орная батарея является критическим компонентом электромобиля, и устойчивое производство электротранспортных средств невозможно без наличия собственной технологической цепочки производства, от сырья до конечного изделия. Именно таким путем идут ведущие мировые автопроизводители - BMW, Volkswagen и Tesla. При этом приоритет должен быть отдан разработке и производству батарей на основе наиболее передовых катодных материалов (NMC и LFP) с дифференциацией в зависимости от конкретных областей применения.
В топливном дивизионе Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом" акционерным обществом "ТВЭЛ" создан интегратор - общество с ограниченной ответственностью "РЭНЕРА", который занимается развитием и продвижением накопителей энергии для электротранспортных средств. Общество с ограниченной ответственностью "РЭНЕРА" обладает собственным центром научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, обеспечивает сервисную поддержку своей продукции и предлагает ее в аренду, лизинг и трейд-ин.
В марте 2021 г. общество с ограниченной ответственностью "РЭНЕРА" приобрело 49 процентов акций южнокорейского производителя литий-ионных батарей Enertech International с обязательством по созданию в России производства литий-ионных ячеек и аккумуляторных батарей. Первая очередь завода должна заработать в 2025 году, а к 2030 году его мощность составит не менее 2 ГВт/ч в год. По сбалансированному сценарию при наличии соответствующего спроса производство может быть увеличено в 6 раз.
Государственная корпорация по содействию разработке, производству и экспорту высокотехнологичной промышленной продукции "Ростех" ведет широкий спектр разработок в сфере электрического автомобильного транспорта, ее разработки применяются в электробусах публичного акционерного общества "КАМАЗ" и электромотоциклах акционерного общества "Концерн "Калашников".
Необходимость проведения в Российской Федерации прикладных технологических разработок и создание производства тяговых аккумуляторов для электротранспортных средств обусловлена, как минимум, следующими причинами:
в нынешнем поколении аккумуляторов типа NMC622 и NMC811 существуют значительные возможности для совершенствования их характеристик;
следующие поколения аккумуляторов (в том числе постлитиевые) не освоить без развертывания опытно-промышленной базы (опытных переналаживаемых линий по производству материалов и ячеек от 0, 1 до 0, 5 гВт/ч) ;
в мире активно ведутся работы по низкотемпературным литий-ионным аккумуляторам (способным функционировать при -30°С и ниже) . Наиболее критическим компонентом литий-ионного аккумулятора, чувствительным к низким температурам, является электролит, а деградация аккумулятора, главным образом, происходит в процессе низкотемпературного заряда, поэтому в комплексе электромобиля проблема решается не только электрохимическими методами, но и на инженерном уровне, причем существующими технологиями - системами термостатирования аккумуляторов ("термосов") , пассивным обогревом, активным обогревом (тепловыми насосами или постоянным (переменным) током) при стоянке. Более того, около 70 процентов населения Российской Федерации проживает в климатических поясах, в которых и нынешние технологии позволяют эксплуатировать электротранспортные средства. Адаптация электромобилей под специфику страны является отдельной актуальной технологической задачей на стыке электрохимии и современной инженерии;
по уточненным оценкам Международного энергетического агентства за 2020 год, при сопоставимых условиях выбросы эквивалента углекислого газа на 10-летнем жизненном цикле для электромобиля на батарее составляют 26, 2 тонны, для автомобиля на водородных топливных элементах - 27, 5 тонны, для автомобиля с двигателем внутреннего сгорания - 34, 3 тонны. Также отметим, что в Российской Федерации нормальная по мировым меркам структура источников генерации даже с учетом отставания по новым возобновляемым источникам энергии (значительная доля природного газа, атомной энергии, гидростанций) , поэтому в российских условиях паритет по выбросам электромобиля и автомобиля с двигателем внутреннего сгорания наступает уже на 4-й год эксплуатации;
действие эффекта экономии от масштаба существенно на объемах производства до 4 - 6 гВт/ч емкости ячеек в год, а далее оно нивелируется. При условии стратегического подхода к развитию отрасли такая емкость соответствует примерно 80 - 120 тыс. отечественных электромобилей в год, что в 2026 - 2030 годах для российского рынка является реалистичной целевой установкой.
