Как ИИ и аналитика трансформируют аккумуляторные системы масштаба электросети

В этом выпуске CTRL+Listen Podcast ведущий Джеймс Свитлав беседует с Леннартом Хинрихсом, исполнительным вице-президентом и генеральным менеджером по региону Americas в TWAICE, о стремительно развивающемся мире систем накопления энергии на аккумуляторах (BESS). Леннарт объясняет всё: от основ типов литий-ионных батарей и применения в масштабах энергосети до «утиных кривых» Калифорнии, сложностей с определением состояния заряда и того, как облачная аналитическая платформа TWAICE помогает операторам максимизировать производительность, предотвращать отказы и избегать дорогостоящих штрафов со стороны энергосети.

В разговоре подробно рассматриваются деградация батарей, выявление дисбаланса, профилактическое обслуживание и роль машинного обучения в извлечении практически полезных выводов из огромных массивов данных. Леннарт также делится своим взглядом на то, как спрос со стороны дата-центров, стимулируемый ИИ, меняет энергетическую инфраструктуру, каково текущее состояние global battery supply chain, влияние тарифов и почему сочетание солнечной генерации с накопителями может быть самым практичным путем к стабильности энергосети. Независимо от того, работаете ли вы в энергетике или просто интересуетесь аккумуляторами, этот выпуск наполнен практическими инсайтами.

Материалы к этому выпуску:

• Узнайте больше о TWAICE
• Связаться с Леннартом

Послушать выпуск

Смотреть выпуск

Ключевые выводы

• Аккумуляторные системы накопления энергии промышленного масштаба (BESS) становятся критически важными для стабильности энергосети. Крупные системы накопления энергии на аккумуляторах, подключенные перед счетчиком, играют ключевую роль в балансировке генерации из возобновляемых источников, управлении «утиной кривой», реакции на колебания в сети за миллисекунды и предотвращении отключений, особенно по мере ускорения внедрения солнечной энергетики и роста спроса со стороны дата-центров, обусловленного ИИ.
• Эффективность батарей зависит не только от аппаратной части, но и от данных. Литий-ионные BESS генерируют огромные объемы данных, но реальная ценность появляется благодаря продвинутой аналитике, которая превращает сырые сигналы в практически применимые выводы — точную оценку состояния заряда, выявление дисбаланса, отслеживание деградации и раннее обнаружение неисправностей — чтобы предотвращать снижение производительности, штрафы и риски для безопасности.
• Деградация и дисбаланс — скрытые экономические риски. Со временем батареи деградируют неравномерно, что приводит к дисбалансу заряда, снижению полезной емкости и доступной мощности. Без проактивного мониторинга операторы могут не выполнить обязательства перед энергосетью и понести значительные финансовые потери. Умная аналитика позволяет организовать профилактическое обслуживание, планировать наращивание емкости и оптимизировать работу с точки зрения выручки.
• LFP-батареи и солнечная генерация в сочетании с накопителями — главные победители в ближайшей перспективе. Литий-железо-фосфатные (LFP) батареи стали доминирующей химией для сетевых накопителей благодаря безопасности, долговечности и преимуществам в цепочке поставок. Несмотря на ажиотаж вокруг альтернативных химических составов, постепенные улучшения LFP в сочетании с солнечной генерацией и накопителями сегодня являются самым быстрым и практичным путем к надежной и масштабируемой инфраструктуре чистой энергии.

Расшифровка

James Sweetlove: Всем привет, это Джеймс из подкаста CTRL+ Listen, который выходит при поддержке Octopart. Сегодня у меня в гостях Леннарт Хинрихс. Он исполнительный вице-президент и генеральный менеджер по региону Americas в Twaice. Большое спасибо, что пришли к нам. Очень рады вас видеть.

Lennart Hinrichs: Очень рад быть здесь, Джеймс, и с нетерпением жду возможности немного поговорить сегодня об аккумуляторах.

James Sweetlove: Да, я тоже. Мне здесь многому хочется научиться. Тема, безусловно, очень интересная. Для начала, не могли бы вы немного рассказать о себе и своем опыте?

Lennart Hinrichs: Конечно. В отличие от большинства сотрудников Twaice, я не инженер по образованию. Я начал карьеру в консалтинге и в 2017 году познакомился с двумя чрезвычайно талантливыми инженерами, которые рассказывали мне невероятную историю об оптимизации аккумуляторов. В тот момент я, честно говоря, думал о батарее в своей машине: неужели ей действительно нужна замена, этой маленькой стартерной батарее? Но, конечно, они говорили об электромобилях, и к тому времени уже начали университетские исследования по оптимизации и пониманию деградации батарей. Тогда я присоединился к Twaice на этапе основания компании, то есть был частью расширенной команды основателей. С тех пор я занимал в компании разные должности, в основном выстраивая коммерческое направление Twaice. А с 2024 года я отвечаю за наш бизнес в регионе Americas. То есть за всё здесь: продажи, маркетинг и сопровождение после продажи, а также за работу с клиентами, чтобы их аккумуляторы работали эффективно и безопасно.

James Sweetlove: Отлично. Тогда расскажите немного о самой Twaice.

Lennart Hinrichs: Да, конечно. Я уже немного упомянул об этом. Штефан и Михаэль начали свои исследования аккумуляторов в 2014 году. Вообще, первое, что они сделали, — разработали стационарную батарею с феноменальной емкостью, кажется, 200 киловатт-часов. По сегодняшним меркам это, конечно, очень и очень мало, но это уже был LFP-накопитель. Они изучали эту тему и исследовали идею накопителей «второй жизни». А если вы занимаетесь такими накопителями, то один момент становится исключительно важным: понимание фактического состояния батареи. Насколько она хороша? Как заставить ее работать в соответствии с нужными стандартами? Для этого они разработали программное обеспечение, которое мы сейчас называем battery analytics — облачную оценку состояния батарей, — и именно это в 2018 году стало основой Twaice.

