CC BY
137Электромобили
ч\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\^_
Опыт Китая по развитию технологий производства аккумуляторов и инфраструктуры заправочных станций для электромобилей
I
С.Л. Сазонов, ведущий научный сотрудник Института Дальнего Востока РАН (ИДВ РАН), к.э.н.,
Чэнь Сяо (КНР), аспирантка ИДВ РАН
Осознавая сегодня глобальные экологические и энергетические вызовы, Китай стремится не упустить свой шанс в разработке автомобилей нового поколения, использующих альтернативные источники энергии, и бросается вдогонку за мировыми лидерами в области производства электромобилей. Целенаправленная государственная финансовая и экономическая политика в отношении инновационной отрасли производства аккумуляторных батарей позволит Китаю в ближайшем будущем выйти в мировые лидеры в создании передовых технологий в «зеленом» автомобилестроении и обеспечит получение значительной доли мирового рынка продаж конкурентоспособных инновационных транспортных средств с высокой добавленной стоимостью.
__Ключевые слова:
Китай, энергетическая безопасность, загрязнение окружающей среды, аккумуляторы, перезаряжаемая батарея, энергосбережение, новая энергетика.
10 лет
журналу
39
Еазвитие технологий для производства инновационных видов аккумуляторных батарей для автомобилей, использующих альтернативные источники энергии (АИЭ), создание и расширение сети сверхбыстрых электрозарядных станций и колонок с большой мощностью в мегаполисах и вдоль главных автомобильных магистралей входят в число приоритетных направлений деятельности руководства КНР в области развития производства высокотехнологичных электромобилей (ЭМ). В последние годы в Китае стало бурно развиваться производство литий-ионных аккумуляторных батарей (LIB), чьи технологические характеристики, надежность и качество сегодня полностью соответствуют мировым стандартам. В 2017 г. объем производства этих аккумуляторов в Китае составлял около 38 % мирового объема производства литий-ионных аккумуляторных батарей1, а вместе с производителями из Японии и Южной Кореи
1. В марте 2018 г. в г. Сининь (провинция Цинхай) началось строительство крупного завода по производству карбоната лития, который используется в промышленном производстве аккумуляторных батарей для ЭМ.
Совместный проект промышленной группы Qinghai Salt Lake и шэньчжэньской инвестиционной компании стоимостью 4,85 млрд юаней (770 млн долл.) будет реализован в июле 2018 г., а мощность составит 30 тыс. т лития в год. Карбонат лития будет добываться из озера Цархань (5,8 км2), которое известно большими запасами различных полезных ресурсов общим объемом свыше 60 млрд т, включая калий, натрий, магний и литий (Production base for lithium battery material planned in NW China. URL: http://www.chinadaily.com.en/a/201802/05/ WS5a7807f3a3106e7dcc13ad86.html).
китайские производители контролировали около 70 % мирового рынка продаж аккумуляторов для экологичных автомобилей [1].
Президент Европейской ассоциации поставщиков компонентов для автомобилей (^ЕРА) во время проведения Международного автосалона во Франкфурте в 2017 г. посетовал, что «европейцы вынуждены платить «друзьям-китайцам» от 4 тыс. евро (4,75 тыс. долл. США) до 7 тыс. за каждую аккумуляторную батарею для своих автомобилей» [2]. В 2016 г. общая мощность произведенных в Китае литий-ионных аккумуляторных батарей для ЭМ составила 28 ГВт-ч (ГВт=109 Вт), в 2017 г. - 57 ГВт-ч, а в 2020 г. правительство КНР планирует увеличить общую мощность до 176 ГВт-ч [3].
Развитие в Китае производства зарядных батарей для электромобилей генерирует значительный мультипликативный эффект в различных отраслях экономики страны, способствует созданию около 100 тыс. новых рабочих мест на самом производстве литий-ионных аккумуляторов и более 140 тыс. дополнительных рабочих мест в сопредельных отраслях китайской промышленности. По словам министра промышленности и информатизации КНР Мяо Вэя, емкость китайских литий-ионных аккумуляторов для ЭМ в начале 2018 г. в 3 раза превышала емкость аккумуляторных батарей в 2012 г., их цена сократилась на 70 %, и сегодня китайские аккумуляторы обеспечивают дальность поездки электромобилей китайского производства на одной зарядке в среднем на 300 км, что соответствует передовому мировому технологическому уровню [4].
Эти преимущества превратились в благоприятный фактор, стимулирующий перевод автомобильного рынка КНР с традиционных машин с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) на новые инновационные автомобили, использующие альтернативные источники энергии. Однако, по признанию специалистов, современные литий-ионные аккумуляторы сегодня уже не в полной мере отвечают потребностям бурно развивающегося китайского рынка автомобилей на новых источниках энергии, поскольку нынешние батареи емкостью 25 Вт/ч имеют массу 250 кг, а их удельная энергоемкость на единицу массы в 2017 г. составляла 180 Вт-ч/кг, что обеспечивало в среднем 258 км пробега без дополнительной зарядки (в 2016 г. средний показатель пробега на одной зарядке для электромобиля в Китае составлял 164 км). В будущем этих показателей будет явно недостаточно.
Для повышения качества и емкости аккумуляторных батарей для альтернативного транспорта Государственный совет КНР принял решение о концентрации к 2020 г. 90 % объема производства литий-ионных аккумуляторов на ключевых предприятиях 5-10 ведущих отечественных производителей, а к 2025 г. довести удельную энергоемкость на единицу массы литий-ионных аккумуляторов до 400...450 Вт-ч/кг, что позволит увеличить дальность пробега электромобилей в 2025 г. до 500 км на одной подзарядке, а в 2030 г. - до 800.900 км. Это даст возможность экологичным автомобилям успешно конкурировать с автомобилями, имеющими двигатели внутреннего сгорания [5].