Наконец, необходимо учитывать, что в процессе проектирования современного электромобиля оптимизация осуществляется на всех уровнях проектирования - от материалов для ячеек батарей до организации сборочного пространства. А при высоком мировом спросе на аккумуляторные системы отечественные производители с малым объемом заказов будут обеспечиваться по остаточному принципу.
Производство катодных и анодных материалов
В Российской Федерации разработка масштабируемых технологий производства катодных материалов ведется на базе автономной некоммерческой образовательной организации высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" и федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова". Производство современных катодных материалов (NMC622 и NMC811) в Российской Федерации организовано обществом с ограниченной ответственностью "Рустор" (в одном из стартапов автономной некоммерческой образовательной организации высшего образования "Сколковский институт науки и технологий") лишь в небольших количествах (менее 1 тонны в год) и удовлетворяет часть ограниченного спроса мелких российских производителей. В автономной некоммерческой образовательной организации высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" и федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет) " развернуты опытные линии сборки ячеек литий-ионных аккумуляторов, а также имеются компетенции, необходимые для развертывания более масштабных производств на промышленной основе.
Большая часть сырья, необходимого для производства катодных материалов, за исключением сульфата марганца, производится в Российской Федерации и доступна в ценовом диапазоне, сравнимом со средними ценами на китайском рынке.
Производство ячеек литий-ионных аккумуляторов на основе катодного материала NMC объемом 0, 5 ГВт/ч в год потребует организации производства в объеме около 850 тонн в год.
Следует также отметить, что возможной альтернативой литий-ионным аккумуляторам являются электрохимические системы на основе натрия. Прототипы призматических ячеек натрий ионных аккумуляторов емкостью 0, 5 - 3 Ач созданы в автономной некоммерческой образовательной организации высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" и федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова", тем самым заложены основы масштабируемых технологий производства катодных и анодных материалов. Технология натрий-ионных аккумуляторов обещает примерно 30-процентное снижение стоимости запасенной энергии и не зависит от мировой конъюнктуры цен на литий, никель и кобальт, а также от их доступности. Натрий-ионные аккумуляторы построены на основе соединений ванадия, добыча которого осуществляется акционерным обществом "ЕВРАЗ Ванадий Тула" с годовым производством 7, 5 тыс. тонн пятиокиси ванадия в г. Туле.
Развитие сырьевой базы для создания литий-ионных аккумуляторов
Развитая сырьевая база Российской Федерации при условии поддержки развития собственных платформ, энергетических систем (аккумуляторных батарей и в дальнейшем топливных элементов) позволит построить современное конкурентоспособное производство электромобилей.
Рост рынка электромобилей будет способствовать увеличению спроса на сырье для их основного компонента - аккумуляторов. В основном в электромобилях используются литий-ионные аккумуляторы, которые производятся из соединений таких металлов, как литий, никель, марганец, кобальт, медь, алюминий и другие. В настоящее время две трети литий-ионных батарей в мире поставляются из Китайской Народной Республики.
Российская Федерация обладает большими сырьевыми запасами компонентов литий-ионных батарей для электромобилей и других накопителей энергии. Примерно 10 процентов глобальных объемов никеля, большая часть из которого 1-го "катодного" класса, и 3 процента кобальта производятся публичным акционерным обществом "Горно-металлургическая компания "Норильский никель".
Российская сырьевая база редкоземельных металлов составляет до 25 процентов мировых запасов. Заложенный потенциал может обеспечить почти любой уровень их товарной добычи, однако в силу неразвитости собственного российского производства конечной высокотехнологичной продукции (в том числе электромобилей) спрос на эти металлы удовлетворяется в основном за счет импорта.
В настоящее время в мировой цепочке производства литий-ионных аккумуляторов Российской Федерации отводится роль поставщика сырья (никель, кобальт, медь, алюминий) с низкой добавленной стоимостью, в пределах 5 процентов цены готовой батареи.
В то же время экспертами отмечается, что российская база ресурсов лития является одной из крупнейших в мире, металл обнаруживается в 16 месторождениях. Ресурсы лития в Российской Федерации оцениваются в 1000 - 1500 тыс. тонн, страна находится на 10-м месте в мире по уровню запасов. При этом не производится добыча лития для внутреннего рынка России. Вместо этого импортируется менее 1500 тонн металла.
