В умовах сучасних геополітичних викликів та економічних трансформацій Україні необхідно розробити власну єдину промислову стратегію, яка врахує європейський досвід, забезпечить відкриту страгічну автономію нашої держави в сегменті ключових технологій, відповідатиме національним інтересам та гармонізує наш розвиток з чистою промисловою стратегією Євросоюзу.

Важливим аспектом є розвиток виробництва продукції з високою доданою вартістю, що сприятиме економічній стабільності і конкурентоспроможності країни.

Енергетичний перехід як стратегія виживання

Україна має значний потенціал у відновлюваній енергетиці. Він може стати основою для зменшення залежності від викопного палива з ЄС, який так само глибоко залежний від його постачання з Близького Сходу, США, Китаю та росії.

В умовах нового перерозподілу енергетичних ринків та пошуку джерел постачання рідкісноземельних металів Україна як потенційний член ЄС може виграти в гонці за ресурси і стати європейським хабом промислових інновацій та виробництв.

Європейська промислова стратегія визначає тренди щодо рідкісноземельних металів, електроніки, чистої енергетики та біомедичних технологій. Для України участь у реалізації цієї стратегії – це додаткові можливості для виробництва новітніх батарей для автомобілів, енергетичних накопичувачів, теплових насосів для зовнішніх ринків та внутрішнього споживання. Ці технології допоможуть прискорити заміщення викопних енергоресурсів, зокрема нафти і природного газу.

В умовах війни питання енергозабезпеченості стає першочерговим для всіх секторів економіки, а децентралізація генеруючих потужностей відіграє основну роль в енергобезпеці. Уразливість замкненої на викопному паливі централізованої генерації призводить до колапсів у критичній інфраструктурі українських міст.

Наприклад, 19 лютого рф обстріляла Одесу, позбавивши електропостачання 5 тис. жителів. Унаслідок знеструмлення також була призупинена робота очисних споруд. Через нічну атаку 16 лютого Миколаїв був майже повністю знеструмлений, а в систему теплопостачання не подавався теплоносій після пошкодження ТЕЦ.

Будівництво малих розподілених систем енергопостачання з батарейними накопичувачами та генерація від ВДЕ надає критичній інфраструктурі стабільності та незалежності, а використання теплових насосів може частково або повністю замінити газове опалення на об’єктах медичної та інших сфер громадського обслуговування. В умовах, коли рф посилює атаки на видобуток газу, зменшення його споживання через впровадження нових технологій стає критично важливим.

Порівняльний аналіз покладів літію

Україна володіє одними з найбільших запасів літію в Європі. Точні цифри варіюються, бо родовища не повністю розвідані. За наявними даними, в Україні є 500-600 тис. тонн Li₂O. У Європі (без України) – 400-500 тис. тонн Li₂O, основні родовища розташовані в Чехії, Португалії, Сербії, Німеччині та Іспанії.

Потенціал для виробництва сонячних панелей

Сонячні панелі виробляються переважно з кремнію (Si) – близько 90% від загального складу сонячних панелей, сталі та алюмінію – 5-7%, скла – 3-5%, пластику та полімерів – 1-2%. Ці матеріали використовуються для виробництва різних частин панелей, зокрема захисних шарів та ізоляції.

Частка міді, срібла та золота становить менше 1%. Ці метали завдяки їхній високій провідності використовуються для створення контактів та проводів. Основним матеріалом для створення фотовольтаїчних елементів є кремній, оскільки він ефективно перетворює сонячне світло на електричну енергію. Кремній може бути як моно-, так і полікристалічним залежно від технології виробництва.

В Україні кремнезем (діоксид кремнію, SiO₂) видобувається переважно у формі кварцу та кварцових пісків. Основні регіони видобутку такі.

У Житомирській області – Волинське родовище, де добувають високоякісні кварц, моріон та супутні мінерали – гірський кришталь, берил і топаз. На Закарпатті – Сокирницьке родовище цеолітів, які містять значну кількість кремнезему.

У Донецькій області – Красногорівське родовище кварцових пісків. У Тернопільській, Хмельницькій, Івано-Франківській та Львівській областях розташовані основні родовища вапняків, які також містять кремнезем.

Загалом Україна має значні запаси кремнезему у формі різних мінералів та гірських порід, що забезпечує потреби промисловості і створює потенціал для розвитку нових виробництв, зокрема у сфері сонячної енергетики.

Виробництво фотоелектричних панелей

Отримання монокристалічного кремнію (моно-Si) з кремнезему (SiO₂) для використання в сонячних панелях складається з кількох етапів.

Перший – відновлення кремнезему до металевого кремнію в дугових або рудно-термічних печах із застосуванням вуглецю (коксу) при температурі ~2 тис. °C. Отриманий кремній називають технічним або металургійним (99% чистоти).

