Технологический путь для замены гибридных автомобилей и автомобилей с двигателями внутреннего сгорания на полностью электрические транспортные средства (BEV)
В нашем предыдущем блоге мы обсуждали прогресс в разработке и прогнозы на будущее для основных зарубежных производителей гибридных автомобилей. Сегодня мы обсуждаем переход от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (работающих на топливе) к подключаемым гибридным электромобилям (P).Вместеи в конечном итоге к электромобилям на аккумуляторных батареях (ЭМБ). Эти изменения обусловлены сочетанием технологических достижений, политических требований, снижения затрат и масштабирования инфраструктуры. В глобальном масштабе и в Китае этот путь следует стратегии «моста»: гибриды (подключаемые гибриды и не подключаемые гибриды) служат промежуточным этапом для сокращения выбросов и упрощения требований к инфраструктуре, в то время как ЭМБ представляют собой долгосрочную цель достижения нулевых выбросов. Ключевыми факторами являются снижение стоимости батарей (с ~132 долл./кВт·ч в 2022 году до прогнозируемых 60 долл./кВт·ч к 2034 году), повышение плотности энергии (например, за счет литий-железо-фосфатных или LFP-химических соединений) и интеграция в экосистему (например, технология «автомобиль-сеть»).
Китай лидирует в этом сдвиге благодаря агрессивной государственной политике, проводимой с середины 2000-х годов, рассматривая электромобили как «скачок» в развитии технологий, позволяющий обойти доминирование автомобилей с двигателями внутреннего сгорания в Японии и Европе. В глобальном масштабе внедрение неравномерно: Норвегия и Европа являются лидерами в этом отношении, в то время как США отстают из-за неопределенности в политике. Ниже я излагаю технологическую дорожную карту и ключевые этапы, опираясь на рыночные данные и прогнозы.
Технологическая дорожная карта
Этот путь можно разделить на три этапа:
- Фонд (инновации в области аккумуляторов и трансмиссий),
- Интеграция (инфраструктура и программное обеспечение),
- Доминирование (масштабирование и оптимизация).
Это относится как к Китаю, так и к глобальному контексту, при этом Китай ускоряет темпы развития благодаря вертикальной интеграции (например, на его долю приходится 75% всех научных работ по исследованиям и разработкам в области аккумуляторных батарей в мире в период с 2020 по 2024 год).
| Фаза | Ключевые технологии и разработки | Достижения, специфичные для Китая | Глобальный контекст |
| Фундамент (2010-е – 2025 годы) Аккумулятор и трансмиссия | Литий-ионные батареи доминируют (с химическим составом NMC/LFP); их стоимость снизилась на 89% (2010-2021 гг.). Запас хода электромобиля увеличивается с менее чем 200 км до более чем 400 км. - Гибридный мост с запасом хода на электротяге ~50-100 км. | - Литий-железо-фосфатные (более безопасные и дешевые) батареи достигли 30% мировой доли; BYD/CATL лидируют в производстве. - Пилотные проекты с использованием натрий-ионных аккумуляторов для бюджетных электромобилей (модели стоимостью менее 10 000 долларов). | - NCA/NMC фокусируются на территории США/Европы для повышения плотности населения. - Твердотельные батареи (ТНБ) в лабораторном масштабе (уровень технологической готовности 3-4). |
| Интеграция (2025-2035) Инфраструктура и программное обеспечение | - Станции быстрой зарядки (350 кВт+) и замены аккумуляторов масштабируемы. - Программно-определяемые транспортные средства (SDV) с обновлениями по беспроводной сети (OTA) для повышения эффективности. - Технология V2G для обеспечения стабильности сети; искусственный интеллект для прогнозирующего технического обслуживания. | — Более 18 миллионов зарядных портов к 2025 году; система замены батарей (NIO) для заправки менее чем за 5 минут. - Huawei/Xiaomi интегрируют системы помощи водителю (ADAS) и караоке в электромобили. | - ЕС и США стремятся к тому, чтобы к 2030 году на каждые 10 электромобилей приходилось 1 зарядное устройство. - Коммерциализация SSB (первые автомобили 2025-2027 гг.). |
| Доминирование (2035+) Масштабирование и оптимизация | -SSB-батареи обеспечивают дальность хода более 800 км при 10-минутной зарядке. — Переработка/повторное использование для экономики замкнутого цикла; химические процессы с высокой эффективностью использования минералов (например, ионы натрия). - Электрификация автопарка (грузовиков/автобусов) с использованием модульных платформ. | — Более 80% продаж приходится на электромобили; электромобили с увеличенным запасом хода (PHEV) постепенно вытесняются полностью электрическими автомобилями. - Доминирование в экспорте (69% мировых электромобилей будут производиться в Китае к 2024 году). | - Продажи электромобилей составляют более 80%; гибридов — менее 10%. - Глобальное равенство автопарков (к 2040 году количество электромобилей превзойдет количество автомобилей с двигателями внутреннего сгорания). |
Ключевые временные узлы для замены
Замена измеряется долей новых продаж (более быстрый переход) и объемом автопарка (более медленный переход, поскольку срок службы автомобилей с ДВС составляет более 15 лет). Данные объединяют сценарии IEA STEPS/APS, BloombergNEF и прогнозы S&P Global. Китай достигает этих показателей на 5-10 лет раньше среднемировых показателей благодаря субсидиям (например, льготы в размере 20 000 юаней) и обязательным требованиям (20% новых электромобилей к 2025 году).