По сути, мы берем любые данные из battery energy storage system, то есть из крупных аккумуляторных систем накопления энергии сетевого масштаба, — от данных по ячейкам до любых данных по трансформаторам и PCS, — переносим их в облако, обрабатываем и делаем пригодными для практического использования. Затем это доступно в виде различных решений для оптимизации работы накопителей, то есть их доступности, объема энергии для арбитража или оказания вспомогательных услуг, а также для того, чтобы любые дефекты системы выявлялись задолго до того, как они приведут к проблемам с обслуживанием или, в худшем случае, к угрозам безопасности.

Думаю, многие видели сообщения о пожарах. Но я хочу подчеркнуть, что это происходит очень и очень редко, и такие системы намного безопаснее, чем, например, автомобили с двигателем внутреннего сгорания или даже генераторы. Тем не менее заметные инциденты были, и крайне важно предотвращать их заранее. И думаю, мы можем глубже обсудить тему безопасности батарей. Но сразу отмечу: обычно причиной пожаров становится не сама батарея, а другие элементы этой более крупной системы.

James Sweetlove: Понятно. На самом деле я хочу начать с совсем базового вопроса. Возможно, он покажется вам наивным, но мне кажется, что представления людей об аккумуляторах в каком-то смысле не успевают за тем, насколько быстро развиваются аккумуляторные технологии. Когда вы говорите «батареи», можете просто кратко объяснить, что сегодня входит в это понятие?

Lennart Hinrichs: Да, думаю, здесь полезно посмотреть на тему чуть шире. Батарея, с которой знакомо большинство людей, — это либо маленькие батарейки AA, которые вставляют в пульты дистанционного управления. Обычно это не литий-ионные элементы. Поэтому, когда я говорю о батареях, в основном речь идет о литий-ионных. А внутри семейства литий-ионных батарей есть разные химические составы ячеек и разные форм-факторы, но здесь, думаю, важнее области применения.

И самые заметные из них — это потребительская электроника, то есть в основном аккумулятор телефона, который вы знаете по своему iPhone, устройствам Samsung или чему угодно, чем вы пользуетесь. Затем есть еще одна огромная область применения — электромобили, включая подключаемые гибриды, мягкие гибриды и полностью электрические автомобили.

А то, что в первую очередь интересует меня, — это то, что мы называем стационарными батареями. Обычно здесь выделяют три категории. Первая — бытовые системы, то есть то, что может стоять у вас дома для хранения энергии, поступающей, например, от вашей солнечной установки или солнечной крыши. Затем идут так называемые C&I — коммерческие и промышленные батареи, то есть применения за счетчиком, чтобы обеспечивать либо бесперебойное питание, либо защиту от отключений электроэнергии, либо выполнять так называемое peak shaving. То есть, когда вы запускаете оборудование и возникает огромный пик потребления энергии, этот пик сглаживается, чтобы сеть не выставляла вам повышенные платежи.

И наконец, то, на чем мы сейчас в основном сосредоточены и что активно разворачивается, — это системы перед счетчиком, крупные аккумуляторные накопители сетевого масштаба. Здесь речь идет о сотнях мегаватт-часов хранения, а иногда и о гигаватт-часах. Чтобы было понятнее по масштабу: это вплоть до нескольких тысяч морских контейнеров, заполненных батареями.

Если связать это с тем, что это собой представляет, можно представить iPhone как одну аккумуляторную ячейку, хотя, конечно, существуют разные форм-факторы, и есть ячейки намного больше. Очень большая толстая книга или даже несколько книг по размеру могут соответствовать одной ячейке, используемой в таких сетевых накопителях. А затем сотни тысяч таких ячеек соединяются последовательно и параллельно, после чего они заряжаются и циклируются, выполняя свою задачу — стабилизируя энергосеть.

Очень распространенный сценарий применения — и я не знаю, насколько аудитория с этим знакома, — заключается в том, что в сети на большой территории всегда нужно производить ровно столько энергии, сколько в данный момент потребляется. Обычно этим занимается ваша энергокомпания или ISO/RTO, которые поддерживают баланс. Сейчас мы наблюдаем масштабное внедрение солнечной и, конечно, ветровой генерации, а это означает, что выработка начинает колебаться. В сочетании с колебаниями спроса — люди потребляют больше энергии вечером, когда находятся дома, а теперь еще и дата-центры могут подключаться к сети, потребляя огромные объемы энергии и делая это неравномерно, — возникает необходимость в чем-то, что будет стабилизировать систему и компенсировать эту прерывистость. И именно здесь батареи проявляют себя блестяще.

Например, зарядка в течение дня — это очень типичный сценарий для Калифорнии: аккумулятор заряжается днем, когда много солнечной генерации, и разряжается вечером, когда потребление высокое. Есть и другие сценарии применения, но это одно из основных направлений, которое аудитории проще всего понять.

James Sweetlove: Да, безусловно. Спасибо. Это многое прояснило. Тогда еще один уточняющий вопрос. На вашем сайте, до начала нашего разговора, я увидел, что вы часто используете термин B-E-S-S asset, или BESS asset. Не могли бы вы объяснить, что это такое и как это интегрируется в энергетический рынок?

Lennart Hinrichs: Да, именно. BESS — это, как мне кажется, термин, который сейчас стал общепринятым для сетевых аккумуляторных систем крупного масштаба. Это battery energy storage system, то есть система накопления энергии на аккумуляторах. По сути, речь идет о подключении к электросети и предоставлении сетевых услуг. В зависимости от региона это немного различается. Например, в Калифорнии мы часто видим, как такие системы помогают сглаживать то, что называют «калифорнийской кривой утки», и мне очень нравится этот термин. Он очень наглядный и, по сути, описывает остаточную потребность в энергии после учета возобновляемых источников.

