «Лиотеха» используют в составе гибридных энергоустановок. Такие установки включают дизельный генератор энергии и солнечные панели, а батареи накапливают и равномерно распределяют выработанную энергию. В Якутии начинается реализация крупного проекта строительства пяти новых автономных гибридных установок с применением аккумуляторов «Лиотех». Они появятся в труднодоступных населённых пунктах, где нет централизованного энергоснабжения.
Применение аккумуляторов в энергоснабжении не ограничено удалёнными населёнными пунктами. Также их используют для обеспечения бесперебойного питания в случае отключения городской сети. Например, системы бесперебойного обеспечения электроэнергией были созданы в бизнес-центре «Принципал Плаза», в офисе компании «Полиметалл» и на Белорусском вокзале в Москве. В конце 2019 года компания «Лиотех» выиграла тендер на производство систем бесперебойного питания для Сбербанка. По оценке «Роснано», объём рынка таких решений на базе литий-ионных аккумуляторов в России для всех сфер применения к 2025 году может составить 12 млрд руб.
Транспорт на батарейках
Важной сферой применения стал общественный транспорт. Например, литий-ионные аккумуляторы ставятся на электробусы — новый вид городского общественного транспорта, который развивается в Москве и других городах России. «Лиотех» поставил аккумуляторы для более чем 200 троллейбусов с удлинённым автономным ходом (их также называют электробусы с динамической подзарядкой), которые могут проходить до 40 км на одной зарядке без подключения к контактной сети. Такие троллейбусы используются в Санкт-Петербурге, Симферополе, Севастополе и даже в двух городах в Аргентине.
Этим летом в Санкт-Петербурге на воду спустили электрический катамаран вместимостью до 60 пассажиров, который будет курсировать между Эрмитажем и Петергофом. Судно использует литий-ионные аккумуляторы и может работать на одной зарядке до десяти часов.
В сфере железнодорожного транспорта также оценили преимущества использования продукции новосибирского завода. В 2019 году «Лиотех», «РЖД» и производитель подвижного состава «Трансмашхолдинг» договорились о создании экологически чистых маневровых локомотивов с гибридным двигателем на базе российских аккумуляторов. Всего в течение шести лет планируется произвести 131 электровоз. Испытания локомотива планируется начать в 2021 году. Помимо этого, системы накопления энергии планируется установить на участках железных дорог, где есть недостаток энергоснабжения. Благодаря этому можно увеличить пропускную способность дорог на 40%.
Электротяга для промышленности
Перспективной сферой для внедрения литий-ионных аккумуляторов оказалось промышленное оборудование. В 2019 году «Лиотех» договорилась о разработке тяговых батарей для карьерной и горнорудной техники с белорусским производителем самосвалов «БелАЗ». В том же году испытания прошёл новый электровоз для шахт, в котором тоже стояла литий-ионная батарея. Погрузочно-доставочными машинами для угольных разрезов, рудников и шахт интересуются такие компании, как «Алроса», СУЭК, «Уралкалий» и «СДС-Уголь».
Литий-ионные аккумуляторы уже прочно вошли в нашу жизнь, и спрос на них продолжает расти вместе с внедрением технологии в новые отрасли. Для перехода человечества на возобновляемые источники энергии потребуются такие же экологичные и эффективные накопители этой энергии, и литий-ионные аккумуляторы выглядят хорошим кандидатом.