proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2022 год
  Агентство  ПРоАтом. 25 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
Новинка!

Вышла в свет книга Вадима Подольного « Архитектура высоконагруженных систем. Системы сбора информации, распределенные системы управления, системы реального времени».
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[11/03/2022]     Серебристая точка роста

Хранение энергии с использованием литий-ионных батарей становится одной из основополагающих задач современной энергетики. Это вызвано как объективным причинами, такими как растущий спрос на электроэнергию, развитие возобновляемых источников энергии, переход на использование электродвигателей и расширение географии потребления электричества, так и субъективными, такими как желание более комфортной жизни или широкое внедрение новых бытовых технологий.



На данный момент альтернативы литий-ионным аккумулятором практически нет, что гарантирует постоянно растущий спрос на них. По оценке члена международного комитета премии «Глобальная энергия», директора KVI Holdings Профессора Рашида Язами (Сингапур), мировое производство литий-ионных аккумуляторов может вырасти в пять раз. Если в 2020г оно составляло 325 ГВтч, то к 2025 году их производство достигнет 800 ГВтч, а к 2030 году -1650 ГВтч.

Аналитики Rystad Energy еще более оптимистичны. Согласно их прогнозам, общемировой спрос на аккумуляторы вырастет с 580 ГВтч в 2021 г. до 9 тераватт-часов ТВтч в 2030 г. Главным драйвером роста станет автомобильная промышленность, основные компании которой планируют к 2030-2040 годам перейти на производство электрокаров. Еще треть роста спроса придется на возобновляемую энергетику.

Рассол лазоревого цвета

Такой рост, с одной стороны подталкивает добычу лития, но с другой – поднимает проблему о неравномерности распределения его запасов в мире.  

«Как ожидается, производство лития возрастет с 85 тыс. тонн в 2019 году до 145 тыс. тонн в 2030 году. При этом расчетные запасы лития в 2020 году примерно в 150 раз превышают добычу. В 2030 году их будет примерно в 100 раз больше. Таким образом, в ближайшие десятилетия дефицита лития не предвидится», - отмечает Р.Язами.

Крупнейшие месторождения лития расположены в соляном треугольнике Чили, Аргентины и Боливии. Именно здесь на данный момент добывается более половины объемов лития. Кроме того, отдельные месторождения разрабатываются в Китае и Австралии.

На сегодняшний день существуют два способа добычи лития. Первый – рудный способ предполагает извлечение этого металла из пегматитовых минералов, которые состоят из кварца, полевого шпата, слюды и других кристаллов. Ранее это был основной источник лития в мире.
Второй способ – «рассольный», предполагает выпаривание лития из солончаков в специальных, искусственно созданных, бассейнах размером с футбольное поле. В зависимости от концентрации рассолы переходят от белого до лазурного цвета. После выпаривания на солнце раствор хлорида лития и хлорида магния перевозится в цистернах на перерабатывающий завод, где литий отделяется в виде мелкой белой муки, после чего прессуется в брикеты, которые отправляют заказчикам.

Увеличение спроса на литий привело к усовершенствованию этого способа. Теперь рассолы не просто выпариваются. Насыщенные литием рассолы можно «обогащать» при помощи испарителя, требующего достаточно большого объема электроэнергии. Поэтому все чаще на солончаках Боливии и Чили используют солнечные электростанции. После достижения нужной концентрации гидроксида лития, его осаждают, добавляя карбонат натрия и гидроксид кальция. Этот процесс не очень дорогой, но занимает продолжительное время — от 18 до 24 месяцев.

Кроме того, на сегодняшний день ряд ученных предлагает добывать литий из рассолов при помощи металл-органических каркасных мембран. Однако пока этот метод находится в стадии проработки.

«Производство карбоната лития из рассола обходится значительно дешевле, чем производство из твердой породы. Самые большие запасы в рассолах обнаружены в Чили, Боливии, Аргентине и Китае. При этом рассол обещает больший потенциал добычи, чем твердые породы. В производстве эквивалента карбоната лития (LCE) лидирует Австралия, извлекающая металл из сподуменовых твердых пород», - поясняет эксперт.

Рост спроса на литий стимулировал поиск этих месторождений в других странах. В частности, начинаются разработки лития в Конго и России в рассолах Чаяндинского газоконденсатного месторождения.

Потребителям нужны гигафабрики

Между тем центры производства литий-ионных аккумуляторов, основных потребителей этого серебристого металла, находятся в Китае и США. «Китай является мировым лидером с 71% в 2020 году, 60% в 2025 году и 55% в 2030 году. Ожидается, что в 2030 году на Европу будет приходиться около 25%, а на США — около 10% потребления», - отмечает Р.Язами.