В 2016 г. Государственный совет КНР принял решение о выделении более 650 млн юаней на финансирование научных разработок в области производства новых видов аккумуляторов для автомобилей, использующих АИЭ, и создания системы широких преференций для привлечения прямых иностранных инвестиций в эти разработки. Правительство Китая ориентирует ведущие отечественные электротехнические компании к концу 2019 г. довести среднюю энергоемкость аккумуляторных батарей ЭМ до 240 Вт-ч/кг (у электробусов - до 180 Вт-ч/кг, у электромобилей, обеспечивающих логистические перевозки в пределах городов,
- до 140 Вт^ч/кг), а себестоимость снизить до 2 юаней/Вт-ч. Также планируется к 2020 г. повысить энергоемкость аккумуляторных батарей до 350 Вт-ч/кг, а себестоимость снизить до 1,5 юаня/Вт-ч и превратить Китай в мирового лидера по производству аккумуляторных батарей для ЭМ [6].
Китайские ученые разрабатывают новые виды батарей для ЭМ - литий-кислотные и серно-литиевые с удельной энергоемкостью до 400.500 Вт-ч/кг. Будущее ЭМ китайские ученые и инженеры связывают с производством новых моделей автомобилей с металлофосфатными, литий-полимерными (Li-pol)2 и воздушно-цинковыми (Zinc-Air) аккумуляторными батареями3, которые пока находятся в стадии разработки и для массового внедрения остаются довольно дорогими.
В конце 2017 г. группа исследователей из Университета в г. Чжэцзян разработала инновационную алюминиево-графеновую супербатарею, которая может полностью заряжаться всего за 3.5 секунд, а ее вместимости достаточно для обеспечения работы в течение 2,5 ч. Батарея теряет менее 10 % от своей первоначальной емкости после 250 тыс. циклов зарядки/разрядки и может функционировать при температурах в диапазоне от -40 до 130 °С. Разработанный образец обладает гибкостью, выдерживает без потери емкости до 10 циклов деформации и более безопасен с точки зрения возможности самовозгорания, чем обычные литий-ионные аккумуляторные батареи. Интегрированная структура катода батареи позволяет обеспечивать значение плотности хранения энергии на уровне 111 мА-ч/г, а также сверхвысокие динамические характеристики, что дает возможность батарее заряжаться всего за 1,1 с.
Китайские инженеры утверждают, что в будущем алюминиево-графеновые аккумуляторные батареи получат широкое применение, однако признают, что впереди еще много работы - после проведения 250 тыс. циклов зарядки/разрядки потребуется очень долгое время (только для проверки остаточной емкости супербатареи потребуется много лет) для того, чтобы внедрить в производство новую технологию, поскольку сегодня речь идет о математической модели, а не о реальных данных, полученных в ходе тестирования опытных экземпляров [7]. В более отдаленном будущем китайские инженеры планируют производить более экономичные водород-воздушные аккумуляторные (топливные) батареи с протон-обменной мембраной (PEMFC), что является одной из наиболее перспективных технологий разработки таких батарей, и металло-ионные жидкие аккумуляторные батареи (Metal-Air Ionic Liquid Battery), чья плотность энергии в 11-12 раз больше по сравнению с литий-ионными аккумуляторами. Металл-ионные аккумуляторы обладают гигантской удельной емкостью в 1,4.1,6 тыс. Вт-ч/кг и позволяют электромобилям проехать до 1 тыс. км на одной зарядке. Китайские инженеры полагают, что к 2025-2030 гг. появятся совершенно новые батареи (рис. 1), которые при меньшей массе и объемах, как и сегодняшние литий-ионные аккумуляторы, обеспечат возможность автомобилям без подзарядки преодолевать расстояния в 1,2 тыс. км [8].
2. Эти батареи позволяют повысить эффективность и упростить производство, кроме того литий-полимерные аккумуляторы могут иметь любую форму и быть очень малой толщины (до 1 мм).
3. Воздушно-цинковые батареи обладают прекрасными экологичными свойствами, а продукты, получаемые в результате реакции воздушно-цинковых элементов, т.е. вода и оксид цинка, абсолютно безопасны для здоровья человека. Материалы, используемые для их производства, не загрязняют окружающую среду и могут быть вторично использованы после процесса переработки. Воздушно-цинковые аккумуляторы обладают незначительной скоростью саморазрядки в нерабочем состоянии и небольшим изменением величины напряжения по мере их разряда в процессе эксплуатации.
10 лет
журналу
41
а
42
Электромобили
\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ч
Рис. 1. Основные текущие и перспективные характеристики китайских аккумуляторных батарей (стоимость и энергоемкость) [9-11]
Сегодня в Китае в процессе производства литий-ионных аккумуляторных батарей для электромобилей применяются нетканые материалы из тонкого инновационного микропористого материала - полипропилена и полиамида - с максимальным размером пор в 16 цш (микрометр или мкм - в системе единиц СИ равен одной миллионной доле 1 м, т.е. 10-6 м или 10-3 мм). Для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей рекомбинационного типа для ЭМ, где электролит полностью абсорбирован в сепаратор по технологии AGM (Absorbent Glass Mat, т.е. электролит не в жидком состоянии, как в классическом литий-ионном аккумуляторе, а в абсорбированном), применяется нетканый материал, изготовленный, как правило, из микроволокон стекла (абсорбирующий стекловолоконный холст) с размером пор до 16 цш, а сам сепаратор обеспечивает равномерное перемещение абсорбированной жидкости и равномерное распределение электролита в аккумуляторной батарее. Аккумуляторные батареи, изготовленные по технологии AGM (в отличии от классических LIB), являются резистентными к вибрации, им практически не требуется обслуживание, и они могут быть установлены в любом положении. Стоимость аккумуляторных батарей, изготовленных по технологии AGM, гораздо выше, чем цена классических LIB с жидким электролитом, что сегодня приводит к их ограниченному использованию в Китае. В основном они применяются в Китае как батареи для запуска мотора в дорогих марках автомобилей.
В 2016 г. в КНР было произведено 926 млн м2 сепаратного холста (рост на 33,03 % по сравнению с предыдущим годом), а доля Китая в мировом производстве этого продукта составила 56 %. Уровень локализации производства сепараторов составлял 79 %, однако в области внедрения сепараторов самого высокого класса Китай, по-прежнему, опирается на импорт. Стоимость сепараторов для LIB в КНР снизилась с 9,5 юаня/м2 в 2010 г. до 5 юаня в 2016 г., а цена сепараторов для AGM сократилась с 7,5 юаня/м2 в 2010 г. до 3-4 юаней в 2016 г.
В 2016 г. лидер по объемам производства сепараторов для аккумуляторных батарей, изготовленных по технологии AGM, компания Shenzhen Senior Technology Material продала 120 млн м2, за ней следовали компании Cangzhou Mingzhu Plastic и Xinxiang Zhongke Science and Technology (GREEN).
В том же году лидерство по объемам продаж сепараторов для LIB перешло к компании Shanghai Energy New Materials Technology, которая реализовала 100 млн м2 сепараторов для LIB, а ее основными покупателями стали корпорации SAIC, BYD, BAIC, Geely, Zotye, Changan, GAC, Samsung, LG, CATL и др.
В тройку лидеров по объемам продаж этого вида сепараторов также входили Shanghai Energy New Materials Technology, Suzhou Green Power New Energy Materials и Foshan Jinhui Hi-tech Optoelectronic Material [12].
Объемы производства сепараторов для литий-ионных и аккумуляторных батарей, изготовленных по технологии AGM, с максимальным размером пор в 16 цш для ЭМ в Китае в период 2014-2020 гг. показаны на рис. 2 [13].
Рис. 2. Объемы производства сепараторов для литий-ионных (синий) и изготовленных по технологии AGM (красный) аккумуляторных батарей (100 млн кв. м)
В декабре 2017 г. в г. Ухань (пров. Хубэй) был представлен образец городского автобуса, использующего новый вид альтернативного источника энергии
- водородное топливо. Автобус длиной 8,5 м стал разработкой компании Wuhan Tiger Fuel Cell Vehicle Co. (совместное предприятие компании Tiger Fuel Cell Vehicle Co. и производителя автомобилей на новых источниках энергии Wuhan Skywell), и ожидается, что в конце 2018 г. он уже будет эксплуатироваться на улицах г. Ухань. Новое транспортное средство имеет 56 пассажирских мест, может проезжать на одной заправке более 450 км, процесс дозаправки занимает всего 3.5 мин. Автобус способен работать при температурах до -20 °С и автоматически выявлять возникшие неполадки в работе. В течение ближайших двух лет будет выпущено 3 тыс. таких автобусов.
Планируется, что в 2018 г. в Ухане будет установлена первая водородная заправочная станция, а в течение ближайших трех лет число таких станций достигнет 21 единицы.
С целью расширения и углубления разработок в области производства аккумуляторных батарей на водородном топливе в зоне технико-экономического развития г. Ухань создается научно-исследовательский центр, который сможет сформировать индустриальную цепочку, объединяющую разработку, производство и продажу водородных топливных элементов для «зеленых» автомобилей в сотрудничестве с автомобильными производителями из других городов Китая (в Ухане базируется ряд автомобильных компаний, включая одну из крупнейших
- Dongfeng Motor Corporation). Объем инвестиций в создание центра составит около 12 млрд юаней (1,8 млрд долл.), а годовой объем промышленного производства центра после введения его в эксплуатацию составит 35 млрд юаней [14].
10 лет
журналу
43
Поскольку объем парка электромобилей в Китае в 2020 г. возрастет до примерно 5 млн единиц, то уже сегодня остро встает вопрос о будущем аккумуляторных батарей, отслуживших свой срок. С учетом того, что срок службы аккумуляторных батарей для ЭМ составляет от 5 до 8 лет, специалисты Института промышленных технологий в Шэньчжэне полагают, что в 2020 г. общий объем отработанных литий-ионных батарей составит 120...220 тыс. т, превысив в 20 раз показатель 2016 г. (12 тыс. т), а в 2035 г. - 350 тыс. т и будет создавать серьезную угрозу экологической обстановке в стране [15]. Китайские инженеры считают, что повторное использование аккумуляторных батарей для ЭМ возможно (например, на станциях хранения электрической энергии для использования во время вечерних и утренних пиков потребления и в случае аварий в энергосистемах, для тихоходных электромобилей и источников распределительной генерации), однако малопригодно из-за уменьшения их производительности вследствие частых и низкоэффективных зарядных циклов.