Утром, когда люди просыпаются, потребление начинает расти, затем в работу включается солнечная генерация, и появляется провал — это, наверное, можно назвать «брюхом утки». А вечером солнечная генерация снижается, люди возвращаются домой, поэтому потребность в остаточной энергии снова растет, пока люди не ложатся спать, после чего она падает, и получается «голова» или «шея» утки. Аккумуляторы фактически переносят энергию из этого «брюха» к «шее» утки, тем самым сглаживая профиль нагрузки, а это означает, что для стабилизации сети требуется меньше традиционных генерирующих ресурсов.

Еще один важный момент в том, что аккумуляторы реагируют буквально за миллисекунды, поэтому при колебаниях частоты в сети они могут очень быстро это компенсировать и обеспечить корректную работу всех электронных устройств. Существуют разные рыночные механизмы — от рынков мощности до энергетических рынков, — которые позволяют компенсировать аккумуляторным системам выполнение этих функций. Обычно это коммерческая эксплуатация, которой занимаются крупные коммунальные компании или независимые производители электроэнергии, используя такие системы так же, как использовали бы любой другой генерирующий блок или электростанцию. Но здесь, конечно, есть интересное отличие: электростанция только вырабатывает энергию, а аккумулятор может как отдавать энергию, так и потреблять ее — более того, он должен ее потребить, чтобы потом вернуть в сеть. Это создает двунаправленный режим зарядки, который также приносит много новых задач и сложностей для операторов сетей, когда они пытаются максимально эффективно интегрировать аккумуляторы в энергосистему.

James Sweetlove: Понятно. Да, это очень интересно. Спасибо. Думаю, понимание обеих этих вещей очень помогает в нашем разговоре, так что я это ценю. А теперь я хотел бы подробнее перейти к тому, чем конкретно занимается ваша компания, и поговорить об аналитике в аккумуляторной отрасли. Чем она отличается, скажем, от стандартной аналитики, например обычной аналитики данных?

Lennart Hinrichs: Я не думаю, что здесь есть какое-то принципиальное отличие. Если посмотреть на более широкий мир аналитики, всегда есть базовая идея: во-первых, нужны данные. И прекрасная особенность аккумуляторов в том, что данных очень много. Аккумуляторы — это полностью цифровые системы. Обычно данных даже слишком много, и собрать их все так, чтобы это было экономически оправдано, бывает сложно, поэтому в первую очередь нужна грамотная стратегия работы с данными: как передать их в облако и как затем сделать их полезными для принятия решений.

Есть определенные аспекты, связанные со сбором этих данных, включая договоренности с интегратором аккумуляторной системы или OEM-производителем аккумулятора, но в конечном итоге целью всегда должно быть наличие разумного объема данных в облаке. Именно с этим мы и помогаем нашим клиентам. После того как данные защищены, их очищают, убирают выбросы, чтобы исключить шум. А когда у вас уже есть это озеро данных или хранилище данных, задача заключается в интерпретации этих данных. То есть поверх них добавляются продвинутые KPI, анализируется деградация.

Что такое деградация? Ранее мы приводили пример с iPhone. Думаю, все знают, что новый телефон легко держит заряд весь день. А через год вы замечаете, что уже примерно к 18:00 заряд может быть почти на нуле, а еще через год это может сместиться уже к 16:00, и тогда телефон приходится подзаряжать в течение дня. Это и есть деградация, снижение емкости аккумулятора. Понимание этого процесса и его расчет — одна из задач. Но не менее важно понимать, сколько энергии у вас еще осталось в аккумуляторе, то есть фактическое состояние заряда.

В случае с iPhone вы, возможно, сталкивались с таким странным эффектом, когда заряд внезапно падает с 40% до 0%. В более крупных системах это происходит довольно часто. На это влияет множество факторов. Наиболее распространенная сегодня химия элементов в аккумуляторной отрасли — это LFP, литий-железо-фосфатные аккумуляторы. У них есть одно уникальное физическое свойство: напряжение холостого хода у них очень плоское в среднем диапазоне SOC. Поэтому если аккумулятор работает не от 0 до 100%, как это бывает в телефоне, а, например, в диапазоне от 20 до 80%, или для вспомогательных сетевых сервисов около отметки 50%, что очень распространено, то становится очень сложно точно определить, в каком состоянии заряда находится аккумулятор. Итак, первая задача — корректно определять state of charge на уровне ячейки или стойки.

Вторая проблема заключается в том, что аккумуляторных ячеек очень много, а внутри контейнеров условия могут заметно различаться. Конечно, предпринимаются усилия, чтобы сделать их максимально одинаковыми, но естественным образом возникают температурные градиенты и отклонения сопротивления внутри системы хранения. Это приводит к явлению, которое называется дисбалансом: одни ячейки оказываются заряжены сильнее, чем другие. А это означает, что как только первая ячейка достигает 100%, зарядка всех остальных тоже должна остановиться, иначе именно эта ячейка будет перезаряжена. Это компенсируется балансировкой — если говорить упрощенно, заряд перераспределяется от одной ячейки к другой. Но это стоит времени и денег, потому что в этот период накопитель нельзя эксплуатировать.

Таким образом, есть два ключевых аспекта: очень сложное определение SOC и дисбалансы в системе, которые нужно устранять балансировкой. Поэтому перекалибровка SOC и балансировка системы — это две очень распространенные процедуры технического обслуживания. Наше ПО помогает действительно понимать все эти механизмы и дает реальное представление о состоянии аккумулятора. Каков ваш фактический SOC? Каков статус балансировки аккумулятора? Это позволяет разделить, какая часть потери емкости вызвана деградацией, какая часть сейчас недоступна из-за дисбалансов и в каких случаях система неправильно оценивает состояние заряда — то есть где система считает, что энергии больше или меньше, чем есть на самом деле, — и как это повлияет на разряд.