При этом производство литий-ионных аккумуляторов в среднесрочной перспективе будет расти быстрее, чем будут  запускаться новые проекты по добыче лития. По оценке Rystad Energy, реализация уже заявленных проектов позволит удовлетворить спрос на аккумуляторы лишь на 60%, даже несмотря на кратный рост инвестиций хранение энергии.

Таким образом, перед этим новым видом промышленности уже сейчас стоит острая необходимость в развитии принципиально новых и более масштабных проектов.

«Уже сейчас благодаря экспоненциальному расширению рынка литий-ионных батарей большая часть инвестиций направляется на строительство гигафабрик. Так, в Западной Европе в стадии разработки находится около 25 гигафабрик. В 2030 году Европа будет производить около 500 ГВтч», - отметил Р.Язами.

Технологии мощности

Еще одним направлением станет увеличение мощности и энергоемкости самих батарей.

«Сейчас в зависимости от химического состава и конструкции аккумуляторов плотность энергии литий-ионных аккумуляторов колеблется от 130 до 260 Втч/кг на уровне элементов и около 120-180 Втч/кг в больших системах хранения. Максимальный объем хранения энергии достигает 700Втч/л», - отмечает эксперт.

Но, по словам Р.Язами, уже ведутся исследования и разработки твердотельных литиевых батарей с более высокими характеристиками плотности энергии. Правда, пока коммерческие твердотельные литиевые батареи не доступны. Их массовое использование может начаться не раньше, чем через 20 лет.

Кроме того, сейчас на экспериментальном уровне прорабатываются варианты использования других материалов для систем накопления энергии. «Кремний используется в качестве усилителя накопления энергии анода, но в незначительных количествах из-за объемного расширения. Фосфор применяется в катоде в виде литий-железа-фосфата (ЛЖФ), энергетическая плотность которого ниже, чем у катодов на основе оксида литиевого переходного металла, например никель-марганец-кобальт (НМК). Однако же, ЛЖФ аккумуляторы допускают быструю зарядку, они безопаснее и служат дольше, чем НМК», - отметил Р.Язами.

Одновременно ученые прорабатывают варианты более эффективной работы батарей путем применения цифровых технологий. «Новые технологии в основном касаются систем управления батареями с элементами искусственного интеллекта (например, технологии сверхбыстрой зарядки), и технологий производства литий-ионных батарей (скорость производства, превышающая 200 частей на миллион)», - добавил эксперт.

Рост объемов использования литий-ионных батарей поднимает еще один немаловажный вопрос об их утилизации. Пока ученые предлагают частично перерабатывать и использовать полученные материалы для производства новых батарей.


Пресс-служба ассоциации "Глобальная энергия"

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Энергетическая безопасность
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Энергетическая безопасность:
Краткая справка о проблемах региона и Балтийской АЭС

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 5
Ответов: 1


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 9 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Серебристая точка роста (Всего: 0)
от Гость на 11/03/2022
Цитата:"производство лития возрастет с 85 тыс. тонн в 2019 году до 145 тыс. тонн в 2030 году."
Литий нужен для производства термоядерной взрывчатки: дейтерида лития. Если термоядерная бомба большая, годится природный литий. Если компактная - нужен изотоп литий-6, его в природном 7,5%. 
Добываемые 6000 тонн в год лития-6 более чем достаточны для военных нужд, если весь мировой литий через разделитель изотопов пропускать. 
Ни литий, ни дейтерий не являются лимитирующими стадиями. Ими для сверхдержав даже плутоний и уран-235 почти не являются. Ограничивающий фактор это средства доставки. Количество тонн "забрасываемой массы" баллистическими ракетами и другими менне ценными носителями. Например, все стратегические бомбардировщики Ту-95 и Ту-160 России хранятся на двух авиабазах, причём ядерные бомбы хранятся отдельно от самолётов. И самолёты быстро не взлетят. Противнику достаточно 2 ядерных заряда доставить чтоб стратегическую авиакомпоненту ядерной триады уничтожить. 


[ Ответить на это ]


Re: Серебристая точка роста (Всего: 0)
от Гость на 11/03/2022
Природный литий добывается в количестве 10 грамм в год на жителя планеты. Это показывает что цивилизация на самых ранних этапах развития. 10 грамм в год позволяют сделать аккумулятор для мобильного телефона каждому. Аккумуляторы для ноутбука - уже требуется годами накапливать литий. Аккумуляторы для электромобилей - только для владельцев бизнесов: для верхней части "среднего класса". 
Говорят, в предвоенном 2021 году в Россию ввезено 2200 электромобилей 'Тэсла', притом что весь рынок РФ был по числу штук 700 раз больше. 



[
Ответить на это ]


Re: Серебристая точка роста (Всего: 0)
от Гость на 12/03/2022
Как показал опыт испытаний "Кузькиной Матери (КМ)"  взрыв такой мощности на расстоянии 2-3 тыс. км от территории противника нанесет непоправимый ущерб всей электронной, электрифицированной и компьютеризированной инфраструктуре. 
Таким образом расположение КМ на дне Северного ледовитого океана вблизи побережья США не потребует применения авиации для доставки КМ.
 Аналогично и для Тихоокеанских и Атлантических районов для нейтрализации Японии и Европейских прибрежных стран.


[
Ответить на это ]


Re: Серебристая точка роста (Всего: 0)
от Гость на 12/03/2022
 
  • Минимальный уровень аккумуляции ВИЭ составляет 4 часа на номинальной мощности при суточном маневрировании мощностью установками фотовольтаики (1/6 от суточного потребления).
  • Бытовое потребление электроэнергии на душу населения в России составляет 1000 квтч/год, или ~3 квтч/сутки. Таким образом, минимальная емкость аккумуляторов составляет 0,5 квтч на человека. На всю Россию необходимо емкость аккумуляторов минимум 70 млн квтч (если солнце светит каждый день).
  • На планете Земля в средних широтах ежегодно бывает зима. В Москве количество солнечной энергии в декабре падает в 7 раз, можно считать, что до нуля. Таким образом, необходимо или иметь аккумулятор на 100+ суток, или в 7 раз больше солнечных панелей на зимний период.
  • Первый вариант сезонного маневрирования мощностью требует аккумулятор на ~100*3=300 квтч на каждого жителя, или в 600 раз больше, чем при суточном маневрировании. Это 42 000 млн квтч.
  • Второй вариант требует установки в 7 раз большей площади солнечных панелей, при той же самой емкости аккумуляторов.
  • Так как сегодня аккумуляторы составляют 2/3 от стоимости солнечной фермы, то второй вариант примерно в 200 раз дешевле.
  • Промышленное потребление электроэнергии в России в 7 раз больше бытового. Для суточного маневрирования необходимы аккумуляторы емкостью минимум 500 млн квтч.
  •  
  • На весь мир необходимо аккумулировать ежесуточно минимум 3500 млн квтч, если считать по среднему бытовому потреблению россиянина.   
  • Емкость аккумуляторов всего мира составляет 325 ГВтч, или 325 млн квтч. Это в 11 раз меньше минимального уровня.
  •  
  • Всего мирового запаса аккумуляторов не хватает для даже для промышленных потребностей России.
  • Если весь мир поднимется до уровня промышленного потребления электроэнергии России, то минимальный уровень емкости аккумуляторов нужно будет увеличить в 77 раз. Это будет уровень, когда ВИЭ может полностью заменить все остальные виды генерации электроэнергии.
 


[ Ответить на это ]


Re: Серебристая точка роста (Всего: 0)
от Гость на 12/03/2022
 
  • Для экономии урана, для экономии ресурса уранового топлива на современных АЭС, и самое главное для безопасности (при суточном маневрировании мощностью), требуется емкость на те же 4 часа в сутки (1/6 от суточной генерации). На каждый ГВтэ это 4 ГВтч или 4 млн квтч емкости аккумулятора.
  • Такой аккумулятор, кроме очень востребованного маневрирования мощностью АЭС, является идеальным аварийным источником питания на случай форс-мажора типа Фукусимы.
  • Если сравнивать дешевые варианты толерантного топлива (цирконий с покрытием из никеля, или с покрытием из никелевых сплавов) с аккумулятором на 4 ГВтч, то первое дает отсрочку водородного взрыва на 4-6 часов, а «сглаживающий» аккумулятор на 4-6 суток. Соответственно, толерантное топливо – это очень дешевый вариант на случай аварии с АЭС, а аккумулятор производит удорожание УМ АЭС на 15-20%. Закон - дешево и крайне опасно, дорого и безопасно, - в полной мере работает для АЭС.
  • Экономический эффект от использования аккумуляторов на Фукусиме дает выгоду: $6 миллиардов против 200$. Если бы на Фукусиме были установлены резервные аккумуляторы на 24 ГВтч, то это обошлось бы Японии в 6 млрд, а мнимая экономия на безопасности обошлась 200 млрд, и цифра продолжает расти.
  • Переход на безопасные АЭС с мощным аккумулятором, при мировом парке АЭС 400 ГВтэ, требуется минимум 1600 ТВтч аккумуляторов, то есть в 5 раз больше всех нынешних мировых ресурсов аккумуляторов.
  • Дементий Башкиров
 


[
Ответить на это ]