Сегодня в Китае осуществляется переработка всего лишь 13 % аккумуляторных батарей, что неизбежно вызывает загрязнение окружающей среды. Кроме того, запасы сырья для их производства (литий и кобальт) в природе ограниченны и, кроме того, не возобновляются. Расширение добычи сырья вместо вторичного использования генерирует огромную экологическую проблему, поскольку при производстве батарей происходит масштабное загрязнение природы и потребляется большое количество энергии.
В конце 2016 г. Государственный совет КНР принял постановление, которое ориентирует ведущих китайских производителей ЭМ и аккумуляторных батарей для них на создание инфраструктуры и поиска инновационных решений с целью внедрения соответствующих технологических цепочек по переработке батарей, отработавших свой ресурс, а не повторного их использования. Руководство страны выдвинуло лозунг: «Меньше забирать у природы ресурсов, сократить количество отходов и обеспечить переработку всего того, что можно повторно использовать».
Согласно выводам китайского научно-технического журнала China Securities Journal, рынок переработки выработавших свой ресурс аккумуляторных батарей в КНР превращается в «золотоносную жилу для экономики страны». В 2018 г. его объем предположительно составит около 5 млрд юаней (788 млн долл.), а в 2020 г. - удвоится [16]. 28 февраля 2018 г. Министерство промышленности и информатизации КНР совместно с шестью другими ведомствами опубликовало нормативы по утилизации батарей для ЭМ, которые требуют от производителей аккумуляторов заниматься финансированием затрат на их сбор, хранение и утилизацию. Производители батарей вместе с научно-исследовательскими центрами должны создавать производственно-технологические цепочки, призванные обеспечить экологически чистую и эффективную утилизацию выработавших свой ресурс литий-ионных аккумуляторных батарей.
Разрабатываемые в КНР инновационные типы аккумуляторных батарей требуют применения новых материалов и металлов, что неизбежно рождает повышенный спрос на определенные виды сырья и рост объемов их импорта. По мере развития производства аккумуляторных батарей новых типов в Китае около 80 % объема требуемого никеля и 70 % объема кобальта страна импортирует из других стран. В 2017 г. впервые за последние 20 лет рыночная стоимость палладия превысила цену платины. По мнению международных экспертов, редкоземельный металл рос в цене на фоне увеличивающегося в Китае спроса на автомобили, использующие альтернативные источники энергии.
Сегодня ведущие китайские компании по производству аккумуляторных батарей CATL и GEM Co Ltd (Шэньчжэнь) совместно с автопроизводителями BYD и Dongfeng при выработке аккумуляторами до 95 % своего рабочего ресурса осуществляют их переплавку (на основе разработанных в сотрудничестве с компаниями Tesla и Toyota технологий) с выделением в этом процессе крайне нужных и ценных металлов (таких как никель и кобальт), а также полностью утилизируют побочные отходы. В 2017 г. перерабатывающие мощности компании CATL уже позволяли в процессе утилизации ежегодно выделять до 5 тыс. т кобальта и никеля из отработанных аккумуляторных батарей, и эти технологии, по мнению руководства компании, в будущем станут важнейшим источником сырья для промышленности по производству таких батарей [17]. Китайская компания China Tower, занимающаяся утилизацией и переработкой аккумуляторов, в начале 2018 г. подписала соглашение с 16 ведущими китайскими автопроизводителями (BYD, Chongqing Changan Automobile, SAIC, BAIC, Geely и др.) о сотрудничестве в области производственной утилизации аккумуляторных батарей. В 2018 г. компания China Tower имела более 3 тыс. станций по переработке аккумуляторов в 12 провинциях Китая [18].
Китайское руководство отчетливо понимает, что успех в области развития автомобильного транспорта, использующего АИЭ, в первую очередь зависит от возможности создания высокоэффективной, доступной и относительно недорогой общенациональной системы электрозарядных станций. Для побуждения провинциальных властей к расширению своих сетей таких станций с начала 2016 г. правительство Китая стало предоставлять местным властям субсидии в размере 4,5 тыс. юаней за каждую построенную электрозарядную колонку. С 2012 г. Государственная электр о сетевая корпорация Китая (ГЭКК, или State Grid Corporation of China - SGCC), основной подрядчик строительства национальной сети электрозарядных установок для электромобилей, приступила к ее созданию в основных мегаполисах Китая, включая Пекин, Шанхай, Тяньцзинь, Шэньчжэнь, Сямэнь, Гуанчжоу, Цзилинь, Ухань, Чунцин, Баотоу, Урумчи, Наньчан и др. В 2017 г. правительство инвестировало более 120 млн юаней в строительство 214 тыс. электрозарядных станций и 160 тыс. электрозарядных колонок. И в начале 2018 г. общее количество построенных электрозарядных станций составило более 325 тыс. единиц, а число электрозарядных колонок - 445 723 единицы (213 903 общественных и 231 820 частных).
По показателю численности электрозарядных станций и колонок Китай занимает первое место в мире [19]. В среднем соотношение общего числа электрозарядных колонок в Китае к общему числу автомобилей на АИЭ составляет 1:3,8. Несложно подсчитать, что приблизительно на одну электрозарядную колонку приходится четыре автомобиля на АИЭ.
При сравнении равноценного пробега в 300 км на одной зарядке/заправке транспортного средства стоимость зарядки электромобиля (0,5 юаня/кВт-ч или 28 юаней за полную зарядку) по сравнению со стоимостью бензина для заправки автомобиля с ДВС оказывается в 6-7 раз меньше. Правда, зимой это соотношение несколько сокращается из-за охлаждения аккумуляторных батарей [20]. Согласно решению Госсовета КНР «О плане развития производства автомобилей, использующих альтернативные источники энергии, на период 2013-2020 гг.», в конце 2020 г. в стране должно быть установлено 3 млн электрозарядных колонок, из которых более 60 % будут общественными.
