Światowy popyt na akumulatory litowo-jonowe w 2030 r. wyniesie 2,6 TWh. To oznacza niemal dziesięciokrotny wzrost w stosunku do 2021 r. – szacuje Bloomberg New Energy Finance. Europa będzie miała w tym swój udział. Jak prognozuje Transport & Environment, zapotrzebowanie na baterie na Starym Kontynencie w 2025 r. wyniesie ok. 300 GWh, w 2030 – 700 GWh, a w 2035 r. – ponad 1300 GWh.
To szansa dla Polski na dalsze zwiększanie produkcji baterii oraz utrzymanie pozycji czołowego gracza. Sprzyjać temu będzie to, że w sektorze elektromobilności dąży się do skracania łańcuchów dostaw i budowy lokalnego, zrównoważonego rynku.
Warunki i zachęty
W 2016 r. rozpoczęła się budowa fabryki LG Energy Solution pod Wrocławiem, która obecnie jest największą zrealizowaną inwestycją produkcyjną w Polsce. Doprowadziła do napływu kolejnych tego typu projektów. Fabryki baterii znajdują się również w Jaworze (Mercedes-Benz Group), Gdańsku (Northvolt), Gliwicach (BMZ), Pruszkowie (Impact Clean Power Technology). Poza tym Polsce udało się przyciągnąć również głównych graczy z niemal całego łańcucha wartości elektromobilności. Umicore produkuje materiały katodowe, a spółki z grupy SK wytwarzają separatory do baterii oraz zaawansowane folie miedziane. To sprawiło, że Polska z importera przekształciła się w 2018 r. w eksportera baterii.
– W 2022 r. wartość eksportu w tym segmencie wyniosła ponad 9 mld euro w skali globalnej. To oznacza wzrost o ponad 23 proc. w porównaniu z rokiem poprzednim i aż o ponad 600 proc. w zestawieniu z rokiem 2018 – mówi Marcin Fabianowicz, dyrektor departamentu inwestycji Polskiej Agencji Inwestycji i Handlu, oraz zaznacza, że do przyciągnięcia producentów baterii do naszego kraju przyczyniły się warunki do inwestowania, świetnie wykształcona kadra, programy zachęt oraz wsparcie.
/>
– Obecnie jest wiele firm, które szukają lokalizacji dla swoich inwestycji, Polska jest wysoko w ich rankingach. Ze względu na tajemnicę nie możemy zdradzić więcej szczegółów. Kolejnych inwestorów przyciągają m.in. nowe instrumenty pomocowe, które w szybkim tempie wprowadzamy dzięki otwartemu dialogowi z perspektywicznymi branżami. Przykładem takich rozwiązań są choćby programy oparte na TCTF (Temporary Crisis and Transition Framework – red.) czy Chips Act, należy tutaj pamiętać, że elektromobilność nie istnieje bez cyfryzacji – dodaje Marcin Fabianowicz i zaznacza, że Polska ma niemal wszystko, co jest niezbędne do osiągania kolejnych sukcesów na tym polu.
Co jest problemem
Eksperci wskazują, że istniejące fabryki pomagają w podejmowaniu decyzji o lokalizowaniu innych inwestycji. Duży potencjał ma zwłaszcza gałąź recyclingu baterii, która będzie szybko rosła. Choć w wielu zestawieniach Polska zajmuje drugie miejsce po Chinach, to przespaliśmy czas walki o pozycję lidera, którymi w regionie staną się Węgry i Niemcy. PAIH w swoim tegorocznym raporcie „Elektromobilność kluczem do rozwoju gospodarczego Polski” przyznaje, że większość nowych mocy produkcyjnych, mimo zalet regionu Europy Środkowo-Wschodniej, ma powstać w Niemczech. Tym samym kraj ten może wyprzedzić w 2024 r. Polskę pod względem mocy produkcyjnych w branży akumulatorów – o ile zapowiadane inwestycje zostaną zrealizowane. O lokalizacji fabryk ogniw bateryjnych w Niemczech decyduje bliskość zakładów produkcji samochodów, niska cena energii elektrycznej i niski ślad węglowy produkcji. Tym samym kraje Europy Środkowo-Wschodniej, jeśli nie zmienią miksu energetycznego na mniej emisyjny, to stracą szansę na nowe inwestycje kosztem państw Europy Zachodniej.