Потому что происходит следующее: такие аккумуляторы, конечно, являются критически важным элементом энергосистемы. Если им подается команда на разряд, а они не могут ее выполнить из-за дисбалансов и происходит снижение доступной мощности — то есть вместо 100 мегаватт накопитель внезапно выдает только 80 мегаватт, — в сети возникает проблема, потому что мощности уже недостаточно для поддержания стабильности. Это очень серьезная проблема, и поэтому оператор аккумуляторной системы получает огромные штрафы.

Наше ПО помогает, рассчитывая все эти продвинутые KPI и предоставляя оператору ключевые стратегические сведения о работе аккумулятора. А на следующем уровне речь идет уже о профилактическом обслуживании: система выявляет компоненты, из-за которых установка работает хуже, чем должна, или компоненты, которые в будущем могут создать потенциальные риски для безопасности. И, как я уже намекал, проблема не всегда в самих ячейках. Бывают производственные дефекты, бывает деградация, из-за которой в системе появляются слабые ячейки, и их нужно заменять. Но многие реальные возгорания или инциденты, связанные с безопасностью, вызваны отказами систем управления — например, перезарядом или глубоким разрядом аккумуляторных ячеек.

Поэтому важно видеть, где BMS, то есть системы управления аккумуляторами, и другие системы управления допускают ошибки, чтобы выявлять и устранять их, а также понимать, где в более широкой инфраструктуре balance of system возникают проблемы. Например, в системе HVAC: есть ли температурные аномалии, которые нужно устранить?

Если вернуться к главному вопросу: чем занимается Twaice? Twaice предоставляет комплексный программный пакет, который берет все ваши данные и, например, для asset manager формирует ежедневные, ежемесячные и еженедельные отчеты о работе накопителя. Как мы работаем на рынке? Насколько мы соответствуем по показателям законтрактованным объемам энергии перед нашим offtaker? И насколько наш поставщик соответствует тому, что он законтрактовал с нами? Далее, на уровне инженерного анализа производительности, система позволяет понять, сколько циклов выполнил аккумулятор, какой объем пропущенной энергии мы наблюдаем, каков текущий баланс системы, нужно ли предпринимать профилактические меры. И вплоть до операционного уровня: какие предупреждения поступают прямо сейчас, какие действия нужно предпринять, как обеспечить работу этого аккумулятора с максимальной эффективностью?

James Sweetlove: Понятно. И это одинаково применимо как к сетевому аккумулятору для энергосистемы, так и к аккумулятору электромобиля — концепции те же самые?

Леннарт Хинрихс: Базовые алгоритмы работают для обоих применений. Так что как фундаментальная физическая идея — да. Но в автомобильной отрасли, в индустрии транспортных средств, если у вас когда-либо был электромобиль, вы знаете, что OEM-производители, то есть сами автопроизводители — Ford, GM, BMW и другие, — делают всё возможное, чтобы максимально оградить вас от всех этих технических сложностей. Поэтому вы получаете гарантию на 10 лет или на восемь–десять лет. Обычно это 160 000 миль, и по сути вам говорят: «Не беспокойтесь о батарее». Так что вас волнуют только два вопроса: «Как далеко я смогу на ней уехать?» и «Как быстро я смогу её зарядить?»

При этом, поскольку батареи меньше по размеру, обычно работают с более глубокой циклизацией и, как правило, заряжаются до 100%, весь аспект балансировки при калибровке SOC оказывается лучше. Но иногда всё же можно наблюдать сбои в определении SOC и видеть такие скачки. И, если говорить объективно, в автомобилях обычно используется химия ячеек NMC. Tesla, насколько я знаю, использует и некоторые батареи LFP. Есть тенденция к переходу в эту сторону. Но для NMC определение SOC существенно проще.

Но да, в автомобиле основная цель — добиться долговечных батарей и обеспечить необходимый запас хода. При этом, конечно, есть ещё одно отличие автомобиля от стационарного накопителя: в стационарных системах хранения мы говорим о так называемой длительности разряда. Например, в Калифорнии довольно распространены системы с длительностью четыре часа. В Техасе сейчас чаще речь идёт о двух часах. Также обсуждаются системы большой длительности — то есть восемь часов.

Это означает, что накопитель способен выдавать номинальную мощность в течение указанного времени. То есть, скажем, батарея мощностью 100 мегаватт с длительностью четыре часа сможет выдавать 100 мегаватт в течение четырёх часов. Чтобы этого добиться, на площадке устанавливают ёмкость 400 мегаватт-часов. Скорее всего, её нужно будет немного завысить, потому что на нижнем и верхнем краях диапазона будет происходить дерейтинг, так что, возможно, потребуется 440 мегаватт-часов. Таким образом, разряд на уровне 100 мегаватт означает, что используется лишь 0,25 от всей этой ёмкости, то есть это то, что называют 0,25 C.

В автомобильной сфере, напротив, обычно требуется более высокая мощность — нужно быстро разгоняться. Поэтому если в среднем автомобиле стоит батарея на 70 киловатт-часов, то вы хотите получать от неё мощность выше 70 киловатт, особенно при зарядке, в частности быстрой. На зарядных станциях сегодня обычно можно увидеть зарядку до 350–400 киловатт. То есть вместо 0,25 C вы внезапно получаете 4 C. Поэтому нагрузка на батарею в гораздо большей степени связана именно с зарядом и разрядом, и режим её эксплуатации становится намного более жёстким. Соответственно, циклическая деградация батареи проявляется сильнее.

При этом, конечно, автомобили обычно не используются каждый день так, чтобы батарея полностью разряжалась ежедневно — в идеале. Если говорить о максимально интенсивном использовании, то автомобиль может полностью разряжаться раз в две недели. Это тоже важный фактор с точки зрения режима эксплуатации батарей и того, как они стареют.