Другий – очищення до рівня напівпровідникової чистоти. Зазвичай застосовують метод Сіменса: кремній переводять у летку сполуку – трихлорсилан (SiHCl₃) або тетрахлорид кремнію (SiCl₄), який далі очищають дистиляцією. Потім за допомогою водню в реакторі осаджують ультрачистий полікристалічний кремній.

Третій – вирощування монокристала (метод Чохральського). Полікристалічний кремній плавлять у кварцовому тиглі (~1 450 °C), занурюють затравочний монокристал, який повільно витягується з розплаву при контрольованому обертанні. Так отримується монокристалічний злиток (boule) великого діаметру.

Четвертий – різання пластин (вейферів). Монокристалічний злиток ріжуть на тонкі пластини (~180-200 мкм) за допомогою дротяного пиляння. Ці пластини стають основою для сонячних елементів.

Пʼятий – обробка пластин. На пластини наносять антивідблискове покриття (наприклад, Si₃N₄), додають домішки (легування) для створення p-n переходів, а потім формують електроди для збору електричного струму.

Цей високотехнологічний процес вимагає складного обладнання, проте саме монокристалічний кремній забезпечує найвищий ККД серед кремнієвих панелей.

Єдина промислова стратегія України має базуватися на таких принципах: регіональний підхід та економічна децентралізація, відкрита стратегічна автономія держави щодо ключових технологій, інновації і технологічна модернізація.

Регіональна політика має базуватися на картографуванні економічного потенціалу областей та створенні індустріальних хабів, що спеціалізуються на виробництві конкретних продуктів. Західні області можуть стати центром виробництва високотехнологічних компонентів. Гарним прикладом є цехи із складання автомобільних деталей та переробні підприємства. Східні області мають розвивати металургійне виробництво з акцентом на циркулярну економіку та чисті технології.

Технологія енергобезпеки: батарейні накопичувачі

Більшість децентралізованих систем, побудованих на основі відновлюваних джерелах енергії, гібридні. Вони можуть накопичувати електроенергію в промислових батареях, побудованих на Li-ion-елементах. Розгляньмо типи літієвих батарей і їх склад для електроавтомобілів та енергетичних сховищ. Ці батареї мають різний склад катоду, що впливає на їх характеристики.

У світі спостерігаються такі тренди: Tesla активно використовує NCA-батареї, а китайські виробники (BYD, CATL) переходять на LFP для дешевших моделей. Виходячи з цих даних, Україна, маючи залізо та фосфати, може виробляти LFP-батареї, а для NCA потрібно імпортувати кобальт та алюміній.

Підхід до виробництва критично важливих товарів та обладнання має включати політику зменшення імпортозалежності. Україна може стати виробником напівпровідників, акумуляторів та медичного обладнання, що дасть змогу стати частиною глобальних ланцюгів доданої вартості.

Важливу роль відіграє розвиток видобутку та переробки стратегічних матеріалів – літію, марганцю, графіту та інших рідкісноземельних елементів, необхідних для виробництва напівпровідників, акумуляторів та компонентів для енергосистем.

Застосування інноваційних технологій, автоматизація виробництва та цифровізація є ключовими елементами підвищення продуктивності та зниження витрат. Слід впроваджувати підходи «зеленої» промисловості та переходити на сучасні стандарти виробництва, прийняті в ЄС. Крім того, необхідно розширювати можливості використання 3D-друку, ШІ та робототехніки у виробничих процесах.

Стратегія має бути спрямована на створення виробництв продукції з високою доданою вартістю. Які галузі найбільш перспективні для України?

Машинобудування та електроніка – виробництво деталей для електромобілів, акумуляторних батарей, сенсорних систем, що стають частиною глобальних ланцюгів постачання. Видобуток та переробка літію, марганцю та графіту для виробництва батарей стане ключовим чинником конкурентоспроможності.

Біотехнології та фармацевтика – створення потужностей для виробництва вакцин, лікарських засобів, біоматеріалів. Україна може стати центром для виробництва активних фармацевтичних інгредієнтів.

Агропереробка – розвиток переробки сільськогосподарської продукції, зокрема виробництво органічної продукції та продуктів з високою доданою вартістю (рослинні білки, експортні харчові продукти).

Цифрова економіка та ІТ – створення цифрових платформ, розробка програмного забезпечення, кібербезпека. Розвиток спеціалізованих центрів досліджень у сфері квантових обчислень та штучного інтелекту.

Формування єдиної промислової стратегії України має базуватися на комплексному підході, що враховує регіональні особливості, технологічний розвиток та інвестиційну привабливість. Ключовими завданнями є реіндустріалізація на основі нових технологій, скорочення споживання викопного палива та декарбонізація, зменшення імпортозалежності, зміна структури економіки та створення продуктів з високою доданою вартістю.

Промислове використання стратегічних ресурсів дозволить умонтувати Україну у світові ланцюги постачань та підвищити її економічну незалежність.