Важно отметить, что выявленные мировые запасы лития благодаря продолжающейся разведке значительно возросли во всем мире и составляют около 80 млн. тонн. Запасы лития в Соединенных Штатах Америки из континентальных рассолов, геотермальных рассолов, гекторита, нефтепромысловых рассолов и пегматитов составляют 6, 8 млн. тонн. Запасы лития в других странах были пересмотрены и составляют до 73 млн. тонн. Ресурсы лития в Боливии составляют 21 млн. тонн, в Аргентине - 17 млн. тонн, в Чили - 9 млн. тонн, в Австралии - 6, 3 млн. тонн, в Китае - 4, 5 млн. тонн, в Конго (Киншаса) - 3 млн. тонн, в Германии - 2, 5 млн. тонн, в Канаде и Мексике - по 1, 7 млн. тонн, в Чехии - 1, 3 млн. тонн, в Мали, Российской Федерации и Сербии - по 1 млн. тонн, в Зимбабве - 540000 тонн, в Бразилии - 400000 тонн, в Испании - 300000 тонн, в Португалии - 250000 тонн, в Перу - 130000 тонн, в Австрии, Финляндии и Казахстане - по 50000 тонн, Намибии - 9000 тонн.
Помимо добычи в Российской Федерации существуют перспективы по производству лития в качестве попутного продукта на месторождениях нефти и газа. Публичное акционерное общество "Газпром" совместно с обществом с ограниченной ответственностью "ИСТ Эксплорейшен" готовят проект добычи лития на Ковыктинском месторождении газа.
При этом необходимо иметь в виду, что ускоряется разработка и использование батарей "постлитиевого" поколения на основе натрия, поскольку запасы натрия в мире практически неисчерпаемы. В 2020 году осуществлены первые поставки промышленных образцов разработки американской компании "Натрон" энергетической компании Шеврон.
Таким образом, обеспеченность российской промышленности "батарейными" металлами, за исключением лития, позволяет решать любые амбициозные проекты по техническому перевооружению российской экономики за счет собственных ресурсов.
Следует отметить, что все указанные инвестиционные проекты в части освоения новых месторождений лития и кобальта как в Российской Федерации, так и за рубежом были разработаны в 2017 - 2018 годах, однако в условиях пандемии, падения спроса на металлы в 2019 - 2021 годах и ограниченности собственных финансовых ресурсов у инвесторов реализация многих проектов замедлится и сроки ввода сдвинутся на более поздние периоды.
Производство топливных (водородных) элементов
В части производства электротранспортных средств с топливными (водородными) элементами обществом с ограниченной ответственностью "ИнЭнерджи" развернуто опытное производство таких элементов, созданы и экспортированы опытные модули для тяжелых автобусов. Разработки общества с ограниченной ответственностью "ИнЭнерджи" и федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт проблем химической физики Российской академии наук в части топливных элементов поддерживаются на мировом уровне. Обществом с ограниченной ответственностью "ИнЭнерджи" представлены проекты создания производств топливных элементов для тяжелого транспорта.
Развитие сопутствующих сквозных технологий
Стимулирование развития отечественной электромобильной промышленности полного цикла, от разработки электротранспортных средств до рециклинга аккумуляторных систем и обеспечения кибербезопасности автомобиля и ИТ-инфраструктуры, означает и стимулирование развития целого блока сопутствующих сквозных технологий. Пример Китая показывает, что совершенствование транспорта на новых источниках энергии (прежде всего, электротранспортных средств) стимулирует создание новых проектов и производств. Так, на конец 2020 года в Китае насчитывалось более 180 тыс. подобных компаний, из них 16 процентов - в секторах исследований и технических услуг, а 30 процентов было создано непосредственно в 2020 году. Основываясь на таком опыте, можно предположить, что по схожему сценарию будет развиваться ситуация в Российской Федерации.