Но возвращаясь к тому, что предлагает Twaice: да, мы также работаем с OEM-производителями, анализируем батареи и помогаем создавать батарейные блоки следующего поколения. Но здесь речь в гораздо большей степени идёт о деградации: например, когда мы увидим значительное количество автомобильных батарей, достигающих конца срока службы, то есть уровня SOH в 70%, при котором их уже нужно заменять, чтобы они оставались пригодными к использованию.

Джеймс Свитлав: Понятно. Я как раз собирался позже спросить вас о деградации, но давайте обсудим это прямо сейчас. Как вообще можно отслеживать или минимизировать деградацию, и какую роль в этом играют, например, симуляции?

Леннарт Хинрихс: Это очень хороший вопрос. Вообще на деградацию влияет множество факторов. Обычно результат выражается в снижении ёмкости, то есть со временем доступной полезной ёмкости становится меньше, а также в росте сопротивления. В системах сетевого масштаба это, как правило, не играет большой роли, потому что там низкие C-rate. А вот в автомобильной сфере это может, например, приводить к снижению скорости зарядки у старых батарей просто потому, что сопротивление растёт.

Обычно здесь действует сочетание календарного старения и циклического старения. Календарное — это когда батарея просто стоит, и при этом медленно деградирует. Циклическое — это когда мы постоянно её заряжаем и разряжаем, и само это движение электронов в конечном итоге вызывает деградацию. В зависимости от сценария использования один из этих факторов может играть более важную роль.

Как это предотвратить или как это оптимизировать? Вот в чём ключевой вопрос, и именно здесь на сцену выходят симуляции — они позволяют действительно понять: «Как мой режим эксплуатации на это влияет?» Опять же, в случае с автомобилем автопроизводители в значительной степени снимают это с вас. Вы мало что можете сделать. Что влияет? Высокие C-rate нежелательны, поэтому быстрая зарядка — не лучший вариант, если в ней нет реальной необходимости. Вероятно, без нужды ею пользоваться не стоит. С другой стороны, в автомобилях предусмотрены защитные буферы, так что это не должно вызывать серьёзного беспокойства. Если вы, например, собираетесь оставить машину на стоянке, то, вероятно, не стоит заряжать её до 100% и оставлять так на всю зиму. И снова именно поэтому многие автопроизводители рекомендуют заряжать батарею только до 80%, а не до 100%, и доводить до 100% только непосредственно перед дальней поездкой: полностью заряженная батарея находится под нагрузкой, и если она затем просто стоит, особенно при низких температурах и так далее, это ускоряет календарное старение.

В сетевых батарейных системах, конечно, сценарий использования немного другой, и это очень интересно, потому что там всё действительно оптимизируется под выручку. В идеале вы хотите зарабатывать максимум долларов на каждый процент деградировавшей ёмкости, то есть понимать, приносит ли полный цикл действительно дополнительные деньги или он просто сильнее изнашивает батарею. То есть важно по-настоящему понимать: «Как извлечь максимум из нашей батареи?»

Что интересно, мне кажется, большинство компаний эксплуатируют такие системы слишком консервативно и во многих случаях могли бы действовать агрессивнее — хотя, конечно, это не универсальное утверждение. Но, как мне кажется, на стороне сетевых систем основная проблема в том, что по мере деградации растёт разбалансировка. Поскольку каждая ячейка деградирует немного по-своему, со временем накапливающийся дисбаланс может вызывать всё больше проблем. И в системах сетевого масштаба можно делать то, чего нельзя сделать в автомобиле: можно комбинировать батареи, то есть заменять модули между контейнерами, если они достаточно лёгкие. Это также немного зависит от архитектуры. Кроме того, можно делать так называемую augmentation — то есть добавлять дополнительные батареи, чтобы гарантированно сохранять номинальную мощность. Это один из способов компенсировать деградацию.

Джеймс Свитлав: Понятно. Очень интересно. Да, здесь действительно много интересных моментов. В повседневной жизни люди вообще почти ни о чём из этого не задумываются, так что это очень расширяет взгляд, спасибо. Давайте немного поговорим о том, что предлагаете вы. У меня был вопрос о ваших услугах в области asset management, а также performance и operations: чем отличаются их потребности в такой сфере?

Леннарт Хинрихс: Интересно наблюдать за рынком и видеть, насколько различаются подходы компаний к работе. Мы всё чаще видим, что компании берут на себя всё большую часть этого стека. Исторически, как мне кажется, люди старались держаться от батарей как можно дальше, поэтому покупали полностью упакованную систему. Tesla, кстати, — пример такого поставщика. То есть вы приходите к Tesla, платите им CapEx, они устанавливают накопитель, а затем вы платите им OpEx за его дальнейшую эксплуатацию. При этом вы почти не получаете данных. Вы знаете, когда система заряжается, когда разряжается и каков её уровень заряда, а за пределами этого доступно лишь очень ограниченное число параметров. И они просто сами заботятся о батарее, чтобы она работала стабильно. Для проведения обслуживания у них предусмотрены допустимые простои, но вы сами к системе не прикасаетесь.

С точки зрения asset management вам, вероятно, нужно просто видеть: «Какова производительность батареи? Что мне говорят о текущей деградации? И сколько денег она мне принесла?»

Но сейчас, как мне кажется, маятник немного качнулся в другую сторону: люди начинают всерьёз задаваться вопросами: «Что на самом деле делает моя батарея? Как я могу её оптимизировать? И как выжать из неё гораздо больше производительности, учитывая, что инвестиции в такие системы исчисляются сотнями миллионов?»

Поэтому инженеры по производительности с этой стороны действительно внимательно изучают данные, буквально прочёсывают их, чтобы понять, что именно тормозит систему, где мы теряем ёмкость, где теряем производительность и как это можно оптимизировать. И сегодня у нас даже есть один клиент, у которого на площадке работает собственная сервисная команда: как только возникает какая-то проблема, они сразу выбегают и начинают чинить батареи или PCS, то есть power conversion systems, чтобы батарея всегда оставалась в идеальном состоянии.

И это действительно сводится к следующей идее: обычно у вас есть оффтейкер или рынок, на котором вы торгуете, и вопрос в том, соответствуете ли вы требованиям этого оффтейкера. Достаточно ли у вас доступной мощности и емкости? Да, у вас есть некоторый запас сверх расчетного, но если вы начинаете его расходовать, то, во-первых, это обычно резерв на старение, а во-вторых, как только вы достигаете этих порогов и, например, не проходите цикл проверки мощности, вы действительно сталкиваетесь с проблемой штрафов, которые придется платить.

Итак, что это на самом деле означает? В чем разница? Asset manager — это скорее финансовый специалист, который смотрит на общую эффективность актива, обладая при этом хорошим техническим пониманием, тогда как если мы переходим к эксплуатации и техническому обслуживанию, то речь уже о другом: «Как мы управляем системой хранения? Заряжаем ли мы ее, разряжаем ли, какой компонент заменяем? Нужно ли запускать здесь обновления? Какие рабочие задания уходят нашим поставщикам и сервисным подрядчикам?» И здесь мы уже действительно погружаемся в самые детали батарей, вплоть до анализа временных рядов данных, поступающих от ячеек и модулей батареи.

James Sweetlove: Хорошо, да, это абсолютно понятно. Спасибо. Я хотел бы немного поговорить еще об одной вещи, которая есть у вас на сайте, — там у вас много полезных материалов. Я просмотрел некоторые из них, очень интересные вещи. Есть ли там что-то, что вы бы особенно рекомендовали посмотреть тем, кто пытается получить базовое понимание всей этой темы?

Lennart Hinrichs: Да, спасибо за этот вопрос, James. Я действительно считаю, что наша маркетинговая команда проделала феноменальную работу, и это отражает то, что мы видим на рынке. Многие люди из сфер солнечной энергетики, ветроэнергетики или даже тепловой генерации переходят в область батарей, а значит, они не так хорошо знакомы с терминологией и требованиями. Поэтому я бы очень рекомендовал воспользоваться нашей энциклопедией по батареям — это глоссарий важнейших терминов для тех, кто только приходит в отрасль и хочет во всем этом разобраться. Там также есть очень хорошие материалы о структурах данных, которые необходимы для успешного понимания и эксплуатации батареи, а также объяснения ключевых терминов, связанных с производительностью батареи и безопасностью, — все это пошагово разбирается. Думаю, это очень хорошая отправная точка, если вас интересуют батареи.

James Sweetlove: Да, безусловно. Я посмотрел эту энциклопедию, и как человек не инженерной специальности подумал: «Ого, ладно. Тут действительно многому нужно научиться». Так что да, честно говоря, это выглядит очень полезно. Я хочу спросить о том, чем сейчас все увлечены. Главное модное слово сегодня — AI. Какую роль AI играет в аналитической части того, чем вы занимаетесь?

Lennart Hinrichs: Да, это очень хороший вопрос, и нам его часто задают. И я думаю, я всегда—

То есть это даже есть в нашем названии, и было в нем давно. Думаю, это уже тогда звучало круто, но представление об AI было другим, и именно это мы до сих пор в основном и используем — то, что сейчас чаще называют машинным обучением. То есть мы применяем AI, основанный на численных данных, а не столько LLM, которые сейчас ассоциируются с ChatGPT и Claude. По сути, мы используем модели машинного обучения, чтобы извлекать инсайты из больших объемов данных.

Конечно, есть и такие сценарии, где LLM полезны для контекстуализации результатов этого анализа, чтобы быстрее получать практические выводы или лучше адаптировать их к конкретной ситуации с системой хранения, например связывая их с руководствами по техническому обслуживанию. Но в целом в этой области мы действительно широко используем более традиционные приложения машинного обучения, чтобы получать более точные KPI, а затем упаковывать это в пригодные для использования решения.

Что, на мой взгляд, сейчас особенно интересно в контексте энергосистемы, так это то, что AI становится крупным драйвером спроса на электроэнергию. Мы видим, что все дата-центры, которые подключаются к сети, создают колоссальную нагрузку на локальную сетевую инфраструктуру и генерацию в целом. И если мы задаемся вопросом: «Хорошо, как мы будем обеспечивать всю эту энергию?», люди говорят об атомной энергетике, но строительство атомных объектов занимает 10, 15, а скорее даже 20 лет. Газовые пиковые электростанции — их цепочки поставок сейчас в полном беспорядке. Их строительство тоже занимает годы. А вот что действительно можно развернуть быстро, так это солнечную генерацию и системы хранения, поэтому мы видим и здесь масштабное ускорение. И в частности, то, как дата-центры потребляют энергию из сети, практически делает абсолютно необходимым наличие крупной батареи в связке с дата-центром — чтобы сглаживать пики и просто выполнять роль источника бесперебойного питания, позволяя достигать целевых показателей доступности.

James Sweetlove: Безусловно. Думаю, проблема с атомной энергетикой еще и в том, что регуляторный процесс там настолько масштабный и затянутый, что к тому моменту, когда вы вообще получите разрешения на начало строительства, можно было бы уже построить несколько других систем энергоснабжения.