Скорость расширения сети электрозарядных станций поражает - в течение
10 лет
журналу
45
а
12-й пятилетки сетью электрозарядных станций были оснащены около 20 тыс. км скоростных автомобильных магистралей, проходящих через Шанхай, города региона Пекин, Тяньцзинь, Хэбэй и промышленные центры дельты реки Янцзы, а среднее расстояние поездки между электрозарядными станциями не превышало 50.70 км. В Китае ежемесячно вводились в строй около 6 тыс. электрозарядных колонок.
Государственная электросетевая корпорация Китая планирует в конце 2018 г. закончить установку новых современных электрозарядных станций на всем протяжении скоростной автомобильной магистрали Пекин - Сянган -Аомэнь протяженностью около 2,3 тыс. км (пересекает страну с севера на юг), а также возвести подобные станции подзарядки электромобилей на скоростных шоссе Пекин - Шанхай, Пекин - Далянь, Шэньян - Хайкоу, Ляньюньган - Урумчи, Циндао - Иньчуань4. Электрозарядные станции будут располагаться на магистралях через каждые 50.70 км, каждая станция будет иметь шесть зарядных генераторов мощностью 140 кВт-ч, а каждый генератор будет способен заряжать до 10 машин одновременно. Сама заправка будет продолжаться не более 15 мин, а стоимость составит около 40 юаней (6 долл.) [21].
Научно-исследовательский центр автомобильной корпорации BYD (Build Your Dreams) активно разрабатывает технологию быстрой заправки, которая с помощью более мощных электрических кабелей сможет осуществить полную зарядку электромобилей за полчаса, обеспечив 80%-е пополнение батареи за 15 мин, а заправку аккумулятора наполовину выполнит за 3.5 мин. Крупная китайская автомобильная корпорация Chery, являющаяся участником государственной программы развития промышленности альтернативной энергетики, планирует создать в Китае широкую сеть электрозарядных станций, где водители электромобилей получат возможность не только осуществлять обычную зарядку аккумуляторов, но и поменять разряженные аккумуляторные батареи на заряженные, что становится своего рода разновидностью мгновенной зарядки аккумуляторов.
В ходе выполнения 13-го пятилетнего плана социально-экономического развития страны ГЭКК совместно с 19 китайскими операторами, занимающимися распространением электрозарядных станций и колонок по территории КНР (среди них China Southern Power Grid, Qingdao Teld New Energy, China Potevio, Star Charge, Shenzhen Clou Electronics и др.), намерена инвестировать более 300 млрд юаней в расширение национальной сети электрозарядных станций [22], что обеспечит в период 2018-2020 гг. дополнительное строительство 12 тыс. электрозарядных станций и около 0,5 млн электрозарядных колонок для зарядки 5 млн ЭМ. Сеть электрозарядной инфраструктуры охватит более 250 городов Китая и скоростные автодороги общей протяженностью более 50 тыс. км [23].
Зарубежные компании активно внедряются на рынок электрозарядных станций в Китае с целью стимулирования продаж своих электромобилей. К примеру, американский концерн Tesla построил в Пекине и экономической зоне Пудун (Шанхай) 50 крупных электрозарядных станций, а в начале 2018 г. сетью
4. ГЭКК является одной из крупнейших в мире электросетевых компаний - в 2017 г. занимала 3-е место в списке крупнейших корпораций мира по версии Fortune Global 500-2017. В 2017 г. общий объем мощности энергоблоков корпорации достиг 126 млн кВт (45 % мощности составила доля энергоблоков, работающих на экологически чистых энергоносителях), а общий объем мощности фотогальванических энергоустановок превысил 10 млн кВт. Общий объем выработки электроэнергии ГЭКК в 2017 г. составил 422,6 млрд кВт-ч. Доходы Государственной электроэнергетической инвестиционной корпорации Китая впервые превысили 200 млрд юаней. URL: http://russian.people.com.cn/n3/2018/0221/c31518-9428453.html.
электрозарядных станций американской компании (более 800 единиц) было охвачено более 170 городов Китая [24].
В начале 2018 г. в Пекине эксплуатировалось 112,6 тыс. электрозарядных колонок (80,8 тыс. частных и 31,8 тыс. государственных) и 6,4 тыс. электрозарядных станций, которые располагаются на расстоянии не более 5 км одна от другой в пределах шестого транспортного кольца Пекина. Время полной заправки электромобиля в столице в среднем составляет около 1 ч, а стоимость зарядки -меньше 30 юаней (5 долл.). В Пекине также функционируют 290 станций быстрой замены аккумуляторных батарей для электромобилей, что значительно повысило эффективность использования городского транспорта на электрической тяге и электротакси в Пекине [25]. На сегодняшний день инфраструктура электрозарядных станций столицы Китая позволяет обеспечивать потребности в заправке более 40 тыс. электромобилей. И тем не менее муниципальные власти города планируют, что количество электрозарядных колонок в столице к 2020 г. возрастет до 350 тыс.
А в Шанхае городские власти утверждают, что число электрозарядных колонок в мегаполисе возрастет в 10 раз и превысит 250 тыс. единиц [26]. В ноябре 2017 г. в Шанхае (рядом со станцией метро Сунцзян) открылась самая большая в КНР фотоэлектрическая станция для зарядки автомобилей, использующих новые источники энергии, которая была спроектирована и построена китайской инвестиционной компанией Tellus Power Group. На станции используются экологически чистые технологии и фотоэлектрические панели, обладающие такими свойствами как звуко-, тепло- и гидроизоляция, защита от ветра, влагоустойчивость, сопротивляемость к негативным климатическим условиям и т.п. Стены новой электрозарядной станции площадью в 2,5 м2 сделаны из стекла и содержат около 1 тыс. фотоэлектрических панелей. Рядом возведена автостоянка, где имеется более 50 парковочных мест, установлены 44 электрозарядные колонки для электромобилей. Сама зарядка занимает всего 20 мин, и ежедневно здесь можно заряжать более400 электромобилей. Ежегодно фотоэлектрическая зарядная станция будет вырабатывать 100 тыс. кВт-ч электроэнергии, что позволит обеспечить экономию 40 т угля, сократить на 100 т выбросы углекислого газа, 1,5 т оксидов азота и 3 т диоксида серы [27].
Сегодня зарядка электромобилей происходит на электрозарядных станциях, колонках, либо в домашних условиях с помощью бытовых розеток, что создает определенные неудобства, связанные с временной остановкой автомобиля. Разработка дорог на солнечных батареях началась в США еще в 2006 г., а первые пешеходные и велосипедные дорожки с применением новой технологи фотогальванических элементов в дорожном строительстве появились только в 2014 г. в Нидерландах. Первая в мире автомобильная дорога из солнечных батарей была построена в 2016 г. во Франции (в нормандской деревне Турувр-о-Перш), и французское правительство решило в течение ближайших пяти лет построить 966 км таких дорог.
Солнечные панели также были установлены на некоторых дорогах в Республике Корея, Германии и Италии [28]. В конце декабря 2017 г. в г. Цзинань (пров. Шаньдун) китайская компания Qilu Transportation Development Group после 10 месяцев работы завершила строительство второго участка дороги, который состоит из солнечных панелей, обеспечивающих беспроводную зарядку автомобилей, осуществляемую синхронно во время движения автотранспорта. Разработанные китайскими инженерами инновационные панели способны улавливать и перерабатывать до 25 % солнечной энергии, преобразовывая ее в электричество, а вырабатывая ежегодно 1 млн кВт-ч электрической энергии из солнечной, батареи могут также
10 лет
журналу
47
а
предоставлять излишки энергии на покрытие потребностей 800 домохозяйств, прилегающих к трассе автодороги, для растапливания снега, который в зимнее время заметает дорожное покрытие, освещения полотна дороги, обеспечения энергопитания дорожных знаков, камер видеофиксации дорожного движения и турникетов для взимания дорожных сборов5. Избыточная электрическая энергия также будет передаваться на государственную сеть Китая. В дальнейшем в дорожную инфраструктуру автомобильной магистрали планируется инкорпорировать такую функцию, как подключение Интернета.
Протяженность участка автомобильной дороги составила 1,12 км, и он состоит из трех слоев, которые способны выдерживать вес грузовика среднего размера. Верхний слой сделан из прозрачного бетона, который по свойствам похож на стандартный асфальт. Центральным слоем являются солнечные панели (батареи) общей площадью 5875 м2, нижний слой представляет собой изоляцию для защиты солнечных батарей от влажности, исходящей от земли, а общая мощность этих солнечных панелей составляет 817,2 кВт.
Автомобильная дорога, гарантийный срок службы которой определен в 20 лет, в техническом отношении уже готова к эксплуатации, однако различные тесты и проверки продлятся еще до начала 2019 г. [29]. Стоимость строительства и эксплуатации китайской инновационной автомобильной дороги пока не разглашается, но, по заверению китайских специалистов, она составляет 50 % себестоимости строительства подобных «солнечных дорог» в западных странах. По мере развития сети подобных магистралей в Китае стоимость как прокладки, так и эксплуатации будет постоянно снижаться. Это уже второй участок дороги, построенный в г. Цзинань, а первый участок со встроенной фотогальванической инфраструктурой протяженностью 160 м был построен в Цзинане в сентябре 2017 г. Также в конце 2017 г. и в г. Шаосин (пров. Чжэцзян) был построен участок фотогальванической дороги. В перспективе китайские инженеры планируют применять автономное управление электромобилями на этих специальных дорогах при помощи компьютеров, которые возьмут на себя организацию процесса движения, составление маршрута, осуществление контроля за возможными опасностями, что позволит обеспечить максимальный комфорт и безопасность. Водителю электромобилей на этих дорогах останется лишь задать конечный пункт назначения, а остальные функции возьмет на себя компьютер.
В отдаленной перспективе планируется строительство автомобильных дорог с встроенной системой беспроводной зарядки электромобилей. Способ передачи энергии будет аналогичен принципу работы большинства зарядных устройств: ряд индукционных катушек, встроенных под дорожным покрытием, будет генерировать магнитные поля, которые будут улавливаться принимающими устройствами электромобилей, и трансформировать их в электрическую энергию, необходимую для работы двигателя.
В начале 2018 г. в провинции Чжэцзян (восток КНР) началось строительство первой «интеллектуальной» интерактивной скоростной автомобильной магистрали, отличающейся повышенным уровнем информативности и безопасности.