Polska może zawalczyć o dalszy rozwój sektora. Szczególnie że, jak zauważa PSPA w swoim raporcie „Polskie akumulatory litowo-jonowe napędzają Europę. Potencjał sektora bateryjnego w Polsce i regionie CE”, branża produkcji akumulatorów litowo-jonowych jest znaczącą częścią szerszego ekosystemu, sektora nowej mobilności i powiązanych z nim gałęzi przemysłu, które łącznie wywierają istotny wpływ na gospodarkę. Cały ten łańcuch wartości, w którego skład wchodzą między innymi odnawialne źródła energii i prace badawczo-rozwojowe, może do roku 2025 wygenerować aż 1,63 proc. polskiego PKB, a do roku 2030 osiągnąć nawet 2,03 proc.
Poza tym, jak zaznaczają eksperci, elektromobilność w sektorze automotive to obszar gospodarki o dużym potencjale rozwoju, tworzący dobrze płatne miejsca pracy. Jak wynika z przywołanego raportu PSPA, zatrudnienie w łańcuchu wartości baterii wzrośnie do 10 mln miejsc pracy w 2030 r., z czego ponad połowa przypadnie na kraje rozwijające się. Wskazano w nim również, że Komisja Europejska szacuje, że do 2025 r. powstanie nawet do 4 mln nowych miejsc pracy.
Globalna rywalizacja
Jak zauważają eksperci PSPA, rozwój europejskiego przemysłu bateryjnego jest zagrożony z powodu wydarzeń geopolitycznych i nadmiernego uzależnienia od Azji, co skutkuje zakłóceniami w łańcuchu dostaw. Rosnące koszty energii elektrycznej w UE powodują wzrost kosztów operacyjnych (OPEX). W wielu innych częściach świata wprowadza się krajowe programy wsparcia, takie jak np. amerykański Inflation Reduction Act (IRA). Podobne działania podjęto m.in. w Kanadzie, Japonii i Korei Południowej. Prowadzi to do wstrzymania inwestycji w UE lub przenoszenia ich do innych regionów. Co więcej, niepewność związana z unijnym lub krajowym wsparciem finansowym opóźnia inwestycje w unijny łańcuch wartości sektora bateryjnego, ponieważ nie są one w stanie dorównać atrakcyjnym rozwiązaniom dotyczącym CAPEX i OPEX oferowanym przez USA. Unijne i krajowe procedury udzielania pozwoleń przemysłowych nie są tak szybkie i przejrzyste jak w innych gospodarkach światowych, w tym USA, co zwiększa ryzyko i opóźnienia w inwestycjach oraz realizacji projektów. Trzeba więc zadbać o rozwój konkurencyjności, kompetencji i zeroemisyjnego łańcucha dostaw.
Marcin Fabianowicz przyznaje, że konkurencja o projekty inwestycyjne gwałtowanie rośnie. Dlatego też determinacja rządu w realizacji stabilnej i ambitnej polityki wsparcia inwestycji z uwzględnieniem komponentów energetycznych i cyfrowych będzie kluczowa w najbliższych latach.
– W ostatnim czasie przygotowaliśmy programy będące odpowiedzią na Inflation Reduction Act i pozwalające zachować nam konkurencyjność na światowym ryku. Mamy zespół świetnych specjalistów, którzy odpowiadali za przyciągnięcie oraz realizacje ogromnych i skomplikowanych projektów inwestycyjnych w kluczowych z punktu widzenia kraju i EU branżach. Mamy także ponadsektorowe porozumienie w zakresie realizacji strategicznych projektów. Pracujemy również nad nowymi rozwiązaniami w zakresie zapewnienia optymalnych dla największych inwestycji warunków dostaw energii elektrycznej – dodaje przedstawiciel PAIH.
