Ключевые проблемы и перспективы развития зарядной инфраструктуры для электромобилей

Введение

Одним из трендов заботы об окружающей среде в современном мире является тренд развития электротранспорта. В развитых странах данная тенденция достаточно динамична, в России прогнозы роста парка электромобилей также оптимистичны (по базовому сценарию Международного энергетического агентства, уже в 2025 г. количество электромобилей в России будет около 100 тысяч экземпляров, а к 2030 г. – 320 тысяч [33]). Одним из ключевых условий успешного и динамичного распространения электромобилей является создание специальной зарядной инфраструктуры. Рынок зарядной инфраструктуры для электромобилей представляет собой быстро развивающийся, но формирующийся сегмент, который имеет стратегическое значение для глобального перехода на экологически чистый транспорт. Специфика рынка определяется его высокой зависимостью от технологий, значительных первоначальных вложений, необходимости сотрудничества между государством и бизнесом, а также существенном влиянии на поведение и предпочтения потребителей. Для устойчивого развития отрасли и ускорения перехода к экологически чистому транспорту немаловажна роль государственных инициатив и технологических инноваций. Региональная дифференциация рынка электромобилей и электрозарядной инфраструктуры определяет регионы-флагманы и отстающие. На текущий момент существует значительный разрыв между количеством электромобилей на дорогах и числом доступных точек зарядки. Особенно остро эта проблема встает в регионах и на удалённых трассах, где отсутствуют зарядные станции, что делает эксплуатацию электромобилей затруднительной. Существенной проблемой остаётся разнообразие стандартов зарядных разъёмов и протоколов связи. Разные производители электромобилей используют различные типы зарядных устройств, что вызывает неудобства у пользователей и снижает привлекательность электромобилей. Высокая стоимость создания зарядной инфраструктуры, значительность инвестиций в развитие сети предопределяют необходимость четкого понимания перспектив и особенностей рынка для выстраивания стратегии развития как отдельного экономического субъекта, так и региона. Выявление и анализ трендов как на международном уровне, так и на уровне флагманских регионов позволяют определить вызовы и лучшие практики для успешного развития и выхода на рынок. Необходимость делать это быстро, фактически в режиме реального времени, определяет актуальность использования возможностей искусственного интеллекта для оперативного мониторинга научной и аналитической информации.

Целью данной статьи является комплексный анализ текущего состояния и перспектив развития рынка электромобилей и зарядной инфраструктуры в России для разработки обоснованных рекомендаций по стимулированию роста отрасли и преодолению существующих препятствий, в основу которого положен контентный анализ с использованием инструментов искусственного интеллекта.

Содержательный анализ исследуемых рынков и тенденций их развития в части формирования пула ключевых слов, используемых в данной статье, опирается на научные работы в области анализа транспортной инфраструктуры, которые затрагивают вопросы информационно-технологических факторов развития, сред них работы Анохова И. [2], Гончарова В. [3], Муна Д. [9], Рудаковой Т. [10]. Концептуальное обоснование необходимости формирования проактивной позиции экономического субъекта можно найти в работах основоположника серии исследований динамических способностей Тиса Д. [32] и их современную интерпретацию в отечественных публикациях Якобсона Л. [17], Шевченко И. [14], Шипковой О.Т. [15], в научном докладе НИУ-ВШЭ [11] и др. Методическая составляющая применения инструментов искусственного интеллект опирается на работы в области оценки его эффективности как профессионального инструмента, например, Кузьминова Я. [24] и Сойлена К. [31] и библиометрического анализа и картирования, отражающие использование данного инструментария в современных исследованиях различных сфер, среди них исследования Козаченко Е. [23], Кравченко С.И. [6], [7], Шипковой О.Т. [16] и др.

Новизна отраженного в данной статье исследования заключается в реализованном и рекомендуемом для получения оперативной информации контентном анализе открытых источников информации, включая наиболее цитируемые научные и аналитические источники, с целью формирования основы проактивной позиции экономического субъекта.

