Откакто батериите са били използвани за първи път от Алесандро Волта преди повече от 200 години, те са се превърнали в основен начин за съхранение на електроенергия и захранване на все по-широк спектър от приложения, от смартфони до електрически превозни средства и роботи. Но през по-голямата част от историята си те са били твърде скъпи, тежки и обемисти, за да се използват като основен източник на енергия за големи устройства. Изобретението на литиево-йонните батерии най-накрая променя това – но едва след дълъг период на развитие, обхващащ множество държави, пазари и правителствени политики, посочват в свой анализ експерти от Международната агенция по енергетика...
Днес световният пазар на литиево-йонни батерии струва над 150 милиарда щатски долара. Може да се твърди, че стратегическата му стойност се простира далеч отвъд тази цифра, тъй като литиево-йонните батерии са станали централни за автомобилната индустрия, електрическите мрежи, центровете за данни, дроновете за отбрана, роботиката и други сектори. Настоящият коментар проследява възхода им от изследователски лаборатории до една от определящите технологии на 21-ви век. По този начин той предлага важни уроци, които биха могли да помогнат на държавите, които се стремят да изградят или укрепят собствените си батерийни индустрии.
Изследванията на литиево-йонните батерии започват след петролната криза от 1973-1974 г., когато икономиките, внасящи петрол по целия свят, търсят облекчение от покачващите се цени на суровия петрол. Както е подчертано в последното издание на доклада на МАЕ за състоянието на енергийните иновации, именно в публично финансирани университети и лаборатории в Съединените щати, Европа и Япония – всички силно зависими от вноса на петрол по това време – са положени научните основи на литиево-йонните батерии и са построени първите прототипи. Намаляването на зависимостта от вносно гориво е основна цел на това ранно изследване, като усъвършенстваните батерии се разглеждаха като начин за електрифициране на пътния транспорт – най-големият източник на търсене на петрол – и за съхранение на възобновяема електроенергия. Първият търговски успех на технологията обаче не идва от електрическите превозни средства или енергийните системи.
Електронните фирми в Япония са сред първите, които откриват търговския потенциал на технологията, което води до патент за първия предкомерсиален прототип през 1986 г. и по-късно до търговски продукт през 1991 г. Производителите на преносима електроника са най-ранните клиенти на литиево-йонни батерии, привлечени от техните компактни, леки и презареждащи се характеристики. Продукти им са в състояние да поемат високите разходи за ранните литиево-йонни батерии.
Тъй като музикалните плейъри и мобилните телефони отстъпват място на смартфоните като двигатели на търсенето на батерии в началото на 2000-те, корейските производители стават пионери във въвеждането на по-плоските, по-гъвкави дизайни на батерии, които позволяват на корейския Samsung да изпревари японския Panasonic като най-големия производител на литиево-йонни батерии в света през 2011 г. До 2010 г. глобалното търсене на батерии се е увеличило над десет пъти в сравнение с десетилетие по-рано и благодарение на икономиите от мащаба и непрекъснатите технологични подобрения средните цени на батериите са спадат с около 80% за същия период.
Следващият скок е много по-голям. Тези тенденции се ускоряват през следващите години, все повече водени от нарастващото навлизане на електрически превозни средства (EV). До 2025 г. глобалното годишно търсене на батерии е нараснало до почти 1000 пъти нивото си от 2000 г., докато средните цени на клетките са паднали с 97%.
Електромобилите са идентифицирани рано като обещаващо приложение на литиево-йонните батерии. През 1996 г. японският автомобилен производител Nissan създава прототип на Prairie Joy – първият в света литиево-йонен електромобил – и две години по-късно произвежда Altra в търговски мащаб. Високите разходи и ограниченият пробег обаче се оказват пречка ранните електромобили да намерят много желаещи клиенти. Повратен момент настъпва в края на 2000-те години, когато падащите цени на батериите спомагат за развитието на електромобилите за масовия пазар. През 2008 г. американският автомобилен производител Tesla пуска на пазара своя Roadster като високопроизводителен премиум електрически автомобил. През 2010 г. това е последвано от японския Nissan Leaf, който става първият електрически автомобил, продал над 100 000 бройки.