Lennart Hinrichs: И если можно, я бы здесь кое-что добавил. Я знаю, что было много обсуждений батарей и безопасности, и знаю, что особенно в Калифорнии после пожара в Moss Landing регулирование в этой области ужесточили. Иногда на местном уровне есть сопротивление батарейным проектам, хотя они чрезвычайно безопасны, и худшее, что может случиться, — это пожар. И, насколько я знаю, никакого загрязнения местной воды там так и не было доказано. И вот если теперь подумать об идее SMR, малых модульных реакторов, и учесть, что уже сейчас существует довольно заметное сопротивление батареям, я даже не хочу представлять, каким будет сопротивление идее мини-АЭС у вас по соседству. Думаю, если это действительно будущее, то нам еще предстоит пройти очень долгий путь. А на данный момент я действительно считаю, что сочетание солнечной генерации с очень низкой приведенной стоимостью электроэнергии и систем хранения для компенсации прерывистости — это очень, очень мощная комбинация, которую нужно использовать. Она вводится в эксплуатацию очень быстро и обеспечивает очень надежное энергоснабжение.

James Sweetlove: Определенно. Да, это правда. Я хотел бы немного отойти от разговора о компании и посмотреть чуть шире — на сам сектор. Хочу задать вопрос, он довольно общий, так что отвечайте как хотите: как сектор батарей изменился или эволюционировал за последние годы, и какие из этих изменений вы бы назвали самыми значительными?

Lennart Hinrichs: Думаю, если смотреть с точки зрения технологий, того, как работает цепочка поставок, как батареи эксплуатируются, а также немного затронуть перспективы и рыночный дизайн. Во-первых, мы начинали с того, что автомобильные батареи ставили в стационарные системы хранения, но затем эти направления разделились. Сейчас мы видим, что батареи разрабатываются отдельно для сетевых систем хранения и отдельно для автомобилей, и семейство литий-ионных технологий значительно продвинулось вперед. Сегодня преобладающая химия ячеек в сетевых системах — это литий-железо-фосфат, который очень безопасен, надежен, долговечен и рассчитан на длительную эксплуатацию, тогда как в автомобильном секторе по-прежнему используются высокопроизводительные батареи NMC. То есть специализация здесь стала чрезвычайно выраженной.

Я знаю, что раньше много говорили о твердотельных батареях как о более производительном варианте для автомобилей и о натрий-ионных батареях как об альтернативе литий-ионным, особенно для сетевых систем хранения, исходя из того, что натрий практически неограниченно доступен и его проще получать. Но оказалось, что литий на самом деле не настолько редок и дорог, как многие думали пару лет назад. Показатели LFP настолько сильны, что сейчас я вижу очень мало оснований для следующего технологического перехода, и, думаю, в обозримом будущем скорее будет продолжаться оптимизация именно в направлении LFP. Никогда не говори никогда, но я не думаю, что прогнозы о том, что натрий-ионные батареи займут 20% рынка к 2030 году, сбудутся. Полагаю, доминировать будет именно LFP.

Если немного посмотреть на развитие и на то, как используются батареи, то в автомобильной отрасли, думаю, темпы внедрения довольно стабильны. А в сегменте сетевых систем хранения мы, как мне кажется, наблюдаем отход от модели полного интегратора, когда такие компании, как Fluence или Tesla, просто предоставляют полностью готовое комплексное решение, и движение скорее в сторону либо OEM/DC-блоков, то есть когда исходные производители ячеек поставляют весь контейнер целиком, а силовую электронику вы добавляете сами, либо в сторону более самостоятельного управления и самостоятельной интеграции. Компании становятся все более профессиональными в работе с батареями, лучше их понимают, поэтому берут на себя больше рисков и одновременно больше ответственности за то, как эти системы работают.

И наконец, думаю, самый важный момент — почему мы увидели столь масштабное развертывание батарей в Калифорнии, а теперь и в Техасе в США? Это рыночный дизайн. Именно ценовые механизмы действительно выгодны для батарей. В Техасе, например, это были пиковые цены во время редких погодных событий. То есть по сути вам не нужно было использовать батарею 350 дней в году — она практически не вносила вклад в выручку, а затем происходили редкие погодные события, когда пиковые цены означали, что если у вас была доступная энергия и вы могли разрядиться в эти временные окна, то вы очень быстро получали всю доходность от батареи.

В Калифорнии есть рынок мощности, где вы фактически просто получаете оплату за ежедневное циклирование. И, думаю, сейчас в Европе мы видим масштабное развертывание накопителей энергии, потому что рынки начинают это учитывать. Техас, как мне кажется, здесь особенно показателен. Полагаю, этот подкаст выйдет в феврале, так что, возможно, к тому моменту мы уже увидим результаты, но в декабре Техас, то есть их ERCOT, собирается выпустить RTC plus B, где plus B означает батареи, чтобы действительно учесть возможности батарей. И, насколько я понимаю, их оценки таковы: во-первых, это позволит сэкономить миллиарды долларов на эксплуатационных расходах этой энергосистемы, а в идеале также сделает использование батарей более эффективным и привлекательным для наращивания мощностей, которые в конечном итоге помогут избежать необходимости в ограничении нагрузки во время редких погодных явлений или реальных отключений электроэнергии.

James Sweetlove: Да. Хм, очень интересно. Я тоже немного слежу за этим со стороны, в том числе за некоторыми инновационными вещами, которые люди пытаются делать в области аккумуляторных технологий. Вы видели что-нибудь про так называемые earth batteries, где их делают с использованием песка вместо драгоценных металлов?

Lennart Hinrichs: Да, думаю, вокруг новых аккумуляторных технологий и новых подходов всегда много ажиотажа. Для меня ключевой вопрос всегда в том, насколько это масштабируемо и как это выглядит с точки зрения экономики бизнеса. И, как мне кажется, на данный момент действительно нет жизнеспособной альтернативы LFP. Идея натрий-ионных батарей существует, и, думаю, тестируются и некоторые другие химические составы ячеек. Но в конечном счете вам нужно очень существенно превосходить существующую технологию через пять лет, потому что именно столько, вероятно, и требуется, чтобы действительно коммерциализировать решение и масштабировать производство.

