Электробусы и их батареи: что такое литий-титанат? (Part.1)
фото c сайта www.zr.ru
Друзья здравствуйте, всем здоровья, берегите себя, антисептики — наше ВСЁ!
Сегодня попробуем рассмотреть московские электробусы по мотивам статьи в журнале «За рулем» в части используемых литий-титанатных батарей (Li4Ti5O12 или LTO), их стоимости и перспектив эксплуатации, также попробуем разобраться, почему литий-титанат не подходит для промышленных решений в ИБП.
После нашей статьи «Li-Ion технологии: удельная стоимость снижается быстрее прогнозов» вызвал интерес литий-титанат как «не автомобильный» литий. На мой взгляд LTO как раз и является самым что ни на есть тяговыми батареями, которые совершенно не подходят для работы в качестве аккумуляторных батарей в ИБП и телекоме. Почему? Давайте разберемся под катом, структуру статьи условно разделим на три части:
Москва привлечет инвесторов для создания производства аккумуляторов для электротранспорта
В Москве проведут электронный конкурс на заключение государственного контракта со встречными инвестиционными обязательствами (офсетного контракта) на поставку аккумуляторных батарей для электротранспорта. Распоряжение по данному вопросу подписал Сергей Собянин.
По условиям контракта поставщик-инвестор возьмет на себя обязательство в течение трех лет локализовать на территории города производство пяти типов аккумуляторных батарей для электротранспорта, в том числе для электробусов, трамвайных вагонов, электромобилей «Москвич», речного транспорта, электросамокатов и велосипедов.
Частные инвестиции в проект должны составить не менее трех миллиардов рублей. Производство организуют на одной из площадок особой экономической зоны «Технополис Москва».
В свою очередь, Правительство Москвы примет на себя обязательство о закупках выпускаемой продукции в течение семи лет. Таким образом, Москва гарантирует стабильные поставки аккумуляторов для городского электротранспорта.
Ранее город заключил пять офсетных контрактов с общим объемом закупок 72,7 миллиарда рублей. Четыре контракта предусматривают организацию производства лекарств и изделий медицинского назначения, один — детского питания. Три производства уже ввели в эксплуатацию, начались поставки продукции для городских нужд.
С июля 2022 года минимальный порог инвестиций в создание или модернизацию производства в рамках офсетных контрактов был снижен с одного миллиарда до 100 миллионов рублей, что позволило существенно расширить практику заключения офсетов. Приняты решения о заключении 10 офсетных контрактов на организацию производства лекарств, расходных медицинских материалов, медицинской мебели, аккумуляторных батарей для электротранспорта и других изделий. Общая сумма частных инвестиций по новым офсетам должна составить не менее 6,7 миллиарда рублей.
«Дочка» «Росатома» пообещала российским электромобилям уникальные батареи
Входящая в «Росатом» компания «Рэнера» обещает к концу текущего десятилетия освоить серийное производство батарей для электромобилей на основе твердотельных источников питания. Autonews.ru разобрался, что это за элементы, а также где, в каком количестве и для каких автомобилей их собираются производить.
Что такое твердотельные аккумуляторы
Батареи практически всех современных электромобилей состоят из базовых литий-ионных элементов питания — аккумуляторов. Их рабочее напряжение, обусловленное ходом химической реакции, всегда составляет примерно 3,7 В. Собрав такие аккумуляторы в единый блок, производитель получает уже тяговую батарею с напряжением 400 или более вольт, необходимой мощности и емкости. Об этом на презентации новой производственной площадки рассказал замгендиректора «Рэнеры» по научно-технической деятельности Азамат Беданоков.
В современных литий-ионных аккумуляторах используют электролит, который находится в состоянии геля. Это вещество чувствительно к температуре и эффективнее всего работает в условиях, которые оптимальны и для человека: при +25°C.
В условиях низких температур такие аккумуляторы теряют часть своей емкости, а понижение температуры ниже -30°C и вовсе ведет к тому, что электромобиль просто теряет способность двигаться.