В началото на 2000-те години Китай определя електромобилите като стратегическо средство за утвърждаване в световния автомобилен сектор – тогава доминиран от европейски, японски и американски производители – и намаляване на зависимостта си от внос на петрол. И все пак чак до 2010 г. световната индустрия за литиево-йонни батерии все още се води от японски и корейски фирми. По това време голяма част от техническия опит и научните знания, които са в основата на технологиите за батерии, остават концентрирани в чужбина.
Днес картината е коренно различна. Китай е най-големият производител и износител на автомобили в света, като представлява над 70% от производството на електрически автомобили в световен мащаб и 85% от производството на литиево-йонни батерии. Китай е дом и на най-големия парк от електрически превозни средства в света, което е довело до намаляване на търсенето на петрол с около 1 милион барела на ден през 2025 г. – еквивалентно на приблизително 13% от търсенето на транспортен петрол, което Китай иначе би имал през тази година. Постигането на това отне десетилетия на индустриални и ориентирани към търсенето политики.
Електромобилите са издигнати до статут на стратегическа развиваща се индустрия в рамките на четири последователни петгодишни плана (ПГП), които определят вътрешните индустриални и икономически приоритети на Китай. Промяната започва с 12-ия ПГП (2011-2015 г.) и е подсилена от ръководени от държавата индустриални стратегии като „Произведено в Китай 2025“, която през 2015 г. определи електрическите превозни средства като един от десетте индустриални приоритета за следващото десетилетие. Ранната политическа подкрепа идва и от финансирани от правителството демонстрационни проекти, като например популяризирането на електрически автобуси по време на Олимпийските игри в Пекин през 2008 г. и програмата „Десет града, хиляда превозни средства“ през 2009 г., които помагат за електрифицирането на обществените автопаркове и създават гарантирано ранно търсене за китайските фирми за батерии.
След като тези ранни демонстрации се оказват успешни, китайското правителство придобива увереност, че индустрията може да се разшири допълнително и след това се насочи към пазара на леки автомобили. Субсидиите за потребителите са въведени през 2013 г., последвани от освобождаване от данък върху покупките през 2014 г., което помага на продажбите на електрически превозни средства да се увеличат от по-малко от 20 000 бройки през 2013 г. до над 300 000 през 2016 г. Търсенето е допълнително стимулирано от преференциалните политики за регистрация на електрически превозни средства и регистрационни номера в големите градове, наред със система за двойно кредитиране, която определя минимални цели за производство на електрически превозни средства за автомобилните производители, считано от 2018 г. С ускоряването на търсенето на електрически превозни средства броят на местните производители на батерии се утроява между 2013 и 2015 г., достигайки връх от 217 през 2016 г. И все пак тези усилия – и едновременната експлозия в конкуренцията между местните автомобилни производители – не се превръщат автоматично в технологично лидерство в световен мащаб.
За да помогне за преодоляване на разликата между китайските производители и технологичното предимство, което все още държат водещите японски и корейски производители, Китай ограничава достъпа до вътрешния си пазар на електрически автомобили. От 2015 до 2019 г. субсидиите за електрически превозни средства са достъпни само за превозни средства, оборудвани с батерии, произведени от одобрени доставчици, всички от които са китайски. Финансова подкрепа – под формата на гаранции за ползване на земята, преференциално ценообразуване на земята и държавно подкрепен капитал – също е предоставена на китайските фирми за батерии, за да им помогне да се разширят, за да отговорят на това търсене и да подобрят продуктите си, като се конкурират помежду си.
Китай предприема рано действия и за справяне с друга уязвимост: достъпът до суровини. Националният план за минералните ресурси за периода 2016-2020 г. свързва стратегически развиващи се индустрии, като електрически превозни средства и батерии, с нарастващото търсене на литий, графит и други ключови минерали. Последващите политически рамки насърчават развитието на вътрешните ресурси, координацията между веригите за създаване на стойност в областта на минералите и научноизследователската и развойна дейност в областта на съвременните материали. С нарастването на производството на батерии, Китай се превръща в най-големия производител на критични минерали в света и основен инвеститор в богати на ресурси страни, като Демократична република Конго и Индонезия, от които доставя ключови суровини.