W całej układance ma też znaczenie przyspieszenie tempa elektryfikacji transportu. To pozytywnie wpłynie na popyt na baterie w UE. Patrząc z innej strony, zawrotne tempo zmian w branży elektromobilności stanowi też wyzwanie. Szybki rozwój technologii może sprawić, że wcześniej wdrożone rozwiązania staną się przestarzałe. Dlatego trzeba być nie tylko konsekwentnym w działaniu, ale także elastycznym.
– W Europie ogłoszono prawie 50 projektów wdrożeniowych, które do 2030 r. przyczynią się do dostarczenia ogniw o łącznej mocy do 1800 GWh. Nowe inwestycje w istniejące już fabryki planowane są w regionie CEE (w takich krajach jak Polska, Słowacja, Węgry, Czechy, Łotwa i Serbia). LG Energy Solution Wrocław w Biskupicach Podgórnych, największe w Europie centrum produkcji akumulatorów do samochodów elektrycznych, dysponuje obecnie 86 GWh mocy produkcyjnej, a wkrótce osiągnie 115 GWh. Aby utrzymać wiodącą pozycję Polski w światowym rankingu, do 2027 r. konieczne jest jednak podwojenie mocy produkcyjnych – powinny przekroczyć 200 GWh – mówi Aleksander Rajch, dyrektor ds. relacji zewnętrznych PSPA.
_______________________________________________
Przyszłość baterii w autach elektrycznych
/>
Obecnie koszt akumulatora wysokonapięciowego (battery pack) w samochodzie elektrycznym (EV) to około 7–12 tys. dol. Nic więc dziwnego, że optymalizacja baterii stała się przedmiotem zainteresowania producentów samochodowych. Z jednej strony można ulepszać wydajność ogniw, z drugiej – usprawniać integrację ogniw w packu, z trzeciej zaś usprawniać system kontroli baterii (BMS).
W zakresie integracji producenci powoli odchodzą od standardowego modułowego designu w stronę bezmodułowych packów lub – tak jak Tesla, BYD i Leapmotor – proponują bezpośrednie wbudowanie ogniw w platformę samochodu, gdzie pack staje się strukturalną częścią samochodu. Takie podejście stwarza pewne problemy, ale umożliwia bardziej efektywne użycie ograniczonej przestrzeni.
Ogromne nakłady finansowe są przeznaczane na rozwój bardziej optymalnych ogniw. Oczekiwania są takie, aby zapewniały wysoką wartość energetyczną, co zwiększy zasięg samochodu, i najlepiej, by umożliwiały również szybkie ładowanie. To konfliktujące wymagania z perspektywy projektowania baterii.
Prognozy Faraday Institute i Fraunhofer z bieżącego roku są zgodne, że ogniwa Li-ion będą dominującą technologią w pojazdach elektrycznych do lat 2038–2040. Niemniej jednak od 2030 r. oczekuje się stopniowego wzrostu udziału nowej generacji ogniw.
Jedną z technologii, o której jest głośno, są baterie solid-state, czyli ze stałym (lub półstałym) elektrolitem. W teorii baterie solid-state to przełom, na który czekamy. Oferują one dużo wyższą niż obecne ogniwa gęstość energetyczną, bo aż 500 Wh/kg (watogodzin na kilogram) i mają potencjał szybkiego ładowania. Niestety, na ten moment nie ma producenta, który byłby gotowy do komercjalizacji swojego rozwiązania, a na samym początku nie byłaby też możliwa produkcja na dużą skalę. To sprawia, że kiedy baterie solid-state w końcu pojawią się na rynku (prawdopodobnie między 2027 a 2030 r.), będą droższe niż obecne ogniwa Li-ion. To oznacza, że ich stosowanie w pojazdach elektrycznych będzie postępować stopniowo, w miarę dojrzewania i obniżania kosztów technologii. Dodatkowo, z perspektywy łańcucha dostaw, bateria solid-state nadal opiera się na podobnych materiałach katod, czyli LFP, NMC, NCA, LMNO, a to potencjalny problem dla Europy, bo uzależnia dostępność ogniw od możliwości importu.