Исследование опирается на контентный анализ открытых источников информации по рассматриваемым рынкам с привлечением инструментов генеративного искусственного интеллекта по выявлению частотности упоминания стратегических трендов и аналитического подкрепления их реализации. При анализе научных источников используется программный инструмент визуализации взаимосвязи научных источников Connected Papers [19] для выявления результатов научного поиска в направлении исследуемого поля. В анализ включены научные статьи за период 2005-2024 гг. По ключевым словам программой строится граф. На графе статьи располагаются по степени их схожести, выявляется несколько десятков статей с наиболее сильной связью с исходной. Метрика сходства основана на концепциях совместного цитирования и библиографической связи. В фокус анализа данного исследования вошли статьи с открытым доступом. Финальный содержательный обзор концептуального поля с акцентом на систематизацию выявленных трендов на исследуемом рынке электромобилей и зарядной инфраструктуры в мировом и региональном контексте основывается на источниках, входящих в топ - 20 рейтинга по частотности цитирования. Систематизация аналитической информации производится на основе выявленной частотности упоминания реализуемых на исследуемом рынке технологических и иных стратегических трендов и выполняется с привлечением комплексного инструмент поиска на основе ИИ – Perplexity AI [26]. После формирования списков статей проведён их сфокусированный содержательный анализ на предмет выявления частотно употребляемых словосочетаний в обзорах по рынку зарядной инфраструктуры, характеризующих основные угрозы и возможности рынка.

Основная часть

В научном поле исследуемой тематики по частотности цитирования выявлен ряд значимых направлений в исследованиях. Широкий спектр работ затрагивает анализ собственно рынка электромобилей с определением потребительских предпочтений на них, выявлением социо-технологических барьеров при выборе данного вида транспорта [20], [34]. Следует подчеркнуть, что наряду с различными факторами, определяющими решение о покупке электромобиля, наличие зарядной инфраструктуры является одним из значимых. Исследователи обнаружили, что финансовые стимулы, количество зарядных станций (с поправкой на численность населения) и наличие местного предприятия по производству электромобилей являются положительными и значимыми для прогнозирования темпов распространения электромобилей, причем переменная инфраструктуры зарядных станций является лучшим предиктором развития рынка электромобилей [30]. В научной литературе показано, что общественная зарядная инфраструктура является важным фактором, связанным с распространением электромобилей. Она может снизить беспокойство потребителей по поводу запаса хода, особенно в отношении электромобилей с аккумуляторной батареей [18]. Ученые [25] доказывают, что существование инфраструктуры для быстрой зарядки может значительно расширить возможности перемещения на большие расстояния и снизить связанные с этим социальные издержки использования электромобилей. Кроме того, наличие общественной зарядной инфраструктуры имеет важное значение для крупномасштабного распространения электромобилей. Особо следует выделить научные работы, связанные непосредственно с факторами развития зарядной инфраструктуры. В работе [35] проведен систематический анализ таких факторов. Не смотря на важность развития зарядной инфраструктуры, исследователи подчеркивают наличие различных проблем, препятствующих ее динамичному развитию, таких как высокие капитальные затраты, низкий уровень использования и, следовательно, низкая рентабельность, которые отражены в различных обзорах по отдельным странам и регионам мира. Так, немецкие исследователи [28] провели экономическую оценку общественных зарядных станций в Германии и обнаружили их низкую прибыльность из-за низкого уровня внедрения электромобилей и высоких первоначальных инвестиционных затрат. Китайские ученые также выявили, что зарядные станции в Китае нерентабельны и цену зарядки следует поднять как минимум на 25%. Они рассмотрели факторы, которые могут прямо и косвенно влиять на экономику государственной зарядной инфраструктуры, и подчеркнули роль поддержки со стороны государства. Правительство может создать ранний рыночный импульс, предоставляя финансовые стимулы или субсидии [22]. По совокупности работ можно выявить некоторую зацикленность и парадоксальность выводов: зависимости развития инфраструктуры от распространения электромобилей и определение спроса на последние наличием инфраструктуры. Поэтому в ряде исследовательских работ особое внимание уделено поддержке развития инфраструктуры государством [29], [34]. Следует отметить активные исследования по развитию зарядной инфраструктуры в следующих направлениях: оптимального расположения зарядной инфраструктуры (на основе методов смешанно-целочисленной нелинейной оптимизации), прогнозирования спроса на зарядные станции (в том числе на основе технологии больших данных, для оценки потребности в зарядке электромобилей, анализа пространственно-временных моделей), исследования бизнес-модели зарядных станций с точки зрения операторов зарядных станций и пользователей электромобилей. В некоторых статьях представлен всесторонний обзор конкретных бизнес-моделей. Особое внимание уделено разработке подходящих механизмов ценообразования для электромобилей. Рассматриваются вопросы экономической эффективности различных режимов зарядки: медленной, быстрой, сверхбыстрой и других режимов [27], [34]. Отдельно обсуждаются вопросы домашней зарядки, которая в настоящее время является наиболее значимым вариантом в большинстве стран. В странах или регионах с низкой потенциальной доступностью домашних зарядных станций важную роль в качестве их замены играет общественная зарядная инфраструктура и возможность заряда рядом с местом работы. Роль зарядной инфраструктуры постоянного тока высокой мощности различается в зависимости от страны из-за различий в долях дальних поездок и покрытии автомагистралями [21]. В качестве обобщенного заключения по научным исследованиям в данном направлении выступает дифференцированность требований к зарядной инфраструктуре в зависимости от страны и региона.

Выявленные общемировые тренды, которые оказывают значимое влияние на развитие рынка зарядной инфраструктуры, можно сгруппировать в разрезе факторов классического PEST-анализа. Совокупность политических факторов связана с международными соглашениями и регуляторными инициативами по сокращению выбросов углерода, а также активной поддержкой государства в рамках данных инициатив по субсидированию и налоговым льготам для производителей и владельцев электромобилей, что определяет общую востребованность зарядной инфраструктуры. В экономическом плане следует выделить тенденцию на снижение стоимости батарей и электромобилей, что делает их более доступными для широкой аудитории. Повышение доходов населения в развивающихся странах способствует росту спроса на электромобили и зарядную инфраструктуру, соответственно, что, в свою очередь, усиливает интерес инвесторов к такого рода инфраструктурным проектам. Культура устойчивого развития на уровне мирового сообщества увеличивает число инициатив по охране окружающей среды, развитие общественного электротранспорта не является исключением. Рост общей осведомленности населения о проблемах экологии и устойчивом развитии также повышает уровень осознанного потребления электротранспорта и стимулирует развитие соответствующей инфраструктуры. Совокупность технологических трендов на текущий момент является определяющей для развития рынка, поэтому перечислим основные общемировые тренды в данном направлении, среди них – сверхбыстрая и динамическая зарядка. Разработка и внедрение зарядных станций мощностью 350 кВт и выше, которые могут сократить время зарядки электромобилей до 15-20 минут, становится ключевым направлением в развитии зарядной инфраструктуры. Немаловажно развитие технологии адаптации мощности зарядки в зависимости от потребностей батареи и состояния электросети. Динамическая зарядка оптимизирует эффективность использования энергии и снижает нагрузку на сеть. Особое внимание уделено технологиям Vehicle-to-Grid (V2G), позволяющим электромобилям не только получать заряд, но и возвращать излишки энергии обратно в сеть, и беспроводной зарядке. Кроме того, немаловажен общий тренд на интеграцию интеллектуальных сетей для управления зарядными станциями и распределение энергии по мере необходимости, что поможет повысить эффективность вложений в инфраструктуру и ее доступность для пользователей.

Безусловно, при разработке стратегических инициатив велика целесообразность ориентирования на общемировые тренды, однако, дифференцированность национальных рынков определяет специфику принимаемых решений. Поэтому далее остановимся на особенностях российского рынка.