5. Китай является мировым лидером по развитию солнечной энергетики. По состоянию на начало 2018 г. установленная мощность фотогальванических элементов в КНР составляет 120 ГВт (Non-fossil fuel accounts for 17.6 pct of China's energy output. URL: http://en.ce.cn/ main/latest/201712/27/t20171227_27446900.shtml). В 2017 г. объем выработки электричества с использованием фотовольтажа в КНР составил около 110 млрд кВт-ч (рост на 72 % по сравнению с 2016 г.). Произведенные с помощью солнечных батарей объемы электрической энергии позволили Китаю сэкономить 33 млн т условного топлива и сократить объем выбросов диоксида углерода на 93 млн т.
Магистраль протяженностью 161 км, которая будет состоять из шести полос, свяжет г. Ханчжоу (административный центр пров. Чжэцзян) с г. Шаосин и крупнейшим в мире портом Нинбо-Чжоушань (в 2017 г. его грузооборот превысил 1 млрд т). Строительство и введение магистрали в эксплуатацию, которое намечено на 2022 г. и приурочено к открытию летних Азиатских Игр в г. Ханчжоу, позволят повысить на 30 % среднюю скорость движения автомобилей до 150.160 км/ч (есть планы Министерства транспорта КНР вообще отменить лимит скорости на этой скоростной автомобильной магистрали, как это принято, например, в Германии) и сократить до 1 ч (с нынешних 2 ч) время в пути между тремя городами.
В Китае действуют ограничения разрешенной скорости при движении по высокоскоростным автодорогам, которые составляет от 100 до 120 км/ч, но фактическая скорость, с которой движутся по скоростным автобанам автомобили, в среднем составляет 95 км/ч из-за разного типа автомобилей, следующих по скоростной автодороге, возникающих аварий, задержек при проезде через пункты взимания платы и т.п. Повышение скорости движения по скоростной автомобильной магистрали Ханчжоу - Нинбо - Шаосин обеспечит применение инновационных интеллектуальных технологий, включая системы беспилотного контроля и предупреждения, которые в перспективе будут дополнены подключением систем Интернета (Internet of Vehicles), поддерживающих системы автономного вождения. Это даст возможность бесконтактного проезда автомобилей через пункты взимания платы, что позволит обеспечить поддержание высокой скорости автомобилей на магистрали.
Вдоль маршрута скоростной автомобильной дороги будут установлены солнечные панели для выработки электроэнергии для питания светодиодов, которые в автоматическом режиме будут передавать на компьютер автомобилей, проезжающих по магистрали, сведения о состоянии дорожного полотна (осадки, гололедица), возможных заторах, авариях, возникающих на пути движения автомобиля. Световые диоды будут менять свой цвет в зависимости от времени суток и дорожной обстановки и обеспечивать также подсветку полотна магистрали. Китайские проектировщики утверждают, что в будущем в полотно скоростного шоссе будет интегрирована система зарядки электромобилей, которые будут иметь специальное оборудование, предназначенное для беспроводной зарядки по ходу движения. Правительство КНР планирует в будущем внедрить эти технологии на всех скоростных автомагистралях страны [30].
Реализация принятой Госсоветом КНР «Программы развития автомобилестроения на основе энергосбережения и новой энергетики (2011-2020)» в части развития новых типов инновационных энергоносителей позволит перейти к полномасштабному производству принципиально новых видов источников альтернативной энергии, повысить их емкость, снизить габариты и себестоимость, потеснив на мировом рынке ведущих западных производителей инновационных аккумуляторов для нового поколения «зеленых» автомобилей. Масштабное развитие национальной сети электрозарядных станций позволит решить приоритетную задачу Программы Госсовета КНР - предоставить в 2020 г. удобную, быструю и относительно недорогую заправку пятимиллионного парка электромобилей. А развитие промышленности переработки аккумуляторных батарей обеспечит решение не менее грандиозной задачи, поставленой руководством КПК перед автомобильной промышленностью на основе новой энергетики, - превратить Китай в страну с самыми большими в мире экологически чистыми территориями.
10 лет
журналу
49
Литература
1. Global and China Lithium-ion Battery Anode Material Industry Report, 201750 2020. URL: http://www.researchinchina.com/Report/ReportInfo.aspx?id=10365 (Дата
обращения: 22.11.2017).
2. Build next generation of batteries or lose jobs, auto executives tell Europe. URL: http://www.globaltimes.cn/content/1066462.shtml (Global Times Source: Reuters-Global Times Published: 2017/9/14).
3. Robert Blain, Chen Yingqun (China Daily). Taking the pole position. URL: http:// africa. chinadaily.com.cn/weekly/2017-12/15/content_35308105.htm.
4. На Китай приходится более половины всех существующих в мире автомобилей на новых источниках энергии. URL: http://russian.people.com.cn/n3/2018/0201/ c31518-9422579.html.
5. Ань синьнэнюань цичэ гуйцзюй чжицзао синьнэнюань цичэ (Стандарты производства аккумуляторов для автомобилей, использующих новые источники энергии) ь///^ // Цзинцзи цанькаобао (Экономическое обозрение - МЖФ-ЩЩ)- - 25.06.2017.
6. Ma Si (China Daily). Fuel-cell cars set to get more impetus. URL: http://www.chma-daily.com.cn/a/201802/13/WS5a823ca6a3106e7dcc13c6f4.html.
7. Superfast battery can fully charge in seconds. URL: http://www.chinadaily.com.cn/ cndy/ 2017-12/26/content_35379010.htm; Chinese scientists develop fast-charging alumi-num-graphene battery. URL: http://www.chinadaily.com.cn/a/201712/23/WS5a3e612e-a31008cf16da315d.html.
8. Sun Hui (^mada^y.com.cn). High-tech graphene products lead to smart life. URL: http://www.chinadaily.com.cn/regional/chongqing/liangjiang/2017-09/13/con-tent_31977567.htm.
9. Дунли дяньчи чэнвэй синьнэнюань цичэ сяигэ чжундянь (Аккумуляторы становятся следующей главной заботой для автомобилей, использующих новые источники энергии) (ёёЛ^ЖШ^Йь////^^—'^Ж^) // Китайские дороги (Чжунго гунлу - ФШ^Ш. - 2017. - № 5. - С. 49.
10. Дунли дяньчи чэнвэй синьнэнюань цичэсяигэ фэнкоу (Роль аккумуляторных батарей в производстве новых автомобилей на новых источниках энергии) (ёёЛ^ УШ // Цзинцзи цанькаобао
Ш). - 04.10.2017.
11. Ma Si (China Daily). Fuel-cell cars set to get more impetus. URL: http://www.chi-nadaily.com.cn/a/ 201802/13/WS5a823ca6a3106e7dcc13c6f4.html.
12. Лу Вэнган, Хуан Сяочжэнь, Лю Пэй. Дунли дяньчи чэнвэй синьнэнюань цичэ сяигэ чжундянь (Аккумуляторы становятся следующей главной заботой для автомобилей, использующих новые источники энергии) mJ^, ёё
// Китайские дороги (Чжунго гунлу - ФИЖ).
- 2017. - № 5. - С. 50-53.
13. Global and China Lithium Battery Separator Industry Report, 2017 - 2022. URL: http://www.researchinchina.com/Report/ReportInfo.aspx?id= 10424 (Дата обращения: 30.03. 2018).
14. Первый в Китае промышленный парк по разработке и производству водородных топливных элементов будет построен в Ухане. URL: http://russian.china.org. cn/business/txt/ 2017-12/24/content_50159860.htm.
15. Rapid growth of NEVs poses big test to battery recycling. URL: http://www. china. org.cn/business/2018-02/07/content_50439508.htm; China mulls policies to regulate NEV battery recycling. URL: http://www.chinadaily.com.cn/a/201802/13/ WS5a82e91ca3106e7dcc13c924.html.
16. Li Fusheng (China Daily). Retrieving, recycling new energy car batteries to bolster sector. URL: http://www.chinadaily.com.cn/a/201803/05/WS5a9cad3fa3106e7dcc13f905. html.
17. China faces green vehicle battery challenge. URL: http://www.chinadaily.com.cn/ business/motoring/2017-11/27/content_35056831.htm.
18. Li Fusheng (China Daily). Retrieving, recycling new energy car batteries to bolster sector. URL: http://www.chinadaily.com.cn/a/201803/05/WS5a9cad3fa3106e7dcc13f905. html.
19. Charging piles for electric cars mushrooming in China. URL: http://www.china.org. cn/business/2017-12/11/content_50096807.htm; Китай занимает первое место в мире по наличному количеству общественных зарядных колонок для электротранспорта. URL: http:// russian.china.org.cn/business/txt/2018-01/21/content_50259028.htm; Numbers of the Week February 8-February 15, 2018. URL: http://www.bjreview.com.cn/ Business/201802/t20180208_800117124. html.
20. Li Fusheng (China Daily). Customers charged up about new choices for electric cars. URL: http://www.chinadaily.com.cn/business/motoring/2017-09/25/con-tent_32446029.htm.
21. China slams the brakes on new energy vehicle cheats. URL: http://www.chinadai-ly. com.cn/business/motoring/2017-11/06/content_28111037.htm; Over 110,000 electric car charging poles installed in Beijing. URL: http://www.globaltimes.cn/content/1082748. shtml (Source: Xinhua Published: 2017/12/30).
22. Ду Синь. Чжутуй синьнэнюань цичэ фачжань (Стимулировать развитие автомобилей, использующих новые источники энергии) (fi^.
М) // Гунжэнь жибао (ХАВШ). - 18.01.2018.
23. Zheng Yiran (China Daily). EV charging network to expand. URL: http://www. chinadaily.com.cn/a/201801/19/WS5a613492a3106e7dcc1352f8.html.
24. Global automakers expand presence in China's e-cars market. URL: http://www. chinadaily.com.cn/business/motoring/2017-10/25/content_33696738.htm; Tesla builds huge charging station in Beijing. URL: http://www.chinadaily.com.cn/business/motor-ing/2017-11/23/content_ 34889064.htm.
25. Beijing's electric vehicle charging posts to adopt new national standards on Monday: report. URL: http://www.globaltimes.cn/content/1082713.shtml (Source: Global Times Published: 2017/12/30).
26. Shanghai to build 10 times more vehicle charging piles by 2020. URL: http://www. chinadaily.com.cn/business/motoring/2017-04/06/content_24320855.htm.
27. В Китае открыли крупнейшую фотоэлектрическую станцию для зарядки электрокаров. URL: http://russian.people.com.cn/n3/2017/1117/c31518-9294147.html.
28. World's 1st photovoltaic expressway takes shape in China. URL: http://www.chma. org.cn/business/2017-12/01/content_50080079.htm.
29. Xing Yi (China Daily). Road of future paved with solar panels. URL: http://www. chinadaily.com.cn/cndy/2017-12/22/content_35356391.htm.
30. «Умную» суперавтостраду построят на востоке Китая». URL: http://russian. people. com.cn/n3/2018/0124/c31518-9419012.html.
10 лет
журналу
51
а
