При обсуждении самых значимых технологий для борьбы с изменением климата, несмотря на необходимость комплексного подхода, мой личный выбор неизменно падает на аккумуляторы. Они призваны кардинально изменить сектор транспорта и могут стать решающим элементом в хранении энергии от возобновляемых источников, таких как ветер или солнце, когда эти ресурсы недоступны.
По сути, аккумуляторы являются центральной технологией для двух секторов, ответственных за наибольшую долю выбросов: энергетика и транспорт. Чтобы понять, что нас ждет в этой сфере, необходимо пристально следить за ситуацией с материалами для их производства.
Что нового в мире материалов для аккумуляторов?
Рост продаж электромобилей (EV) очевиден: по данным Международного энергетического агентства (МЭА), в 2022 году они составили 14% мировых продаж новых автомобилей, а в 2023 году этот показатель достигнет 18%. Этот глобальный рост — одна из причин, по которой мы считаем «неизбежность электромобилей» одной из прорывных технологий текущего года.
К этому стабильному рыночному росту добавляется факт: емкость батарей электромобилей по всему миру неуклонно увеличивается. И это касается не только США, известных своими крупными автомобилями. Хотя Соединенные Штаты по-прежнему лидируют по средней емкости аккумуляторов, увеличение размеров наблюдается повсеместно: и в Азии, и в Европе этот скачок за последние годы был сопоставимым или даже более резким.
Сложив растущий спрос на электромобили, увеличение емкости батарей по всему миру и потенциальную роль накопителей энергии в энергосистемах, становится ясно: мы стоим на пороге колоссального роста потребности в сырье для производства аккумуляторов.
Возьмем литий — один из ключевых компонентов современных литий-ионных батарей. С учётом необходимости перехода к нулевым выбросам, спрос на литий, по прогнозам, увеличится примерно в десять раз к 2040 году. Литий — самый яркий пример, но медь и никель также будут пользоваться высоким спросом в ближайшие десятилетия. Изучить данные МЭА можно самостоятельно здесь.
Мы не столкнемся с нехваткой сырья для генерации возобновляемой энергии, как я отмечал ранее в этом году. С аккумуляторами ситуация может быть напряженнее, но эксперты сходятся во мнении, что мировых ресурсов достаточно для производства необходимых батарей. По мере развития систем переработки мы в конечном итоге придем к стабильному предложению материалов из старых аккумуляторов.
Однако мы уже начали ощущать последствия резкого роста спроса на сырье в краткосрочной перспективе. Недавно цены на литий и некоторые другие металлы взлетели, поскольку производители аккумуляторов спешили удовлетворить текущий спрос. В результате цены на литий-ионные батареи впервые в истории выросли в прошлом году.
Что это все означает?
Мы наблюдаем огромный рост спроса, который будет только усиливаться. Хотя в долгосрочной перспективе ресурсов хватит, возможны краткосрочные «схватки» за очищенные и переработанные материалы. Это определит развитие аккумуляторной индустрии, и можно выделить несколько направлений:
Во-первых, автопроизводители будут еще активнее вмешиваться в цепочку поставок сырья. Их бизнес прямо зависит от постоянного наличия этих материалов, и они уже предпринимают шаги для обеспечения поставок.
По состоянию на 2023 год девять из десяти ведущих мировых производителей электромобилей заключили те или иные долгосрочные оффтейк-соглашения на поставку сырья. Пятеро из них инвестировали в добычу, пятеро — в переработку. Причем большинство этих сделок заключено с 2021 года.
Ограничения поставок также подтолкнут к новым инновациям в области аккумуляторов.
Мы уже видим начало этого процесса. Кобальт долгое время был критически важным компонентом катодов литий-ионных батарей. Однако этот металл попал под пристальное внимание из-за его добычи, тесно связанной с принудительным трудом и детским трудом.
В последние годы технологические гиганты и автопроизводители начали давать обещания использовать только ответственно добытый кобальт. Параллельно производители батарей стали переходить на химические составы с меньшим содержанием кобальта или полностью исключать этот металл, в том числе для снижения затрат.
Литий-железо-фосфатные (LFP) батареи не содержат кобальта, и за несколько лет их доля в аккумуляторах для электромобилей выросла с незначительной до примерно 30% рынка. Варианты с низким содержанием кобальта также набирают популярность с 2019 года.
Я полагаю, что мы продолжим видеть новые, захватывающие варианты в мире аккумуляторов, отчасти благодаря этим ограничениям на материалы. Например, железные батареи могут сыграть важную роль в накоплении энергии для стационарных установок, а в бюджетных электромобилях мы можем скоро увидеть больше натриевых батарей.
Хотя я не делаю фаворитов среди климатических технологий, за аккумуляторным сектором я слежу особенно пристально. Следите за нашими материалами о решающей роли сырья для будущего аккумуляторов.
Связанное чтение
В январе я писал о перспективах EV-аккумуляторов в текущем году. Мои прогнозы показывают неплохую точность.
В феврале я исследовал, как литий-железо-фосфатные батареи могут помочь резко снизить цену электромобилей.
Я вижу много мифов вокруг климатических технологий и материалов — некоторые из них я развенчал в одном из недавних выпусков.
Актуальные новости о климате
По всему миру фиксируются рекордные волны жары: в США, Китае и Европе. (New York Times)
→ Я писал об ограничениях человеческого тела в условиях экстремальной жары еще в 2021 году. (MIT Technology Review)
Говоря о жаре, группа ученых создала исключительно белую краску, способную отражать около 98% солнечных лучей. Она может помочь охлаждать здания. (New York Times)
Одни из важнейших компонентов многих термоядерных реакторов — это магниты. Мне понравился этот подробный разбор роли сверхпроводящей ленты в токамаке, который строит Commonwealth Fusion Systems. (IEEE Spectrum)
«Диабло-Каньон» — последняя атомная электростанция Калифорнии и крупнейший источник энергии штата. Ее вывод из эксплуатации запланирован на 2025 год, но вопрос о том, будет ли это сделано по графику, остается открытым. (Los Angeles Times)
Некоторые нефтяные компании включаются в игру по удалению углерода из атмосферы. Их участие в этой технологии может усложнить роль улавливания CO2 в снижении выбросов. (E&E News)
Администрация Байдена вкладывает значительные средства в «климатически умные» культуры, которые могут помочь активнее извлекать углерод из атмосферы и накапливать его. Однако критики обеспокоены недостаточным пониманием и методами измерения для оценки эффективности этих планов. (Yale E360)
Эти компании стремятся заменить загрязняющие дизельные генераторы на батареи. (Canary Media)
Низкокачественные батареи, используемые в некоторых электровелосипедах, могут быть опасны и стали причиной нескольких пожаров в Нью-Йорке за последние месяцы. Работники служб доставки, зависящие от этих велосипедов, могли бы получить поддержку от агрегаторов, таких как Uber и DoorDash. (TechCrunch)