По времето, когато протекционистките елементи, вградени в програмата му за субсидии за електрически превозни средства, са премахнати през 2019 г., екосистемата от вътрешни батерии на Китай достига значителен мащаб и зрялост. Електрическите автомобили на страната стават конкурентоспособни по отношение на разходите в световен мащаб и могат да започнат да се конкурират с автомобилите с двигатели с вътрешно горене у дома. След това стратегията се измества такава, предназначена да насърчава мащабното разширяване, към такава, която настоява за технологично лидерство чрез глобална конкуренция. Субсидиите за електрически превозни средства са постепенно намалени и в крайна сметка премахнати в края на 2022 г. Междувременно, Планът за развитие на индустрията за превозни средства с нова енергия (NEV) за периода 2021-2035 г. определя електрическите превозни средства като национална стратегия – с фокус върху пробиви в технологиите за батерии, материалите и интегрираните вериги за създаване на стойност за електрически батерии. Повишаването на ефективността, намаляването на разходите и технологичното лидерство станаха ключови държавни цели, допринасяйки за консолидацията на пазара около най-силните китайски фирми. Днес двата най-големи китайски производителя на батерии сами по себе си представляват повече от половината от световното производство.
Конкуренцията в днешната индустрия за литиево-йонни батерии изисква както научни постижения, така и мащабно, високопрецизно производство. Нито един от тези капацитети не е достатъчен сам по себе си.
Развитието на конкурентна индустрия за батерии – и диверсифицирането на глобалните вериги за доставки на батерии – изисква достатъчно голямо и предвидимо търсене, търпелив капитал и устойчив политически ангажимент. Това може също да изисква целенасочена подкрепа за фирмите, за да им се помогне да натрупат опит, да постигнат мащаб на производство и постепенно да развият конкурентна екосистема от батерии.
Опитът на Китай подчертава централното значение на голямото и предвидимо търсене. Държавната подкрепа приема много форми, но развитието на най-големия и най-конкурентен пазар на електрически превозни средства в света може би в крайна сметка се оказва най-значимата правителствена намеса. Други политики – включително първоначална защита от чуждестранна конкуренция, достъп до евтин капитал и устойчив политически ангажимент – позволяват на фирмите да разширят производството си, за да отговорят на нарастващото търсене, вместо да се разрастват с надеждата, че цените в крайна сметка ще паднат и търсенето ще се появи органично.
Днешният контекст обаче се различава значително от този, в който се появи китайският сектор на батериите. Големите пазари могат да приемат нови участници, но те са и много по-конкурентни и се характеризират с все по-сложни производствени процеси и по-бързи иновационни цикли. Иновациите в батериите също напредват бързо – глобалните патенти, свързани с батерии, представляват 40% от всички енергийни патенти през 2023 г., ниво, което никога преди не е било достигано от нито една енергийна технология.
Подкрепата за по-малките, местни производители също остава важна по стратегически причини, но е малко вероятно те да запълнят мащабната и технологична разлика с пазарните лидери в краткосрочен план. Привличането на инвестиции от – и партньорството с – най-добрите в класа си азиатски производители на батерии се е доказало като ефективно в миналото и остава такова за ускоряване на развитието на индустриалните екосистеми за батерии. Ранните индустрии за литиево-йонни батерии в Северна Америка и Европа се появяват чрез партньорства с утвърдени японски и корейски фирми, а водещи корейски, китайски и японски фирми все още управляват по-голямата част от производствения капацитет за батерии и в двата региона.
Тъй като технологиите за батерии продължават да се подобряват – и с разширяването на търсенето и разпространението на приложенията – пазарът ще се развива допълнително, засилвайки конкуренцията между производителите. Намаляването на днешните разлики в разходите, технологиите и производството в сектора на батериите ще отнеме време, устойчиви инвестиции и дългосрочен политически ангажимент, но е възможно. Резултатът би била по-диверсифицирана, устойчива и сигурна глобална верига за доставки на батерии. Това става все по-важно в свят, където високопроизводителните батерии се очертават като критичен фактор за редица силно стратегически сектори в ерата на електричеството – не само в транспортните и енергийните системи, но и в центровете за данни, роботиката, дроновете и други – с дългосрочни последици за енергийната сигурност и индустриалната конкурентоспособност.