Сформируется следующий перечень сквозных технологий и соответствующих технологических решений на их основе, совершенствуемых в процессе разработки и производства электротранспортных средств и оказывающих наиболее существенное влияние на развитие смежных высокотехнологичных рынков:
новые производственные технологии - цифровой инжиниринг, цифровые платформы (платформенные ИТ-решения) , цифровые двойники, обеспечивающие создание и вывод на рынок конкурентоспособной продукции в кратчайшие строки, значительное снижение себестоимости и сроков разработки, динамичное обновление модельного ряда и формирование научно-технологических и продуктовых заделов, гарантированное зарезервированное развитие;
новые и портативные источники энергии - батарейные технологии, материалы для батарей;
новые материалы и вещества, аддитивные технологии - композиционные материалы, метаматериалы, пластик, производство каркаса, кузовных панелей и компонентов;
сенсорика и компоненты робототехники - модернизация производственных систем предприятий, организация гибких распределенных производств;
нейротехнологии и искусственный интеллект - системы управления автомобилем и помощи водителю (ADAS-системы) , биотехнические системы;
компоненты для умного автомобиля - умные системы контроля за состоянием автомобиля, диагностики и управления узлами транспортного средства, системы взаимодействия водителя и автомобиля (HMI-системы) , интеграция электромобиля с пользовательскими устройствами;
квантовые технологии и кибербезопасность автомобиля и ИТ-инфраструктуры;
большие данные и технологии беспроводной связи, промышленный интернет - технологии подключенного транспорта, "умный транспорт";
навигация, спутниковая связь;
электрика и электроника, новые поколения микроэлектроники, новая компонентная база.
VI. Государственная политика в рамках Концепции
Ключевые направления государственной политики
К ключевым направлениям государственной политики в сфере развития производства и использования на территории Российской Федерации электротранспортных средств относятся:
совершенствование законодательства Российской Федерации и нормативно-правовой базы, снятие регуляторных барьеров (далее - направление государственной политики № 1) ;
стимулирование развития зарядной инфраструктуры для пилотных территорий (далее - направление государственной политики № 2) ;
стимулирование спроса на отечественные электротранспортные средства (далее - направление государственной политики № 3) ;
производство отечественных тяговых аккумуляторных батарей и компонентов к ним, а также водородных топливных элементов и сопутствующих систем (далее - направление государственной политики № 4) ;
производство и локализация электротранспортных средств, в том числе на водородных топливных элементах (далее - направление государственной политики № 5) ;
создание испытательной базы для проведения сертификационных и доводочных работ при проектировании автомобилей с низким углеродным следом (далее - направление государственной политики № 6) ;
создание инфраструктуры на водороде (далее - направление государственной политики № 7) .
Снятие регуляторных барьеров
Основным вопросом в рамках направления государственной политики № 1 является отсутствие норм технического регулирования и проектирования зарядной инфраструктуры для электротранспортных средств.
Основными направлениями действий в рамках направления государственной политики № 1 являются:
установление порядка проектирования помещений парковочных пространств для электротранспортных средств, включая определение минимальной доли мест для электротранспортных средств на парковках и автостоянках;
внесение изменений в существующие требования по обязательному оснащению автозаправочных комплексов зарядными станциями для электротранспортных средств (дополнение технических требований к новым или реконструируемым автозаправочным комплексам в части их оборудования зарядными станциями) .
Реализацию направления государственной политики № 1 предусматривается осуществить в 2021 - 2024 годах.
В рамках направления государственной политики № 1 до 2024 года необходимо обеспечить достижение следующих целевых показателей:
внесение изменений в технический регламент Таможенного союза "О безопасности колесных транспортных средств" (ТР ТС 018/2011) в части установления требований к компонентам электротранспортных средств, выпускаемым в обращение в качестве сменных (запасных) частей) ;
разработка проекта свода правил "Стоянки автомобилей. Требования пожарной безопасности", определяющего особенности размещения зарядных устройств на закрытых автостоянках;
разработка и актуализация документов национальной системы стандартизации в части транспортных средств, включая электробусы, и зарядной инфраструктуры для них, в том числе на основе международных стандартов Международной организации по стандартизации и Международной электротехнической комиссии;
внесение изменений в перечень международных и региональных (межгосударственных) стандартов, а в случае их отсутствия - национальных (государственных) стандартов, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований технического регламента Таможенного союза "О безопасности колесных транспортных средств" (ТР ТС 018/2011) , и перечень международных и региональных (межгосударственных) стандартов, а в случае их отсутствия - национальных (государственных) стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований технического регламента Таможенного союза "О безопасности колесных транспортных средств" (ТР ТС 018/2011) и осуществления оценки соответствия объектов технического регулирования, утвержденных Коллегией Евразийской экономической комиссии № 219, с целью дополнения указанных перечней стандартами в отношении компонентов электротранспортных средств;
внесение изменений в перечень стандартов, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований технического регламента Таможенного союза "О безопасности низковольтного оборудования" (ТР ТС 004/2011) , и перечень стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения