Воскресенье, 26 мая, 2024

16+

Две стороны медали

Время на чтение 6 мин.

О перспективах и проблемах стремительного развития электротранспорта мы поговорили с заместителем генерального директора ГО «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению», доктором физико-математических наук Алексеем Трухановым.

Две стороны медали

Алексей Валентинович, чем чревато бурное развитие сферы электротранспорта?

Развитие электротранспорта, а если говорить о более глобальной истории, — развитие всевозможных портативных электронных устройств и гаджетов, да и просто освоение тех регионов, где сложно наладить стабильное электропитание, требует создание новой энергетической базы. Одним из таких решений, тех, что на слуху, стали литий-ионные батареи. Буквально в 2019 году группа ученых получила Нобелевскую премию за демонстрацию работы принципа работы литий-ионных аккумуляторов. К слову, один из лауреатов — американский ученый Джон Гуденаф — являлся другом основателя нашего института академика Николая Сироты. В советские годы они вели переписку, американский ученый неоднократно посещал наш институт.

Но вернемся к литий-ионным аккумуляторам. Очень часто их путают с суперконденсаторами, которые могут «записать» гораздо больше энергии, но тратят они ее очень быстро. Чтобы машина ехала несколько часов, заряд должен высвобождать определенное количество энергии в соответствии с требуемой мощностью. Что касается свинцово-кислотного аккумулятора, то они тоже могут запасать и высвобождать энергию, но свинец — это достаточно тяжелый материл, и удельная мощность на килограмм проигрывает. Литий — самый легкий металл из таблицы Менделеева, он самый маленький, поэтому изготавливать из него батареи энергетически и экономически выгодно. Но все прекрасно понимают, что если и дальше развивать эту тематику, то запасы лития могут исчерпаться, а также пропадет кобальт, никель, марганец (металлы, входящие в катодный материал). Что касается отработанного литийсодержащего материала, то его переработка обходится в 6–8 раз дороже по сравнению с ископаемым сырьем. Это при том, что за последние 3-4 года литиевое сырье взлетело в цене в 10–12 раз.

— Спрос рождает предложение?

Спрос не только на сырье. Все собрано в неформальном управлении под теми странами, которые контролируют добычу этого материала. При этом все заинтересованы не просто в вывозе сырья, а в создании продукта с высокой добавленной стоимостью. Обратите внимание на современные телефоны: раньше можно было купить батареи для них отдельно, а теперь вместе со сломанным аккумулятором придется заменить чуть ли не половину смартфона.

Две стороны медали

При этом во всем мире соревнуются электрокары и eVTOL-аппараты: кто больше проедет или пролетит на одном заряде.

Это важный параметр. Создать ячейку — это одно, а вот дальше начинается борьба электроники. За это отвечает система Battery management system, которая составляет порядка 40–50 процентов стоимости готовой батареи. Повторюсь, создание ячеек — все еще важная вещь. Недавний пример — официальный отчет компании CATL, крупнейшего китайского производителя, который на научно-исследовательские опытно-конструкторские работы (не производство, а только на научно-исследовательские работы) задействовал 12 тысяч ученых, из которых больше 200 докторов наук. Траты на исследования «скромные»: 1,1 миллиарда долларов в 2021 году, за полгода 2022-го — более 800 миллионов долларов. Конкурировать с такими глобальными игроками экономически невыгодно.

Но Илону Маску ведь удалось.

А он совсем недавно построил свой первый завод в США. И то в партнерстве с компанией Panasonic. До этого все эти ячейки для батарей собирались и покупались в Китае.

Две стороны медали

— На ваш взгляд, какая сейчас ситуация сложилась на рынке накопителей?

Все прекрасно понимают, что нужно двигаться дальше. Появился термин пост-литиевые технологии. Что придет на замену литию? Что-то распространенное, более дешевое, более технологически и экономически выгодное. Хорошая замена, но, конечно, не холодный термоядерный синтез под капотом (улыбается). Такие разговоры ходят еще со времени разработки водородной энергетики, ее экологичности. И вот случился большой элеткробум, у которого, кстати, две стороны медали, как говорится.

И что находится на второй, «темной» стороне?

Во-первых, энергетическая инфраструктура. Много ли сейчас вы видите зарядных станций за пределами городов? Да и в самих мегаполисах не у всех получается зарядить авто возле дома или работы. К зарядным станциям нужно подвести кабели, их присоединить к мощным трансформаторным подстанциям. Такое же дело с поездками за город. Проехать на электромобиле можно максимум 500–600 километров, а дальше нужно заряжаться — и не так, как на обычной заправке, зарядка требует времени… пару часов.

Две стороны медали

— Такая ситуация с личным автотранспортом, но если говорить об электрических аэротакси или автобусах…

Коммунальный транспорт, аэротакси имеют или будут иметь график передвижений. Специалисты рассчитывают их маршруты, а затем отправляют их на зарядные станции. Огромные заправки для общественных электротакси я, например, наблюдал в Китае.

К слову, еще одна темная сторона медали — упор на «зеленые» технологии. Люди, уверенные в экологичности такого подхода, не учитывают способы добычи лития, кобальта, а также их переработку. К сожалению, нельзя говорить о развитии прогресса в любой сфере только с положительной стороны, нужно следить и за проблемными моментами.

Вернемся к пост-литиевой эпохе, что предлагают ученые?

В этот вопрос сегодня компаниями по всему миру вкладываются миллиарды долларов. Кто-то пытается увеличить емкость, другие выступают за увеличение циклов работы аккумуляторов, уменьшить проблематику возгораний электротранспорта. Белорусские ученые, например, занялись разработкой натриево-графеновых батарей, которые уже показали свою эффективность в лабораторных условиях.

Подробнее о натриево-графеновых батареях — новой разработке ученых Института физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси мы расскажем в отдельном материале.

Оставьте ответ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь