Большая литиевая гонка

Из тех вещей, изобретатели которых когда-либо получали Нобелевскую премию, литий-­ионные аккумуляторы встречаются чаще всего: в телефонах и ноутбуках, некоторых автомобилях. Они с рекордной скоростью ворвались в нашу повседневную жизнь.

Всего пять лет назад литий-­ионные аккумуляторы встречались в основном в бытовой электронике. Но с 2018 года их главным потребителем стал электротранспорт, и спрос растет стремительно — на 50% в год. Именно электротранспорт стал наиболее динамично развивающимся сектором энергоперехода — он обгоняет по темпам роста рынка и инвестиций даже ветровую и солнечную энергетику.

В 2021 году на электротранспорт приходилось 80% спроса на аккумуляторы. В 2010 году в мире было всего около 100 тыс. электромобилей, в 2020‑м — уже более 10 млн. К середине 2022 года количество этих транспортных средств удвоилось и достигло 20 млн, а к 2030‑му может вырасти до 145 млн. При этом, кроме легковых электромобилей, сейчас на дорогах более 1,3 млн электробусов и электрических грузовиков, более 280 млн двух- и трехколесных электромопедов.

По прогнозам Bloomberg, к 2035 году в среднем по миру каждый второй продаваемый автомобиль будет электрическим, а в Европе и Китае на электромобили будет приходиться 80% продаж. В 2021 году доля электромобилей в мировых продажах составила 10%, в сегменте автобусов — более 44%.

В 1991 году весь мировой объем рынка литий-­ионных аккумуляторов составлял менее 130 кВт·ч, то есть был сопоставим с емкостью аккумуляторов пары современных автомобилей Tesla. В 2021 году потребность в аккумуляторах для легковых электромобилей достигла около 300 ГВт·ч, почти вдвое увеличившись по сравнению с предыдущим годом. По прогнозам Bloomberg, к 2030 году потребность в аккумуляторах вырастет почти в 10 раз.

Важно понимать географию этого роста. Почти половина всего электрического автопарка находится в Китае. Только в прошлом году там было продано около 3 млн электромобилей — столько же, сколько годом ранее во всем мире. В Китае же находятся и основные производители как электромобилей, так и аккумуляторов для них.

Основные игроки рынка
В 2021 году было продано 6,5 млн электромобилей — вдвое больше, чем годом ранее. Среди них 4,6 млн «чистых» электромобилей и 1,9 млн гибридов. Каждый пятый проданный электромобиль — марки Tesla. При этом среди основных производителей лидируют компании из США (Tesla), Китая (BYD, SAIC), Европы (Volkswagen, BMW, Mercedes, Audi, Volvo) и Южной Кореи (Hyundai и Kia).

В части производства литий-­ионных аккумуляторов наблюдается еще более высокая концентрация игроков. В 2021 году на пять крупнейших копаний из Китая, Южной Кореи и Японии приходилось около 80% мирового производства аккумуляторов. Ожидается, что к концу десятилетия этот регион сократит свою долю до 69%, а доля европейских производителей вырастет до 20%. Всего в 2021 году топ‑15 производителей расширили мощности производства аккумуляторов на 200 ГВт·ч, совокупная мощность достигла 600 ГВт·ч/год.

Технологии
В 2019 году Майкл Уиттингем, Джон Гуденаф и Акира Ёсино получили Нобелевскую премию по химии за исследования, сделавшие возможным создание современного литий-­ионного аккумулятора. И хотя химические накопители энергии известны уже более 200 лет, именно литий-­ионные аккумуляторы совершили революцию в этом направлении. Легкие и компактные, они запасают в разы больше энергии на единицу массы, чем традиционные аккумуляторы (более 250 Вт·ч/кг против 25−40 Вт·ч/кг у свинцово-­кислотных, 45−65 Вт·ч/кг — у никель-­кадмиевых NiCd, 60−71 Вт·ч/кг — у никель-­металлогидридных NiMH), дольше работают, у них больше циклов зарядки и практически отсутствует эффект памяти. При этом развитие технологии литий-­ионных аккумуляторов и улучшение их свой­ств активно продолжаются.

Ключевая особенность литий-­ионного аккумулятора, вынесенная в его название и придающая ему особенные свой­ства, — то, что перенос заряда в нем происходит благодаря движению ионов лития между катодом и анодом, а не химическому разрушению последних, как в других элементах питания. Однако помимо лития, такой аккумулятор содержит и другие редкие элементы. Средний аккумулятор современного электромобиля, собранный из распространенных ячеек NMC, может содержать около 8 кг лития, 35 кг никеля, 20 кг марганца и 14 кг кобальта. Спрос на эти ключевые элементы уже многократно вырос, ряд из них, в частности сам литий, во многом определяет новые ресурсные потребности энергоперехода.

Развитие технологий и масштабирование производства привели к резкому снижению стоимости аккумуляторов — почти в 10 раз за последнее десятилетие, с $ 1200 за 1 кВт·ч в 2010 году до $ 132 за 1 кВт·ч в 2021‑м. Снижению цен способствовало и широкое внедрение чуть менее емких (160−200 Вт·ч/кг), но почти на 30% более дешевых железо-­фосфатных литиевых аккумуляторов (LFP) без дорогих кобальта и никеля. Ожидается, что к 2023 году доля LFP-аккумуляторов в электромобилях превысит 40%.

Сегодня почти 90% производства LFP-аккумуляторов приходится на китайскую компанию CATL. В среднем в 2021 году аккумуляторы, произведенные в США и Европе, были на 40% и 60% дороже, чем китайские.

Кроме того, в середине 2021 года CATL представила первую модель аккумулятора с более дешевым натрием вместо лития (массовое производство запланировано на 2023 год). Также, по прогнозам BNEF, к концу десятилетия все большую роль будут играть аккумуляторы с марганцем, что снизит потребность в никеле.

Сырье и ресурсы
Ситуация последних лет на рынке позволяла ожидать, что после 2024 года средняя цена аккумуляторов опустится до $ 100 за 1 кВт·ч, и это позволит уравнять стоимость сопоставимых электрических и бензиновых автомобилей на многих рынках.

Однако уже с середины 2021 года на фоне постковидного восстановления спроса и снижения добычи в Китае дорожают сырьевые товары. Это вызвало рост цен во всей цепочке поставок как для аккумуляторов, так и для всего рынка энергоперехода. Цены на литий с середины прошлого года выросли в пять раз, что, по данным BNEF, повысило к концу 2021 года цены на аккумуляторы в среднем на $ 10 за 1 кВт·ч и, по прогнозам Benchmark Mineral Intelligence, в итоге может снизить маржу автопроизводителей или добавить к цене электромобилей до $ 1000.

Ключевой компонент литий-­ионных батарей, литий, не случайно так сильно растет в цене. Несмотря на то что лития на планете довольно много, пригодных для его дешевой добычи мест мало, и быстро их количество увеличить непросто. Ажиотажный спрос на литий-­ионные аккумуляторы может расти так стремительно, что добывающая отрасль с геологоразведкой и подготовкой новых месторождений могут за ним не поспевать.

Более половины мировых ресурсов лития находится в так называемом литиевом треугольнике между Аргентиной, Боливией и Чили, где его добывают из подземных озер, выпаривая жидкость («рассол») под солнцем пустынь в течение 1−2 лет. Современные технологии позволяют извлекать из «рассола» лишь около 50% лития.

Большинство оставшихся запасов добывают из минерала сподумена, крупнейшие месторождения которого находятся в Австралии, а также в Китае, Бразилии и Зимбабве. Из руды после обработки кислотой получают гидроксид или карбонат лития, а из них, в свою очередь, — компоненты аккумуляторов: электроды и электролиты.

По данным Геологической службы США (USGS), в 2021 году в мире было добыто около 100 тыс. тонн лития в пересчете на металл. Из них 55% — в Австралии, 26% -в Чили, 14% — в Китае, 5% — в Аргентине.

С 2010 года добыча лития в мире выросла втрое. При этом, по прогнозу Международного энергетического агентства от прошлого года, спрос на литий в ближайшие 20 лет может вырасти более чем в 40 раз, а на другие компоненты — в 7−25 раз. С учетом динамики разработки новых месторождений, ожидается дефицит добычи лития в ближайшие пять лет. Нарастить добычу можно, либо разрабатывая новые месторождения, либо применяя новые технологии добычи, повышая эффективность извлечения лития из «рассола» и руды. По оценкам Benchmark Mineral Intelligence, для преодоления дефицита лития в отрасль необходимо инвестировать не менее $ 42 млрд до конца десятилетия. Такой запрос рынка стимулирует появление большого количестве стартапов и технологий, потенциально способных повысить эффективность добычи лития, например, через технологию прямой экстракции его из «рассолов», эффективно извлекать его при переработке батарей или сократить его использование в аккумуляторах.

Сегодня крупнейшими поставщиками лития являются пять компаний: Ganfeng Lithium (Китай), Tianqi Lithium (Китай), Albemarle (США), Sociedad Química y Minera (Чили) и Pilbara Minerals (Австралия).

Россия и Росатом
Российская индустрия литий-­ионных аккумуляторов пока отстает от мировой по большинству элементов цепочки поставок, хотя интерес к ней в последние годы стремительно растет.

Литий в России пока не добывается, хотя его потенциальные запасы оцениваются в 1−1,5 млн тонн. По данным правительства, в Россию ежегодно импортируется до 1,5 тыс. тонн лития, в основном из Аргентины, Чили, Боливии и Китая. Однако из-за обострения международной обстановки в апреле 2022 года Чили и Аргентина ограничили поставки.

Росатом через уранодобывающий холдинг Uranium One уже несколько лет ищет варианты вхождения в литиевые проекты стран Латинской Америки. Компания обладает технологией более эффективного извлечения лития из «рассолов» — не менее 98% против существующих 30−50%.

В середине июня компания Uranium Оne (входит в структуру АО «Техснабэкспорт») объявлена одним из победителей международного конкурса по прямому извлечению лития на солончаках Уюни, Койпаса и Пастос-­Грандес. Для участия в конкурсе компании получили специфический «рассол» из каждого боливийского солончака. Были испытаны технологии всех компаний, технические отчеты представлены на конкурс.

Росатом предлагает Боливии комплексную программу индустриализации литиевой отрасли на основе российских технологий с выходом на глобальный рынок. Следующий этап отбора предполагает переговорный процесс с финалистами, выбор компании-­партнера будет совершен до конца года.

Входящий в Росатом горнорудный холдинг «Атомредметзолото» в прошлом году озвучил планы вложения до 50 млрд руб. в проекты добычи лития в России и за рубежом. В апреле этого года Росатом и «Норникель» заключили соглашение о разработке литиевого месторождения Колмозерское в Мурманской области с последующей глубокой переработкой литиевого сырья. Колмозерское — крупнейшее (18,9% отечественных запасов) и наиболее перспективное российское месторождение литиевых руд.

Стоит отметить, что на фоне скудной добычи лития Россия в лице «Норникеля» — крупнейший поставщик рафинированного никеля (до 7% мировых поставок в 2019 году) — другого важного компонента литий-­ионных аккумуляторов. Компания испытывает сложности с логистикой поставок, но пока прямые санкции на нее не наложены.

Электротранспорт
Как и во всем мире, в России основным источником спроса на системы накопления энергии должен стать электротранспорт. На его развитие власти обратили серьезное внимание в 2021 году, когда правительство утвердило концепцию его развития до 2030 года. Она предусматривает, что к концу 2024 года в стране будут выпускать не менее 25 тыс. электромобилей и построят 9,4 тыс. зарядных станций. К 2030 году каждый десятый выпускаемый в РФ автомобиль должен быть электрическим.

По данным «Автостата», к началу мая 2022 года в России было зарегистрировано 17,5 тыс. электрических легковых автомобилей (это менее 0,1% от мирового парка электромобилей), до 1 тыс. коммерческих электромобилей и около 1 тыс. электробусов. Именно последние в основном и производятся пока в России. Их производят КамАЗ и ЛиАЗ, чьи мощности позволяют выпускать более 300 автобусов в год. Практически все эти электробусы работают в Москве, где к 2024 году их количество планируется довести до 2,2 тыс. (1/3 от общего числа автобусов), а к 2030 году заменить все автобусы столицы на электрические. Параллельно этот опыт планируют распространять на другие крупные города.

Новых электромобилей в России в 2021 году было продано 2254, что втрое больше показателей 2020 года, по данным «Автостата». Однако это лишь 0,03% от мировых продаж, и все эти электромобили иностранного производства. Легковые и коммерческие электромобили в России пока не выпускают, хотя кое-какие разработки есть у КамАЗа, ГАЗа и Волгабаса, а в январе 2022 года, по данным «Ведомостей», две компании: «Моторинвест» и «Электромобили мануфэкчуринг рус» — подали заявки на заключение специнвестконтрактов на выпуск электромобилей.

Согласно правительственной концепции развития электротранспорта, большие надежды на внутреннее производство легковых электромобилей связаны с планируемым в 2023 году запуском сборки электромобилей KIA и Hyundai в Калининграде, на заводе «Автотор». Однако в мае «Автотор» приостановил сборку автомобилей и отправил работников на корпоративные каникулы. В последние месяцы в России при­остановили или прекратили работу большинство иностранных автокомпаний. Так что перспективы развития проекта сборки южнокорейских электромобилей в России пока под вопросом.

Аккумуляторы
По прогнозам консалтинговой компании KPMG, сделанным в начале года и опубликованным в «Ведомостях», емкость российского рынка накопителей электроэнергии вырастет до 4,7 ГВтч в 2025 году и до 25,5 ГВтч — в 2030‑м. Прогнозы компании «ТВЭЛ» и Минпромторга несколько скромнее: объем рынка к 2025 году составит около 4 ГВтч и не более 18 ГВтч — к 2030‑му, причем более 90% будет приходиться на электротранспорт.

Производство литий-­ионных аккумуляторов в России существует уже более 10 лет, если вспомнить завод Роснано «Лиотех», запущенный в 2011 году. Однако реальное потребление отечественной продукции гораздо скромнее заявленной проектной мощности завода и в основном реализуется в сегменте промышленных накопителей. В этом сегменте в России реализовано около 20 небольших проектов, наиболее крупные — в 2020—2021 годах, а общий объем накопителей на конец 2020 года составлял 126 МВтч, указывается в исследовании KPMG. В основном эти проекты касаются оптимизации суточного графика потребления электроэнергии и источников бесперебойного питания. Основные заказчики проектов: РЖД, Россети, Сбербанк, производитель солнечных электростанций «Хевел» и структуры Росатома.

При этом наиболее популярный отечественный электротранспорт — автобусы производства КамАЗа и ЛиАЗа — используют аккумуляторы китайской фирмы Microwast, несмотря на то что в 2019 году КамАЗ и «Лиотех» подписали соглашение о сотрудничестве в разработке перспективных транспортных аккумуляторов.

Другой отечественный поставщик литий-­ионных накопителей энергии — дочерняя компания Росатома РЭНЕРА. Она уже поставляет аккумуляторы для спецтехники и стационарных систем на предприятия Росатома, в частности, на УЭХК. Кроме того, компания поставила аккумуляторы для 160 троллейбусов, используемых в Санкт-­Петербурге. А в конце мая был заключен контракт с белорусским производителем наземного электротранспорта BKM Holding на поставку аккумуляторов для еще 97 новых троллейбусов северной столицы.

Однако основные планы компании по расширению производства связаны с легковым электротранспортом, в соответствии с мировыми тенденциями. В марте 2021 года РЭНЕРА приобрела 49% акций южнокорейского производителя литий-­ионных батарей Enertech International с обязательством создать в России производство литий-­ионных ячеек и аккумуляторных батарей. Осенью 2021 года было объявлено о планах строительства такого производства мощностью около 4 ГВтч в год на площадке Балтийской АЭС в Калининградской области. Завод должен заработать в 2026 году с перспективой расширения его мощностей до 12 ГВтч в год. В мае 2022 года правительство Калининградской области, Росатом и автопроизводитель ООО «Автотор Холдинг» подписали соглашение о развитии производства электротранспорта на территории региона.

Таким образом, пока озвученные в прошлогодней правительственной стратегии развития электротранспорта планы формально реализуются по графику, а внутри страны создан неплохой технологический задел в этой области. Однако есть опасения, что эти планы придется корректировать исходя из изменившейся международной обстановки и возможных сложностей в работе с зарубежными партнерами, от которых Россия по-прежнему существенно зависит как в поставках сырья, так и в технологиях.