Re: Серебристая точка роста (Всего: 0)
от Гость на 13/03/2022
Цитата: " На планете Земля в средних широтах ежегодно бывает зима. В Москве количество солнечной энергии в декабре падает в 7 раз, можно считать, что до нуля. Таким образом, необходимо или иметь аккумулятор на 100+ суток, или в 7 раз больше солнечных панелей на зимний период."
Ни серийные ветряки работающие в США и ЕС, ни солнечные батареи - не булут работать в климате России. 
Страны Запада сделали ветряки и солнечные батареи для своего климата. В случае России ветер есть только на берегу Северного Ледовитого океана, там в радиусе 2000 километров нет потребителей. Потребуются самые высоковольтные ЛЭП, трансформаторные подстанции и все равно потери в нагрев проводов ЛЭП будут выше 30%  Сорта масел, а возможно и  стальные сплавы для минус 50 Цельсия потребуются другие. Работа по адаптации ветряков к климату РФ - не начиналась, а Западу она и не нужна. Они сделали для себя под свой климат. Прямое копирование для климата РФ не работает.
По солнечным батареям.Зимой в РФ не только Солнце низко над горизонтом. Сверх того: регулярно снег падает, метр за сезон. Будете чистить от снега и льда - поломаете солнечные батареи. Их материал становится хрупким при отрицательных температурах. Улицы-то в городах должным образом не чистятся. 
Формально, если покрыть всю РФ солнечной батареей а тёмное время суток и погоду компенсировать аккумулятором - среднегодовая мощность в 1000 раз большей нынешней электроэнергетики РФ. Реально же простое копирование солнечных батарей США и ЕС не позволит создать в России действующую систему. 
Они делали для себя, для своего жаркого климата. Там близко к экватору Солнце светит ярко, снег убирать не нужно с крыш покрытых солнечными батареями, нет низких температур при которых материал батарей охрупчивается. Просто взять и скопировать в Россию эти технические решения не получится. 



[ Ответить на это ]


Re: Серебристая точка роста (Всего: 0)
от Гость на 13/03/2022
  • Вывод Россия сделала много столетий назад. Дрова без адьтернативны на наших просторах.
  • Нубук и телевизор реально запитать от панели. Белье постирать, посуду помыть, холодильник летом включить, дорого но можно. Но когда нужно отапливать строение, хотя-бы размером с баню, кроме дров ничего нет.
  • Дементий Башкиров 


[ Ответить на это ]


Re: Серебристая точка роста (Всего: 0)
от Гость на 13/03/2022
Дрова безадьтернативны на наших просторах. И торф. Торфа прибыль за год раз в 8 больше, чем древесины. И газогенератор с ДВС, для электричества... Но не дадут - ибо это бизнес для дядьки-фермера. Но только дядька разбогатеет - сразу бунтовать начнет. А оно фюреру 4-го рейха надо? Он уже махали белыми ленточками 10 лет назад


[
Ответить на это ]


Re: Серебристая точка роста (Всего: 0)
от Гость на 13/03/2022
Цитата: " Как показал опыт испытаний "Кузькиной Матери (КМ)"  взрыв такой мощности на расстоянии 2-3 тыс. км от территории противника нанесет непоправимый ущерб всей электронной, электрифицированной и компьютеризированной инфраструктуре. 
Таким образом расположение КМ на дне Северного ледовитого океана не потребует применения авиации для доставки КМ." 

Клевета, ложные сведения: на самом деле нет таких военных возможностей. 

Испытание 57 Мт в 1961 году прервало радиосвязь на 40 минут ионизацией атмосферы. Причём высота подрыва была 4500 метров: половина всей массы атмосферы Земли ниже этой отметки. Там до космоса слой воздуха эквивалентен 5 метрам воды.

При подводном взрыве электромагнитный импульс незначительный, и высота подъёма облака водяного пара окажется гораздо меньше: километров 20 вместо 70 при атмосферном подрыве. Кроме того: вся военная техника испытывается на стойкость к электромагнитному импульсу ядерного взрыва.

Цитата: "
Аналогично и для Тихоокеанских и Атлантических районов для нейтрализации Японии и Европейских прибрежных стран." 

В 1970-е, 50 лет назад, СССР подписался под запретом размещения ядерного оружия на дне морей и океанов: ибо понял что проиграет если начнёт играть на этом поле. Проект "СКИФ" был отменён. 
Сейчас Россия имеет всего 7 штук глубоководных подводных лодок, часть из них неисправны. В том числе легендарный "Лошарик" не отремонтирован. НАТО контролирует все перемещения АПЛ РФ: как со спутников, так и акустическими буями сеть которых размещена во всех океанах. Обнаружат сразу: что и куда поставлено. После чего изделия ликвидируют. Возможно даже, что признают за собой моральное право поставить свои донные мины напротив российских городов, если посчитают нужным.  





[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.06 секунды
Рейтинг@Mail.ru