Європейські виклики та перспективи акумуляторної індустрії

До 2030 року світовий попит на батареї-накопичувачі енергії збільшиться в десять разів у порівнянні з 2020 роком. Це зумовлено потребою електромобільності, яка зростає з кожним роком. Довгий час вважалося, що головним каталізатором електромобільності буде неминуче вичерпання нафтових ресурсів. Насправді ж головною рушійною силою цього переходу є глобальне потепління.

Пропонуємо вашій увазі огляд, опублікований на медіаресурсі Enerdata. У ньому аналізуються основні драйвери світового ринку накопичувачів енергії.

Огляд і перспективи світового ринку акумуляторів

Перехід до електромобільності

Транспортний сектор є одним з основних чинників зміни клімату: в ЄС на нього припадає понад 25 % викидів парникових газів (ПГ), три чверті яких припадає на автомобільний транспорт. Це також єдиний сектор, викиди якого продовжують зростати.

Кількість електромобілів (EV) на дорогах у всьому світі збільшиться з 50 мільйонів у 2025 році і до 135 мільйонів у 2030 році. Сьогодні Китаю належить майже половина (47 %) всіх наявних електромобілів. До 2030 року тут сконцентрується більша частина загального попиту на батареї, а Європейський союз (ЄС) стане другим за величиною ринком у світі. Крім того, економічна криза, пов'язана з пандемією COVID-19, прискорює процес електрифікації автопарку, особливо в Європі.

Інші види транспорту – автобуси, вантажівки, кораблі та літаки – також  сприяють попиту на акумулятори, хоча і помірніше. Практично весь поточний парк електробусів зосереджений в Китаї. Однак для декарбонізації автобусів і вантажівок є більше можливостей, ніж електрифікація – наприклад біогаз та водень. Проте на даному етапі це лише віддалена перспектива.

Зберігання електроенергії

У всьому світі глобальна місткість накопичувачів у 2019 році склала близько 200 ГВт-год. Цього вистачить всього на кілька секунд глобальних потреб. Сьогодні 90 % зберігання здійснюється з використанням технології гідроакумулювання, але потенціал зростання цієї технології обмежений через відсутність відповідних місць і витрат на неї.

Використання акумуляторних батарей неухильно зростало в останні кілька років. Такий тренд демонструватиме експоненціальне зростання протягом наступного десятиліття шляхом вироблення електроенергії з варіабельних відновлюваних джерел енергії, в першу чергу фотоелектричних сонячних і вітряних. Акумуляторні батареї також можуть в кінцевому підсумку замінити більшу частину виробничих потужностей пікових електростанцій, які використовуються для балансування в режимі реального часу. Такі проекти мають високі виробничі витрати, оскільки вони використовуються лише кілька разів на рік.

Сьогодні акумуляторні батареї засновані зокрема на літій-іонних акумуляторах, але в середньостроковій і довгостроковій перспективах можуть бути більш придатними інші технології. Наприклад, натрієво-сірчані або проточні батареї можуть забезпечити кращу продуктивність при більш тривалому зберіганні.

Світова акумуляторна промисловість

В центрі світової акумуляторної індустрії наразі знаходиться Азія :

 Безумовний лідер в політиці зі зберігання енергії протягом багатьох років – Японія.

У Південній Кореї основний імпульс для розвитку дала стратегія «зеленого» зростання 2009 року, яка значно посилила фінансування низьковуглецевих технологій. Південна Корея вирішила зосередитися на літієвих батареях і націлена на задоволення 30 % світового попиту на батареї до 2022 року.

У Китаї розвиток електромобілів призвів до розвитку технологій зберігання електроенергії. Заходи з підтримки розвитку внутрішнього ринку електромобілів привели до того, що Китай став першим ринком електромобілів у світі (47 % електромобілів – 7,2 мільйона автомобілів – у 2019 році). Крім того, зберігання енергії включено в дев’ять ключових технологій, визначених центральним урядом у його Стратегічному плані дій з розвитку енергетики на 2014-2020 роки.

Японія та Південна Корея контролюють майже дві третини міжнародних патентів на літій-іонну технологію ( з 2014 по 2018 рік). Азійські країни зіграли важливу роль у патентуванні проривних технологій, таких як твердотільні батареї, які вважаються  революцією в галузі.

Китай став лідером у світовій акумуляторній індустрії у всіх сегментах виробничо-збутового ланцюжка, від видобутку руди до продуктів переробки, акумуляторних блоків і компонентів. Наприклад, китайська промисловість виробила 83 % анодів і 61 % катодів у всьому світі в 2019 році. Це два ключові компоненти, на які припадає майже чверть середньої вартості виробництва літій-іонної батареї. Популярність Китаю у світовій індустрії акумуляторів збережеться й надалі.