Еще страшнее перегрев. Если работоспособность замершего аккумулятора после его согрева возвращается в полном объеме, то перегрев выводит элемент питания из строя навсегда. Перегревом при этом считается превышение температуры +50°C.
Все это затрудняет эксплуатацию электромобилей в России. В сильные морозы они могут оказаться бесполезными, а опасность перегрева, в частности, ограничивает скорость зарядки: если наращивать мощность зарядного тока, батарея нагреется и выйдет из строя.
В твердотельных аккумуляторах электролит находится в твердом состоянии, и его температурный рабочий диапазон существенно шире. Это позволяет не бояться зимней эксплуатации и ускорить время зарядки без опасений перегрева.
Сейчас серийных батарей для легковых электромобилей с твердотельными аккумуляторами в мире не существует. Однако об их перспективности давно и много говорят, а недавно в компании Nissan предсказали, что они появятся не позже 2028 года.
«У нас они уже есть, можем показать! Правда, это лабораторные образцы, пока не серийные. Но мы работаем над серийным вариантом и рассчитываем выпустить их в соответствии с мировой тенденцией к 2030 году», — заявил Беданоков.
По его словам, делать подобные элементы питания будут на гигафабрике компании в Калининграде. Производство там изначально заточено под то, чтобы регулярно совершенствовать химический состав элементов питания и в перспективе заменить гель твердотельным электролитом.
Маленькая гигафабрика
Термин «гигафабрика» применительно к заводу аккумуляторов и автомобильных батарей впервые использовал Илон Маск касательно завода в штате Невада. Он отсылает к мощности предприятия, исчисляемой в общей емкости всех выпущенных за год батарей, которая измеряется в гигаватт·часах (ГВт·ч).
Завод в Неваде сейчас выпускает аккумуляторов примерно на 40 ГВт·ч в год. В 2022 году «Рэнера» объявила о строительстве своей гигафабрики в Калининграской области, которая выйдет на полную мощность в 2026 году и, при наличии спроса, сможет выпускать аккумуляторов до 4 ГВт·ч в год. Этого хватит примерно на 60 тыс. электромобилей «Москвич 3е», у которых не самые емкие батареи.
В компании говорят, что сейчас сотрудничают со всеми потенциальными производителями электрокаров в России и что с некоторыми уже подписаны долгосрочные контракты. О ком именно идет речь, в компании рассказывать отказались, при этом уверили, что заявленные мощности на 4 ГВт·ч точно будут загружены.
Сейчас в России уже собирают электромобили «Москвич 3е» и Evolute. Собственные электрокары разрабатывают концерны «Алмаз-Антей» и КАМАЗ в сотрудничестве с тем же «Росатомом». Если калининградский «Автотор» объявит о выпуске электромобилей на своих мощностях, в «Рэнере» обещают сотрудничать и с ним.
При этом калининградский завод также будет делать аккумуляторы и для стационарных накопителей энергии, для электробусов и даже для аккумуляторной строительной техники: иными словами, легковым автомобилям достанется еще меньше.
Гигафабрик в России будет четыре
Отвечая на вопрос Autonews.ru, гендиректор «Рэнеры» Александр Камашев признал: 4 ГВт·ч в год — это мало. По подсчетам компании, только за 2022 год во всем мире было выпущено аккумуляторов для электромобилей на 600 ГВт·ч. К 2030 году даже по самым пессимистичным прогнозам эта цифра вырастет кратно.
Поэтому у «Рэнеры», по словам Камашева, будет не одна, а несколько гигафабрик. Правда, решение о строительстве следующих очередей еще не принято.
«По нашему проекту 4 ГВт·ч — это оптимальная мощность одной линии. Но таких линий может быть несколько, как в одном месте, так и в разных регионах», — поясняет Камашев.