Согласно данным агентства «Автостат», в России наблюдается стремительное развитие сети электрозарядных станций (ЭЗС). В июне 2024 г. общее количество публичных ЭЗС достигло 7410, что представляет собой значительный рост на 66,6% с начала года. Из этого числа 2555 станций обеспечивают быструю зарядку (мощностью 50 кВт и выше), а 4855 — медленную (до 50 кВт). Динамика роста сети ЭЗС отражена в стратегических документах государства. В частности, в Концепции по развитию производства и использования электрического транспорта, принятой в 2021 г., установлены амбициозные цели на 2030 г. Ожидается, что к этому времени в стране будет функционировать более 72 000 ЭЗС, из которых как минимум 28 000 станций будут быстрыми, а также будет зарегистрировано около 1,4 млн электромобилей, что составит примерно 3% от общего числа автомобилей. Документ выделяет три сценария развития инфраструктуры: сбалансированный, базовый и радикальный. Сбалансированный сценарий предполагает необходимость в 152 тыс. зарядных станций к 2030 г. с общим финансированием в размере 267 млрд рублей. В этом случае планируется достичь 1,5 млн электромобилей (по 10 электромобилей на одну ЭЗС), при этом медленные ЭЗС составят 60% от общего числа. Базовый сценарий требует 199 тыс. ЭЗС к тому же сроку с финансированием в 411 млрд рублей. Здесь ожидается наличие 2 млн электромобилей (также по 10 на одну ЭЗС), но доля медленных зарядок уменьшится до 50%. Радикальный сценарий указывает на необходимость создания 518 тыс. зарядных станций с общими затратами в размере 1 трлн 65 млрд рублей. При этом предполагается, что к 2030 г. будет зарегистрировано около 3,6 млн электромобилей (по 7 на одну ЭЗС), с равным распределением между быстрыми и медленными зарядными станциями [5], [8].

Неравномерное распределение электротранспорта по регионам России является важным аспектом, который следует учитывать. Наиболее значительное количество электромобилей сосредоточено в Москве, где к концу 2023 г. их число достигло 7340, увеличившись с 1650 за год. Тем не менее, положительная динамика наблюдается и в других регионах. В Калининградской области количество электромобилей возросло с 304 до 970. В Московской области этот показатель увеличился с 1170 до 2770. Санкт-Петербург также демонстрирует рост: с 1000 до 2000 электромобилей. Татарстан зафиксировал увеличение с 443 до 914 электромобилей. Краснодарский край показал рост с 1640 до 2740. Особое внимание стоит уделить Приморскому краю, где к концу 2023 г. зарегистрировано около 2100 электромобилей, что немного выше уровня предшествующего года (2000 электромобилей). В этом регионе также наблюдается значительный рост гибридных автомобилей — с 27 тыс. до 37 тыс. единиц. Аналогичная ситуация наблюдается и в Иркутской области: к 31 декабря 2023 г. на учете числилось 12,6 тыс. гибридных автомобилей, что значительно больше по сравнению с 7,2 тыс. в конце 2022 г. Интересный факт: на Чукотке в 2023 г. был зарегистрирован один электрический автомобиль. Таким образом, хотя Москва и лидирует по количеству электромобилей, другие регионы также показывают положительную динамику в этом направлении [12].

Если рассматривать соотношение электромобилей и электрозарядных станций, то 10,5 автомобилей на одну публичную ЭЗС примерно соответствует международным нормам. В среднем в мире данное соотношение составляет 10 автомобилей на одну ЭЗС, в Китае – 8. ЕС рекомендует своим странам-членам, чтобы оно не превышало 10. Однако если учитывать размер площади РФ, то становится очевидным необходимость меньшего соотношения электромобилей и ЭЗС по сравнению с другими странами [4], [8].

В таблице 1 представлена характеристика развития зарядной инфраструктуры в России и регионах-лидерах.

Таблица 1. Общее количество зарядных станций в России (на середину 2023 г.)

В разрезе федеральных округов информация представлена на рисунке 1 и рисунке 2.

Рисунок 1. Распределение электромобилей по федеральным округам РФ на середину 2023 г.

Источник: составлено автором на основе данных [1]

Рисунок 2. Распределение электрозарядных станций по федеральным округам РФ на середину 2023 г.

