Энергия для аккумуляторной отрасли

Как Россия строит индустрию накопителей энергии

В 1800 году итальянский физик Алессандро Вольта собрал столбик из медных и цинковых пластин, которые разделяла пропитанная электролитом ткань. Так появился первый в мире химический источник постоянного тока.

107 лет спустя более совершенный элемент питания — никель-железный аккумулятор Томаса Эдисона — был установлен в серийный автомобиль Detroit Electric и позволил ему разгоняться до 32 км/ч и проезжать на одном заряде до 160 км.

Сегодня индустрия систем накопления энергии входит в зенит своей славы. Экспоненциальный рост генерации «чистой энергии» порождает колоссальный спрос на аккумуляторы, которые должны запасать произведенное электричество.

Узким местом становятся уже не ветряные электростанции и не солнечные батареи, а распределительные сети и накопление. В производстве накопителей энергии Россия пока находится в роли догоняющего — но технологии и ресурсы для лидерства в этом мировом соревновании у неё есть.

От гаджетов до космоса

Наиболее распространенным накопителем энергии в мире являются металл-ионные аккумуляторы. История этой технологии насчитывает больше века. Первые теоретические работы на эту тему были опубликованы американским химиком Гилбертом Ньютоном Льюисом в 1912 году. Первые рабочие образцы были созданы в 1970-х годах. Ключевой прорыв произошел в 1991 году, когда японская компания Sony выпустила пленочную видеокамеру с первым в мире перезаряжаемым литий-ионным аккумулятором. Удельная емкость этого аккумулятора не превышала 100 Вт⋅ч/кг, а максимальный ресурс составлял порядка 1 000 перезарядок. По современным меркам это более чем скромные показатели, но тогда Sony произвела настоящую революцию в мобильности накопителей энергии. Автор этой революции Акира Есино вместе с Джоном Гуденафом и Стэнли Уиттингемом в 2019 году был удостоен Нобелевской премии по химии «за вклад в разработку литий-ионных аккумуляторов». Их высокая плотность энергии позволила технологии стать основой для смартфонов, ноутбуков, электросамокатов и электромобилей — почти всех гаджетов, что окружают нас сегодня.

Впрочем, помимо лития ученые и инженеры пробовали использовать в аккумуляторах и другие металлы, — например, алюминий, магний или натрий. На заре индустрии они не прижились из-за ряда сопутствующих ограничений, но позже к ним вернулись. Поэтому сегодня на рынке сосуществуют несколько видов металл-ионных аккумуляторов. Основными являются:

Стремление к току

В 2022 году Правительство РФ утвердило «дорожную карту» развития высокотехнологичной области «Технологии создания систем накопления электроэнергии, включая портативные». Она включает в себя создание пилотных проектов и стимулирование внутреннего спроса на технологии хранения энергии, с постепенной заменой импортных образцов отечественными разработками. Эти разработки уже есть у одного из участников отрасли — компании «Металион» (входит в контур «H2 Инвест»).

Основным принципом формирования и реализации «дорожной карты» является комплексный подход: создание сквозных цепочек от научно-исследовательских разработок до серийного производства за счет объединения компетенций и ресурсов государственных компаний, частного бизнеса, научных и образовательных организаций.

Моделируя индустрию

Особенность «Металиона» в том, что компания собирает всю цепочку создания ценности и продукта — добычу и обработку сырья, разработку собственных решений и финальную сборку аккумуляторов, программы переработки использованных аккумуляторов и услуги инжиниринга. Основное внимание в проекте уделено разработке отечественных технологиий (в том числе, ключевых материалов) и созданию гибкого опытно-промышленного производства, которое станет платформой для внедрения инноваций и организации серийного выпуска аккумуляторов для разных отраслей экономики, начиная от транспортного сектора и заканчивая промышленностью. Создание сквозных цепочек от научно-исследовательских разработок до серийного производства прописано в «дорожной карте» — и «Металион» является ярким примером реализации такой политики.

Являясь своего рода моделью устройства отечественной индустрии систем накопления энергии, «Металион» активно масштабирует свой опыт, предоставляя отраслевые сервисы. Если какому-то предприятию или продукту нужны собственные аккумуляторы, специалисты «Металиона» разработают необходимую модификацию, изготовят опытную партию, проведут испытания и помогут внедрить технологию в массовое производство. Таким образом, компетенции компании работают не только на ее собственное развитие — но и на прогресс отрасли в целом, и на технологический суверенитет страны в одном из наиболее динамичных секторов энергетики.