Батареи — огонь!

Сделка была завершена в марте 2021 года. Ее условием, в числе прочего, было строительство завода по производству аккумуляторных ячеек в России. На тот момент заявлялось, что пуск первой очереди состоится в 2025 году, а к 2030-му мощность производства составит не менее 2 ГВт⋅ч. Дальше — больше. В сентябре прошлого года, когда «Рэнера» и Калининградская область подписали соглашение о строительстве завода, его планируемая мощность выросла уже до «не менее 3 ГВт⋅ч в год». Сейчас же, как было сказано выше, предполагается выпускать до 4 ГВт⋅ч ячеек в год. Enertech International Inc. при этом выступает в качестве технологического партнера. Это, как представляется, может обернуться проблемами в случае, если правительство Кореи захочет запретить использование корейских технологий в российском производстве. Российская сторона эту угрозу не комментирует.

На момент заключения сделки новость не была из разряда сенсационных: «Росатом», будучи успешной коммерческой структурой, диверсифицирует свою деятельность в самых разных направлениях, от углеволокна до 3D-принтеров. Почему бы в его периметре и не появиться и «российской гигафабрике», тем более что «Рэнера» уже давно занимается производством систем накопления энергии на базе литий-ионных аккумуляторов, правда, используя при этом импортные ячейки сторонних производителей. Собираются батареи на росатомовском Московском заводе полиметаллов. До конца года экспериментальное производство планируется расширить до 150 МВт⋅ч в год, с прицелом в первую очередь на электротранспорт. Так, они уже устанавливаются на коммерческом транспорте — в частности, на троллейбусах «удлиненного хода» постройки «Белкоммунмаша», эксплуатируемых в Петербурге, а также на последнем поколении электро-«Газелей». А уже в следующем году ими будет оснащена опытно-промышленная партия электромобилей производства «Автотора».

Опыты в области электромобильности ведут многие, и доступность современных элементов для батарей для многих же была и остается ключевой проблемой. «Бытовые» ячейки, предназначенные для ноутбуков и прочих кофемолок, наличествуют в широкой продаже и относительно дешевы, но неконкурентоспособны ни по ресурсу, ни по емкости. А приобрести ячейки пусть не последнего, но относительно свежего поколения (в среднем с каждым поколением энергоемкость увеличивается на 15% как минимум при неизменном, а чаще увеличенном ресурсе) — ни стартаперы, ни «настоящие» автопроизводители калибром не вышли. Лучшее на рынке достается топ-компаниям, в первую очередь — вложившимся в совместные с производителями «батареек» исследования, что, собственно, и позволяет им добиваться улучшения характеристик относительно конкурентов.

А тут еще и западная блокада, осложнившая отношения c Panasonic и Samsung и отрезавшая Россию от поставок с польского завода LG. Его элементы, в общем, отнюдь не топовые — но привлекавшие многих разработчиков как транспортной, так и специальной техники соотношением цены и качества. Так что в собственной гигафабрике российские производители техники на электротяге нуждаются крайне остро. При всей реальной нишевости электропривода в РФ, не говоря уже о мечтательном размахе Минпромторга.

А мечты у минпромовцев, напомним, стахановские. Согласно принятой в прошлом году Концепции по развитию производства и использованию электромобильного транспорта, к 2025 году в России должно выпускаться 44 тыс. электромобилей. В 2030 году — 217 тыс. А еще не принятая и проходящая доработку стратегия развития автопрома предполагает в 2025‒2030 годах долю продаж электромобилей в 5‒12% «легкового» рынка, который, в свою очередь, оценивается в 1,7‒1,8 млн легковых автомобилей в целом к 2026 году. То есть никак не меньше 65 тыс. электромобилей в 2026 году.

Несмотря на сложившуюся международную обстановку, в «Росатоме» рассчитывают и на экспорт. Не только и не столько ячеек, сколько поставки сырья и технологий как для западных, так и для китайских потребителей

Плоское покатит!

Собственно батареи на заводе в Калининградской области выпускать не будут. Только ячейки, то есть аккумуляторные элементы, которые уже на «электромобильных» заводах будут собирать в батареи и оснащать системой термостатирования, защищающей их от перегрева при интенсивном разряде и, наоборот, сохраняющей тепло зимой.

Производство заложено как гибкое, в том числе с прицелом на перспективные технологии — скажем, на основе натрия, или на литий-никель-кобальт-алюминий, он же NCA. По словам гендиректора «Рэнеры» Александра Камашева, оборудование позволяет переходить и на другие типы батарей, не говоря о типоразмерах, но для достижения максимальной эффективности за счет исключения простоев при переналадке завод сосредоточится на одном типоразмере и одной «химии».

Он будет выпускать литий-марганец-никель-кобальтовые (NMC 811) ячейки типоразмера VDA («плоские», 302 × 100 × 12,3 мм). Это, пожалуй, оптимальное решение для «гражданской», относительно маломощной техники, как ввиду несколько лучшей удельной емкости, так и благодаря простоте корпусирования и термостатирования батарей с такими ячейками. Еще одно конкурентное преимущество — большой срок службы: в «Росатоме» обещают три тысячи циклов заряда-разряда до достижения батареей 30-процентной деградации. Правда, такие показатели достижимы только при условии «медленной» зарядки. Отметим, что нормой для современных автомобильных ячеек считается 1500 циклов, для «бытовых» — 900.

Есть и минусы у «плоских» ячеек относительно «круглых», например тех, что используются в батареях Tesla и VW, — более низкая токоотдача и меньший потенциал для принудительного жидкостного охлаждения. Спортивный стиль вождения с резкими стартами с места и ускорениями в процессе движения требуют большой силы тока, что приводит к нагреву батареи. А плотно прилегающие друг к другу плоские ячейки затрудняют ее охлаждение.

Но перспективные российские электромобили далеки от спортивности, так что данное решение выходит оптимальным по всем параметрам. К тому же проблема с недостаточной токоотдачей решается ростом напряжения в системе — до 800 вольт и выше, что дает ту же мощность при меньшем токе.

Удельная же емкость, 260 Вт⋅ч/кг, не рекордная (лидер мирового рынка в этой сфере китайская компания CATL за счет использования новых технологий подобралась к отметке 300.), но из доступных «простому», не входящему в топ-концерны вроде Mercedes, автопроизводителю, — очень хороший вариант.

А вот о стоимости ячеек Александр Камашев говорит уклончиво: не исключено, что цена будет конкурентоспособной только в сочетании со льготами от Минпромторга автопроизводителям за локализацию. Что, в общем, тоже неплохо. Да и какой смысл говорить о стоимости ячеек через три года сейчас — во время мирового энергетического и сырьевого передела вообще и подорожания лития за последний год в восемь (!) раз в частности?

По мировым меркам российское производство будет скромное: например, Honda совместно с LG строит завод в США в штате Огайо на 40 ГВт⋅ч в год, а Volkswagen и Northvolt намерены увеличить мощность гигафабрики в шведском Шеллефтео с 40 до 60 ГВт⋅ч в год. Оговоримся: речь идет именно о производствах ячеек, и только автомобильного назначения: гигафабрики Илона Маска, в том числе расположенная в Берлине, корпусируют и термостатируют батареи из готовых элементов CATL, LG и Panasonic. Но… Во-первых, столь умеренный оптимизм «Росатома» и «Рэнеры», скорее, свидетельствует об отсутствии шапкозакидательства — увы, присущего многим нашим электроэнтузиастам.

Шестизначных продаж электромобилей в России в ближайшие годы не предвидится, а потому предполагаемый «тираж» ячеек вполне реально сбыть.

Среди покупателей — уже заявившие о сотрудничестве с «Рэнерой» калининградский «Автотор» и липецкий «Моторинвест», КамАЗ, и другие производители, о переговорах которых с «Рэнерой» известно «Эксперту». В частности, они идут с «Камой», слухи об инвестициях «Росатома» в которую (впрочем, небольших — примерно 60 млн долларов) представители концерна не подтвердили, но и не особо решительно опровергали. А еще пока ничего не известно широкой публике про будущие «Москвичи» на электрической тяге… Так что не исключено, что спрос на аккумуляторы «Рэнеры» изрядно превысит предложение — но это точно не повод огорчаться ни «Росатому», ни заинтересованным в здоровой конкуренции потребителям.

От месторождения до могильника

Гендиректор «Рэнеры» Александр Камашев признает: в 2025 году у них будет «мировой уровень», но не опережающее развитие. Для последнего придется осуществить серьезный технологический прорыв, как это уже было, и не раз, с основным направлением деятельности «Росатома». Об исследованиях и разработках новых типов батарей, включая так называемые постлитиевые, росатомовцы «на публику» не говорят, а вот о производственной инфраструктуре рассказывали охотно.

Уже на этом этапе заложены возможности масштабирования: на данной площадке — до 14 ГВт⋅ч в год, то есть примерно для 150‒200 тысяч единиц электротранспорта. С запасом, конечно. Но, с другой стороны, расширение рынка, пусть не столь масштабное, неминуемо, не в последнюю очередь благодаря самому «Росатому», всерьез занятому развитием «батареечной» инфраструктуры.

В частности, вслед за калининградским производством ячеек в городе Дзержинске Нижегородской области заработает предприятие дивизиона «Росатом Гринвэй» по утилизации и вторичной переработке ячеек различного типа. Производительность — до 50 тыс. тонн в год, это примерно три годовых объема производства первой очереди завода «Рэнеры». По данным источников «Эксперта», в контрактах с «электромобильщиками» уже прописывается стоимость выкупа «Рэнерой» отработавших батарей.

Но сырье будет приходить не только вторичное. «Росатом» участвует в конкурсе на разработку месторождения лития в Боливии, где у него уже есть в работе объекты по основному профилю, в частности в сфере ядерной медицины. В конкурсе, подведение итогов которого, кстати говоря, уже несколько раз уже переносилось, участвуют китайские компании, среди которых уже упомянутая CATL и Uranium One, принадлежащая «Росатому». Так что интрига здесь пока сохраняется. Как, впрочем, и в случае с разработкой Колмозерского месторождения лития в Мурманской области, на долю которого приходится почти 19% российских запасов этого металла и которое считается наиболее перспективным для отработки. Здесь «Росатом» выступает в тандеме с «Норильским никелем». Партнеры заключили соглашение, предполагающее, в числе прочего, реализацию совместных проектов по освоению этого месторождения и дальнейшей глубокой переработке литиевого сырья. Они также планировали на паритетных началах создать совместное предприятие, которое и приняло бы участие в аукционе по покупке лицензии на разработку Колмозерского месторождения. В июле этого года в Москве было зарегистрировано СП «Полярный литий», а в сентябре в Мончегорске создано АО «Арктический литий», состав участников которого не разглашается. Так что подготовка к аукциону идет. Другое дело, что его проведение уже несколько раз откладывалось. В начале октября глава Федерального агентства по недропользованию Евгений Петров сообщил, что провести аукцион планируется в первом квартале 2023 года.

Немаловажная часть будущей инфраструктуры — сеть зарядных станций. Это направление также осваивают в «Росатоме», пока сделав ставку на «быстрые», 150-киловаттные, системы постоянного тока. Впрочем, в концерне осознают неоднозначность такого решения. Во-первых, ввиду дороговизны из-за подводки сетей, стоимости самих заправок и бортовых систем зарядки на самой машине; во-вторых, из-за резкого, в два с половиной — три раза, сокращения срока службы батарей при столь агрессивной их зарядке. Поэтому прорабатываются и другие варианты. В частности, создание сети станций по быстрой замене батарей и, возможно, собственного стандарта таких блоков (о таких системах, созданных как разработчиками автомобилей, так и независимыми компаниями читайте в статье «Забью заряд я в скутер туго», «Эксперте» № 7 за 2022 год). О проведении поисковых работ в этом направлении рассказал Павел Асгальтов, руководитель проектного офиса «Росатома» по электромобильности. Заметим, уже само по себе наличие такого подразделения в структуре концерна свидетельствует о серьезности его намерений.

Есть в «Росатоме» еще одно направление, которому ячейки нужны не меньше, чем электротранспорту, — стационарные накопители энергии. Их три типа. Первый — модульные накопители емкостью от 300 до 1500 кВт⋅ч, заряжающиеся от электросети ночью и отдающие энергию днем. Таким образом, сглаживаются суточные пики потребления, что снижает нагрузку на сети днем и, наоборот, сглаживает работу генерирующих мощностей.

А системы поменьше предназначены для использования в сельской местности в качестве резервного («бесперебойного») источника питания. Для совсем же отдаленных малых населенных пунктов, куда тянуть провода слишком дорого, предназначены контейнерные накопители «Росатома», заменяемые на свежезаряженные раз в 10‒15 дней, а часто и реже, в зависимости от потребления.

Батареи «Рэнеры» используются на троллейбусах с «удлиненным ходом» производства «Белкоммунмаша», работающих в Петербурге

В таких системах, особенно в первых и вторых, ввиду их почти неограниченных их габаритов могут использоваться и отработавшие свой ресурс, то есть потерявшие 30% емкости, батареи, снятые с электротранспорта. Да и не только там — даже с 30-процентной деградацией ячейки «Рэнеры» будут вполне конкурентоспособными по сравнению с большинством новехоньких, но «нижней» линейки, элементов «ведущих мировых производителей».