Если же существующая технология за эти пять лет тоже продолжит развиваться, то останется ли к тому моменту у вас достаточно большой разрыв по характеристикам, который позволит или оправдает крупные инвестиции в новые производственные мощности и изменение всего технологического стека? Возможно. И я прекрасно понимаю концепцию S-образных кривых инноваций, когда может происходить очень сильное улучшение по характеристикам, но пока я не видел ни одной технологии, которая бы сейчас настолько меня вдохновляла, чтобы я сказал: «Вот это действительно изменит правила игры».

Думаю, будет много постепенных изменений в области электролитов и оптимизации материалов анода и катода, чтобы убрать часть более редких материалов, но LFP — это уже lithium iron phosphate, то есть литий-железо-фосфат. Здесь фактически не используются критически важные материалы или минералы, которые… То есть кобальт был одним из элементов, который создавал массу проблем для химии ячеек NMC из-за цепочки поставок и использования детского труда в Африке при его добыче. В LFP-батареях это уже не используется, так что цепочка поставок уже становится намного проще и—

Хорошо, интересно. Если смотреть шире, то на данный момент я не вижу ничего, что могло бы здесь радикально изменить ситуацию.

James Sweetlove: О, полезно знать. Вы затронули тему, которая как раз и будет моим последним вопросом, — это цепочка поставок. В цепочке поставок аккумуляторов, очевидно, задействовано очень многое. Вы сказали, что в какой-то степени она упрощается. Можете немного рассказать о том, как, например, региональные конфликты, недавние тарифы или пандемия повлияли на цепочки поставок аккумуляторов?

Lennart Hinrichs: Да, правда в том, что 90% производства аккумуляторов — думаю, это 90%, не обязательно цитируйте меня по точной цифре, но порядок такой — приходится на Китай. И это касается не только самих ячеек, но и вообще всего, что связано с переработкой и доведением материалов до нужного состояния. Так что недавнее регулирование, OBBBA, оставило ITC для батарей без изменений, и это хорошо. Налоговые льготы за строительство аккумуляторных систем по-прежнему сохраняются, но ужесточились требования в отношении так называемых FEOC, Foreign Entity of Concern, поскольку батареи считаются критически важной инфраструктурой, что абсолютно логично. Это нужно защищать. Некоторые организации не могут участвовать в проекте более чем на определенный процент, и, насколько я понимаю, со временем этот порог меняется, увеличивается, в рамках проекта. Поэтому использовать китайские ячейки становится все сложнее, если вы при этом хотите сохранить право на ITC.

Если добавить к этому тарифы, которые вводятся на китайскую продукцию, то внезапно оказывается, что то, что раньше было чрезвычайно конкурентоспособным по цене, теперь выходит примерно на один уровень с ячейками американского производства — просто потому, что вы не получаете ITC и при этом платите тарифы. Теперь вопрос долгосрочного видения в том, стоит ли инвестировать в локальные мощности, чтобы все это развивать. Строительство гигафабрики — это инвестиции в несколько миллиардов, так что здесь нужна долгосрочная уверенность в том, что эти тарифы и требования FEOC сохранятся. И я не уверен, что у рынка пока есть высокая степень уверенности в этом. Я знаю, что такие компании, как Fluence, делают на это ставку и говорят: «Это сохранится, и мы инвестируем в локальное производство, а значит, получим от этого выгоду». Но, думаю, это еще предстоит увидеть.

И, как мне кажется, сейчас есть компании, которые говорят: «Что ж, вам все еще выгоднее просто покупать китайские ячейки, не получая ITC и налоговых льгот, но имея надежную цепочку поставок, которая в конечном итоге обходится дешевле, и при этом это очень производительная ячейка, очень высокого качества». Думаю, мы увидим некоторый сдвиг в сторону других стран-поставщиков, таких как Корея, и, конечно, локальное производство в будущем будет расти. Так что это определенно происходит, но это и есть вызов, и, думаю, именно поэтому сейчас на рынке так много неопределенности. И компании спешат обеспечить safe harbor для батарей, которые уже находятся на стадии строительства, а дальше остается определенный знак вопроса: что будет потом и какие технологии они в итоге будут закупать для создания аккумуляторных систем в 2027 году и далее.

James Sweetlove: Интересно. Да, очень полезно знать. Последний вопрос, совсем простой. Если люди захотят связаться с компанией, посмотреть ваши предложения и тому подобное, где это лучше всего сделать?

Lennart Hinrichs: Мы очень открыты и с гордостью показываем наши продукты на нашем сайте. Так что если вы зайдете на сайт Twaice, то сможете записаться на демо или посмотреть видео о продукте. Мы также с удовольствием отправляем демо для самостоятельного ознакомления, так что вы можете связаться со мной — надеюсь, где-нибудь в описании можно будет указать адрес электронной почты, потому что я не собираюсь здесь произносить свою фамилию по буквам. Но на сайте есть множество контактных форм, через которые можно с нами связаться, и тогда мы сможем поделиться дополнительной информацией или созвониться с вами.

James Sweetlove: Конечно. Мы добавим ссылку на сайт и ваш LinkedIn в описание видео, чтобы люди могли связаться с вами при необходимости. Леннарт, большое спасибо. Честно говоря, это было очень познавательно. Я понимал аккумуляторы на самом базовом уровне, и, думаю, сегодня вы помогли немного поднять этот уровень, так что я очень ценю ваше время и ту степень детализации, с которой вы обо всем рассказали.

Lennart Hinrichs: Спасибо, что пригласили меня, James. Было очень приятно.

James Sweetlove: В любое время. И всем, кто нас слушал, большое спасибо, что были с нами. Возвращайтесь в следующий раз — у нас для вас будет еще один гость.