Тим часом інтерес США до батарей проявився пізно. Країна чекала масштабної інвестиційної програми в технології зберігання енергії до 2009 року. Однак в середині 2010-х років відбулося реальне розширення місткостей зберігання з використанням літій-іонних акумуляторів з прийняттям додаткових заходів на державному рівні.

Типи батарей та їх геополітичні проблеми

Літій-іонні батареї лежать в основі нової геополітики щодо сировини. Деякі мінерали для акумуляторів, такі як літій, кобальт та природний графіт, були класифіковані ЄС як найважливіша сировина. Промислові гравці регулярно висловлюють побоювання, що світова пропозиція виявиться недостатньою для задоволення попиту. Літій-іонні батареї включають кілька типів батарей (LCO, LMO, LFP, NCA, NMC). Акумулятори NMC  продаються найбільше завдяки їхньому успіху на автомобільному ринку. У період з 2010 по 2019 роки середня ціна акумуляторної батареї електромобіля знизилася на 87 %. Ще одна область розвитку виробників акумуляторів – зниження споживання критично важливих мінералів, зокрема кобальту.

Патентування твердотільних батарей в останні роки активізувалося. Стверджується, що ця технологія четвертого покоління забезпечує значно кращу продуктивність, ніж літій-іонна батарея для використання в автомобілях. Технології п'ятого покоління включають натрієво-іонні, літій-сірчані, літій-повітряні та проточні батареї.

Малюнок 1: Стратегічний видобуток руди для виробництва акумуляторів

Джерело: Кассіні

Малюнок 2: Заводи з виробництва акумуляторів на світовому рівні

Джерело: Кассіні

Європейський акумуляторний альянс

Контекст

ЄС поставив амбітні цілі щодо скорочення викидів парникових газів з метою досягнення вуглецевої нейтральності до 2050 року. Така політика відповідає зобов'язанням, прийнятим  Паризькою кліматичою угодою 2015 року. Стратегія енергетичного переходу, підтверджена Європейською Зеленою угодою, запущена у 2019 році, серед іншого, призводить до двох великих паралельних структурних змін: електрифікації автомобільного транспорту та швидкому розвитку відновлюваних джерел для виробництва електроенергії.

В основі обох процесів – зберігання енергії:

1. Це серйозна проблема для швидкої електрифікації автомобілів. Прогнозують, що з урахуванням очікуваного збільшення продажів електромобілів в Європі, річний попит на акумулятори в ЄС досягне близько 170 ГВт-год у 2025 році та 443 ГВт-год у 2030 році. За оцінками Комісії, обсяг європейського ринку може скласти близько 250 мільярдів євро.

2. У першій половині 2020 року виробництво електроенергії з відновлюваних джерел вперше перевищило виробництво з викопного палива у 27 країнах ЄС. Використання технологій зберігання енергії, зокрема батарей, є обов'язковим для ефективної інтеграції цього виробництва в мережу. При цьому варто враховувати необхідну гнучкість, щоб впоратися з неминучим дисбалансом, що породжується цими енергіями (відновлювані джерела енергії за своєю природою непостійні та мінливі, оскільки вони залежать від погодних умов).

ЄС, своєю чергою, залежить від постачальників з країн, що не входять до союзу, по всьому ланцюжку створення вартості акумуляторів, оскільки у нього ще немає потужностей з масового виробництва акумуляторних елементів. Більш того, ЄС сильно залежить від імпорту для задоволення внутрішнього попиту на критичні матеріали (100 % для літію, 98 % для природного графіту, 86 % для кобальту). А географічне походження європейського імпорту доволі сконцентроване: на Чилі припадає 78 % постачання літію, Демократична Республіка Конго забезпечує 68 % кобальт в ЄС, а Китай – 47 % природного графіту, імпортованого європейськими країнами. Ці залежності створюють як економічний, так і геополітичний ризики.

Європейський акумуляторний альянс (EBA) запустили в ЄС у жовтні 2017 року, щоб дозволити Європі зберегти якомога більше доданої вартості в автомобільному секторі. Альянс прагне надати промисловості континенту незалежні потужності з розробки та виробництва акумуляторів.

Ключові дії зосереджені на:

• безпечному постачанні сировини з третіх країн, полегшуючи доступ до європейських джерел і сприяючи переробці акумуляторів,

• підтримці великомасштабного європейського виробництва акумуляторних елементів,

• посиленні підтримки ЄС досліджень та інновацій у передових (включаючи літій-іонні) і проривних (твердотільних) технологіях,

• розвитку і зміцненню висококваліфікованої європейської робочої сили,

• підтримці стійкості європейської індустрії виробництва акумуляторних елементів для забезпечення мінімального впливу на навколишнє середовище.