По его словам, возможно сначала строительство второй линии, а потом еще двух таких гигафабрик. Общий рынок автомобильных тяговых батарей в 2030 году в компании оценили в 17,5 ГВт·ч в год. Этого хватит уже примерно на 180–200 тыс. российских электромобилей ежегодно.
При этом в «Рэнере» допускают, что в скором времени в стране появятся и другие производители элементов питания для электротранспорта. И тогда гипотетическая потребность в четырех гигафабриках будет удовлетворена силами нескольких производителей, а не только одной «Рэнеры».
Льготы сегодня — локализация через несколько лет
Камашев сообщил, что его компания находится в финальной стадии подписания специального инвестиционного контракта (СПИК). Это должно сделать «Рэнеру» максимально выгодным партнером для производителей электромобилей в России.
Согласно действующему законодательству, автопроизводители вправе сами подписать СПИКи, получив льготы в виде программ господдержки реализации их машин и взяв на себя обязательства по их локализации. Так вот, если на таких электромобилях будут стоять батареи «Рэнера», у которой будет свой СПИК, то формально эти блоки аккумуляторов сразу будут считаться локализованными, хотя на деле в них пока остается много импортных составляющих.
«Мы берем на себя обязательства по локализации на будущее и уже сейчас получаем статус локального производителя автокомпонентов», — пояснил Камашев.
Что именно предстоит локализовать
Батареи для электромобилей по технологии «Рэнеры» состоят из отдельных унифицированных модулей, в каждом из которых размещено по 12 аккумуляторов так называемого пакетного типа. Из всего вышеперечисленного сейчас локализована только финальная сборка батарей на площадке в Москве, на базе завода «Полиметаллы».
Вторая площадка уже готовится в московском «Технополисе», фактически в цехах бывшего завода АЗЛК. Это помещение расположено в непосредственной близости от бывшего завода Renault, где сейчас из китайских машинокомплектов собирают новые «Москвичи», в том числе электрические. Именно здесь до конца 2023 года стартует производство не только сборных батарей, но и сборных модулей с собственными системами управления и охлаждения.
При этом базовые элементы питания — те самые пакетные аккумуляторы — остаются импортными. Руководители «Рэнеры» уходят от ответа на вопрос о том, кто делает эти аккумуляторы, очевидно, из-за санкционных рисков. Но до введения санкций в компании не скрывали, что их партнер — корейская компания Enertech International Inc., в которой в 2020 году «Рэнера» купила долю 49%.
Локализовать выпуск аккумуляторов в России планируется с 2025 года, когда должен заработать завод в Калининграде. Предполагается, что на полную мощность его первая очередь выйдет к 2030 году.
Сколько это будет стоить
Изначально стоимость калининградской гигафабрики оценивалась в 26 млрд руб. Однако позже в проектных документах появилась вдвое большая сумма — 51 млрд руб., из которых 19 млрд руб. должна потратить сама госкомпания, 5 млрд руб. выделит Калининградская область и еще 27 млрд руб. будет привлечено в качестве кредитов.
Как отметили в компании, в документах действительно фигурирует сумма 51 млрд руб. Эту сумму объяснили тем, что речь идет не о расходах, а о лимитах расходов, которые «Рэнера» как государственное предприятие обязана указывать в документах для согласования проекта. Точную сумму, в которую обойдется завод, на предприятии назовут только после завершения строительства. Там добавили, что в упомянутый 51 млрд руб. входят и расходы на две малые производственные площадки в Москве, а также на создание московского исследовательского центра.
Российский производитель аккумуляторов для электробусов разорился
Поставщик батарей для электробусов разорился. Компания «Лиотех-Инновации», которая была единственным промышленным производителем тяговых литий-ионных аккумуляторов для электротранспорта, признана банкротом. Основным кредитором фирмы является ещё один банкрот, также входящий в структуру «Роснано», – ООО «Литэко». Общая сумма требований кредиторов к новосибирской компании составляет 424,8 млн рублей. Решение о самобанкротстве компании принял накануне Новосибирский арбитражный суд.