Z tej perspektywy ciekawym rozwiązaniem jest bateria sodowa (Na-ion), która stanowi potencjalną alternatywę dla LFP, o niskim koszcie, ze względu na powszechną dostępność sodu i całkowity brak litu, kobaltu, niklu. Kolejnym atutem jest to, że ogniwa Na-ion są mało wrażliwe na niskie temperatury, zachowują 90 proc. swojej wydajności nawet przy -20oC oraz są w stanie zaoferować możliwość szybkiego ładowania. Na ten moment CATL, Faradion i Northvolt mają w swoim portfolio jedne z najbardziej praktycznych patentów, oferując gęstość energetyczną na poziomie 160 Wh/kg. To za mało jak na zastosowanie w EV, ale według firmy CATL (Contemporary Amperex Technology) następna generacja baterii sodowych powinna umożliwić gęstość energetyczną na poziomie 200 Wh/kg.
Równocześnie trwają prace nad baterią litowo-siarkową i anodą krzemową. Jednak perspektywa ich komercyjnego opracowania jest bardziej odległa i wymaga dalszych badań. W dalszym ciągu trwają też prace nad optymalizacją NMC i LFP. W przypadku NMC prowadzone są badania mające na celu zwiększenie zawartości niklu (~90%) w katodzie oraz zwiększenie zawartości krzemu w anodzie, a w przypadku LFP poprzez dodanie manganu (LMFP).
Co prawda Polska jest obecnie jednym z liderów produkcji i eksportu części i podzespołów przemysłu samochodowego, jednak nie wiąże się to ze znaczącą, własną działalnością badawczo-rozwojową (R&D) na rzecz motoryzacji. Bez tego nie ma mowy o zbudowaniu krajowych kompetencji w tym obszarze, co uzależnia nas od rozwiązań finansowanych przez podmioty zagraniczne z wszystkimi tego konsekwencjami.
Spośród organizacji działających z powodzeniem na styku przemysłu i nauki można wymienić Sieć Badawczą Łukasiewicz. Jakkolwiek jest to świetna inicjatywa i dobry zespół badawczy, to jednak zdecydowanie za mało, aby zapewnić Polsce odpowiedni poziom R&D na arenie międzynarodowej. Tu jest niezbędne zaangażowanie na poziomie rządowym wzorem innych krajów. Przykładem mogą być centra badawcze Energy Innovation Centre (Wielka Brytania), IFPN & CRNS (Francja), Electric Mobility Europe (Niemcy), Electromobility research centre (Belgia). Są to oczywiście przedsięwzięcia wymagające olbrzymich nakładów finansowych, skorelowane ze strategią i z polityką energetyczną tych krajów, strategią badań i rozwoju, a także planowaniem niezbędnych reform w szkolnictwie – zwłaszcza w uczelniach technicznych. Ale tylko w ten sposób można wykształcić specjalistyczną kadrę, która nadąży za dynamiką zmian w technologii.
Kolejny problem to utrzymanie takiej kadry. Specjaliści wysokiej klasy muszą widzieć perspektywy rozwoju i rezultaty komercjalizacji wyników działalności. W ten sposób buduje się własność intelektualną, a także zwiększa niezależność strategiczną i technologiczną kraju. Nie ulega wątpliwości, że współpraca przemysłu z uczelniami jest kluczem do sukcesu, ale wymaga to wieloletniej strategii finansowania działalności R&D na poziomie rządowym, zwłaszcza na etapie początkowych inwestycji.
Aby Polska mogła zająć miejsce wśród krajów rozwijających działalność R&D w branży motoryzacyjnej, konieczne jest, aby rząd podjął aktywny udział w opracowaniu wieloletniej strategii elektromobilności, ale także strategii energetycznej, oraz jej finansowania. Mowa tutaj o pomocy finansowej dla działań R&D zarówno komercyjnych, jak i niekomercyjnych oraz stałej stymulacji wzrostu kwalifikacji pracowników.
Autorka ma stopień doktora nauk technicznych Uniwersytetu Oxfordzkiego
Partner dodatku:
/>