EBA пропонує комплексний підхід до всього ланцюжка створення вартості акумуляторів з «горизонтальною» логікою, яка заснована на співробітництві між промисловими гравцями галузі.

Комісія прагне до того, щоб стійкість процесу виробництва акумуляторів стала конкурентною перевагою для європейських компаній. Мета – не допустити, щоб електрифікація європейського автопарку привела до комерціалізації імпортних рішень, що сильно впливають на навколишнє середовище.

Механізми підтримки

Альянс покладається на кілька фінансових інструментів, таких як позики Європейського інвестиційного банку (ЄІБ), фінансування з Інноваційного фонду та європейський бюджет. Європейська комісія також запустила у 2019 році Європейську платформу технологій та інновацій під назвою «Batteries Europe» для координації національних та європейських галузевих дослідницьких програм. Також вона організувала великомасштабну дослідницьку ініціативу під назвою «Акумулятор 2030+», з виділенням коштів на фундаментальні та прикладні дослідницькі проєкти стосовно майбутніх технологій акумуляторів.

Справжнім нововведенням EBA з точки зору фінансування є використання механізму під назвою «Важливі проєкти, що представляють спільний європейський інтерес» (IPCEI), який дозволяє державам-членам підтримувати транснаціональні проєкти стратегічного значення. Перший IPCEI затвердили у грудні 2019 року: сім держав-членів надали допомогу в розмірі 3,2 мільярди євро для розвитку європейського сектора електричних акумуляторів консорціуму з 17 компаній.  Другий IPCEI  затвердили в січні 2021 року за участю 12 країн і з фінансуванням у розмірі 2,9 млрд євро.

Перші успішні результати

Через кілька років після свого запуску, European Battery Alliance знаходиться на шляху до успіху. Дійсно, EBA досі грав свою роль як каталізатор появи європейської акумуляторної індустрії: до кінця 2020 року до мережі приєдналися понад 500 промислових і дослідницьких гравців, які сформували велику базу знань і інновацій на всьому континенті. Об'єднуючи гравців з різних секторів, EBA допоміг ініціювати промислові партнерства, які вже привели до запуску великих інвестиційних проєктів з державним фінансуванням.

В Європі запустили близько 15 проєктів заводів з виробництва літій-іонних акумуляторів (включаючи як пілотні установки, так і проєкти мега-заводів), а ще про десять було оголошено. У разі успіху до 2030 року вони додадуть близько 500 ГВт-год виробничих потужностей, що зробить її другим за величиною виробником літій-іонних батарей у світі після Китаю і потенційно створить від 35 до 50 тисяч робочих місць.

Завдяки зусиллям ЄС з'являється кілька європейських мегапроєктів. Особливо виділяються два з них, дуже різні за своїм підходом і призначенням:

проєкт компанії Automotive Cells Company (ACC) є традиційним для великих європейських промислових проєктів за активної підтримки урядів і відомих гравців (PSA-Opel і Total через SAFT).

шведський стартап Northvolt, заснований у 2016 році, користується підтримкою фінансових ринків і промислових гравців, таких як Volkswagen.

Наступні виклики для EBA

Кінцевий успіх EBA буде вимірюватися здатністю європейських виробників ефективно виробляти конкурентоспроможні та екологічно безпечні акумулятори, тобто переконувати виробників автомобілів віддавати перевагу місцевим джерелам, а не купувати імпортні акумулятори у давно відомих виробників. Таким чином, тільки коли до кінця 2021/2022 рр.  запустять перші мегазаводи, можна буде оцінити якість і відносну вартість європейської продукції (це можуть бути європейські компанії або іноземні компанії, що базуються в Європі).

Для забезпечення повного успіху проєкту ще треба вирішити низку питань:

• забезпечення стійкості попиту. Планується, що ринок електромобілів буде швидко рости, але без державної політики стимулювання він повинен бути стійким. І залишається ще багато питань щодо розвитку інфраструктури підзарядки, особливо стандартизації.

• Переробка – ключ до стійкості літій-іонних акумуляторів, зниження попиту на сировину, викидів парникових газів і негативного впливу на місцевість, пов'язаного з видобутком і переробкою.

• Розвиток професійних навичок і ноу-хау в більшому масштабі.

• Вирішення проблеми доступності сировини, яке залишається основним вузьким місцем для створення всього ланцюжка створення вартості акумуляторних батарей. Обробка також є пріоритетом.

Приєднуйтесь до нас на Facebook, щоб дізнаватися про новини першими → http://bit.ly/GpOnFacebook