Источник: составлено автором на основе данных [1]

Регионы с развивающейся и перспективной инфраструктурой –Центральная Россия: Москва и Московская область, Санкт-Петербург и Ленинградская область являются лидерами и продолжают развивать свою инфраструктуру. Планируется развитие зарядной инфраструктуры вдоль крупных федеральных трасс, что позволит обеспечить удобство поездок на электромобилях на дальние расстояния. Это включает в себя маршруты М-11, М-4, Р-217, Р-255 и другие.

Контентный анализ аналитических источников по частотности упоминания в открытом доступе позволил вывить следующие проблемы развития зарядной инфраструктуры в России:

- недостаток инвестиций (развитие зарядной инфраструктуры требует значительных финансовых вложений, которые не всегда доступны как государственным, так и частным инвесторам);

- низкая осведомленность (многие потенциальные покупатели электромобилей не уверены в наличии зарядной инфраструктуры, что сдерживает их решение о покупке);

- технические ограничения (в некоторых регионах отсутствуют необходимые условия для установки зарядных станций, например, недостаток электроэнергии или сложные климатические условия);

- отсутствие стандартов (разнообразие типов зарядных станций и стандартов может создавать путаницу и затруднять процесс установки новых устройств).

Перспективы рынка определяются разнообразием обсуждаемых возможностей и перспектив, которые существуют для развития рынка зарядной инфраструктуры электромобилей в России. Зарядные станции для электромобилей становятся всё более актуальными по нескольким причинам. С увеличением числа потребителей, выбирающих электромобили, возникает необходимость в развитии инфраструктуры для их зарядки. В условиях глобального изменения климата и стремления к снижению выбросов углерода, электромобили представляют собой более экологически чистую альтернативу бензиновым автомобилям. Многие страны и регионы вводят меры по стимулированию использования электромобилей, включая налоговые льготы и субсидии, что также способствует росту спроса на электромобили и стимулированию развития зарядной инфраструктуры. Развитие технологий аккумуляторов и зарядки, включая интеграцию с возобновляемыми источниками энергии, делает электромобили более доступными и удобными в использовании. В таблице 2 систематизированы проблемы и перспективы, которые получили наибольшее внимание в российских аналитических обзорах по исследуемому рынку.

Таблица 2. Частотно употребляемые словосочетания в открытых источниках информации по обзору рынка зарядной инфраструктуры в России

При реализации аналогичного мониторинга на постоянной основе по разному срезу открытых источников информации можно сформировать пул угроз и возможностей, которые наблюдаются аналитиками или иными субъектами на рынке. Причем при дальнейшем содержательном анализе целесообразно уделять внимание как частотным факторам, так и тем, которые только формируют интерес к себе, реализуя неочевидные возможности и работая с недооцененными угрозами. Планомерная и системная работа по проектированию ответов на вызовы и реализации возможностей с учетом региональной специфики является основой формирования проактивного поведения на рынке и формированию устойчивых позиций на нем.

Заключение

В целом, рынок электромобилей и зарядной инфраструктуры для электромобилей в России демонстрирует значительный потенциал роста, но для его реализации необходимы комплексные меры, направленные на преодоление выявленных недостатков и реализацию обозначенных перспектив. Ключевым фактором успеха станет разработка и реализация четкой согласованной национальной стратегии с учетом региональных особенностей и привлечением как государственных, так и частных инвестиций.

Технологии генеративного искусственного интеллекта позволяют осуществлять мониторинг реализуемых рыночных тенденций в режиме реального времени. Встроенные механизмы оперативного реагирования дают возможность фактически предиктивно осуществлять мероприятия в ответ на формирующиеся угрозы и открывающиеся возможности. Реализованный контентный анализ можно осуществлять в режиме реального времени на открытых информационных источниках, в том числе новостных, а также использовать информационный ресурс социальных сетей, и иных медиа, позволяющих получить сверх оперативную информацию. Все это формирует основу проактивной позиции экономического субъекта.

Благодарности. Автор выражает признательность проектной команде научно-исследовательской работы в рамках ВТСК Финансового университета при Правительстве РФ в составе Сафронова П. П., Федорова Н. С., Павлова А. А., Пивеня К. Е., Ягафарова Д. Д.