Глобальная хронология:
- 2025 год: продажи электромобилей и подключаемых гибридов достигнут 25% от общего объема продаж новых автомобилей (22 млн единиц); гибриды достигнут пика как переходная технология. Доля автомобилей с двигателями внутреннего сгорания по-прежнему превысит 70%; стоимость батарей около 80 долларов за кВт⋅ч позволит достичь ценового паритета в Европе и Норвегии.
- 2030 год: доля электромобилей и подключаемых гибридов составит 40-55% продаж (43-60 млн единиц); электромобили составят ~81% от общего числа электромобилей (25 млн единиц). Гибриды — ~20-30%; автомобили с двигателями внутреннего сгорания —
- 2035 год: Электромобили + Подключаемые гибриды >70% продаж; Электромобили доминируют (>60%). Гибриды
- 2040+: Электромобили >80% продаж/автопарка; гибриды
Хронология развития Китая (NEV = BEV + PHEV + FCEV):
- 2025 год: на электромобили приходится более 50% новых продаж (они обгоняют автомобили с двигателями внутреннего сгорания); на электромобили приходится 60% электромобилей, на подключаемые гибриды — 40%. Электромобили дешевле автомобилей с двигателями внутреннего сгорания; гибриды набирают популярность, но электромобили лидируют благодаря доступности литий-железо-фосфатных аккумуляторов.
- 2030 год: доля электромобилей в продажах составит 56-80%; доля электромобилей превысит 50% от общего числа электромобилей (доля автомобилей с ДВС в автопарке сократится с 70% до 41%). Доля подключаемых гибридов достигнет пика в ~30-40%, затем снизится; доля электромобилей в автопарке превзойдёт долю автомобилей с ДВС (2033 год). Стандарты экономии топлива (в среднем 3,3 л/100 км для всего автопарка) приведут к поэтапному выводу гибридных автомобилей из эксплуатации.
- 2035 год: Электромобили >90% продаж; Электромобили 70%+ от общего числа электромобилей. Гибриды
- 2040+: Почти 100% доминирование электромобилей; гибриды/двигатели внутреннего сгорания занимают второстепенное место (например, в сельских автопарках).
Ключевые факторы и проблемы
- Факторы, способствующие внедрению: Инновации в области аккумуляторных батарей (80% производства элементов питания в Китае) и политика (например, мандат Китая на двойной кредит, запрет ЕС на двигатели внутреннего сгорания к 2035 году) ускоряют внедрение электромобилей. Совокупная стоимость владения электромобилями уже ниже, чем у автомобилей с двигателями внутреннего сгорания в Китае/Европе; глобальное равенство к 2026-2028 годам.
- Проблемы: Гибридные автомобили дольше остаются востребованными в США/Китае (например, электромобили с низким энергопотреблением вызывают опасения по поводу запаса хода); пробелы в инфраструктуре (к 2030 году в мире необходимо увеличить производство зарядных устройств в 9 раз); проблемы с поставками полезных ископаемых (Китай контролирует 60% переработки лития).
- Китай против мира: экосистема Китая (например, комплексная интеграция BYD) позволяет масштабировать производство электромобилей в 2-3 раза быстрее, что способствует экспорту на развивающиеся рынки. В глобальном масштабе гибридные автомобили задерживают полное доминирование электромобилей на 5 лет на более медленных рынках, таких как США.
Заключение:
Этот сценарий предполагает, что электромобили станут конечной целью, а гибриды — переходным этапом на 10-15 лет. Прогнозы основаны на предположении о сохранении государственной поддержки; изменения в политике (например, сокращение субсидий в США) могут отложить внедрение на 2-5 лет.
Конкретные пункты:
- В Европе и Северной Америке наблюдается нехватка электроэнергии в сельских и отдаленных районах.
- Американские покупатели отдают предпочтение большим внедорожникам и пикапам, поэтому для удовлетворения такого спроса электромобили требуют значительных затрат.
- Япония и страны АСЕАН по-прежнему сильно зависят от гибридных электромобилей, переход на них происходит медленно.
- Геополитические факторы оказывают ключевое влияние на риски в цепочке поставок сырья для аккумуляторов (лития, кобальта, никеля).