Энергетический рывок: украинские ученые борются за китайский рынок

В такой камере исследуют материалы, из которых изготавливают суперконденсаторы
Image caption В такой камере исследуют материалы, из которых изготавливают суперконденсаторы

На первый взгляд, это обычная научная лаборатория, каких полно в корпусах научных институтов, разбросанных по всему Киеву. Здесь есть все необходимые атрибуты комнаты для опытов: флуоресцентные лампы под потолком, белые стены, стеклянные шкафчики с рядами баночек, колбы, шланги, кабели, кнопки и - куда же без них - люди в белых халатах.

Но что отличает эту лабораторию от десятков других - так это форма собственности. Она принадлежит частной компании ЮНАСКО, которая исследует и производит суперконденсаторы. Это приборы для быстрого накопления энергии, которые применяют в некоторых видах транспорта, подъемных кранах, ветрогенераторах и бытовой технике.

Украинская компания, основанная в Лондоне в 2010 году, кроме лаборатории имеет еще собственное конструкторское бюро и опытное производство, расположенное в Хмельницком. Полноценного промышленного производства фирма, которая существует на средства венчурных инвесторов, пока не наладила, объясняет Юрий Малетин, главный ученый компании.

Image caption Доктор Малетин ранее работал в КПИ и в Институте общей и неорганической химии НАН Украины. В его активе - более 80 научных статей и более 20 патентов

Сайт ЮНАСКО имеет только англоязычную версию, намекая, что потенциальный клиент живет не в Украине, а также не в СНГ. "Сейчас готовим китайскую версию сайта", - рассказывает Малетин, сидя за столом в своем кабинете.

По его словам, две трети мирового рынка суперконденсаторов, объем которого приближается к миллиарду долларов, приходятся на Китай. Именно в этой стране активно развивается общественный транспорт, в котором применяют эти устройства, и именно китайская компания Power Tech больше года назад первой получила лицензию на производство суперконденсаторов по украинской технологии. Правда, до сих пор не наладила его.

Но что такое суперконденсаторы и почему ими так интересуются китайцы?

Суперконденсаторы против аккумуляторов

"Если использовать слово "супер", то это, безусловно, суперинтересно и действительно суперважно", - комментирует идею исследовать суперконденсаторы доктор физико-математических наук Сергей Шарапов из Института теоретической физики им. Н. Боголюбова.

Как и обычный аккумулятор, это устройство, которое накапливает и сохраняет энергию, однако делает это по-своему. В отличие от аккумулятора, суперконденсатор может зарядиться полностью за несколько секунд, но его энергоемкость в десятки раз меньше даже старомодных свинцовых аккумуляторах, не говоря уже о современных литий-ионных, таких как в смартфонах или автомобилях Tesla.

Юрий Малетин проводит аналогию. Представьте жаркий летний день, когда вам хочется принять душ. У вас есть огромный полный бак, из которого вода льется только тоненькой струйкой. Поэтому вы берете ведро, набираете в него воды и выливаете на себя - и вам хорошо. Бак - это аккумулятор. А обливание из ведра - так работает суперконденсатор. Он отдает немного, но сразу. И получает тоже немного, но быстро.

"Многие путаются в этом и думают, что суперконденсаторы могут вытеснить аккумуляторы. Это не так", - предостерегает ученый.

Image caption Лаборатория и КБ ЮНАСКО расположены в Киеве, а опытное производство - в Хмельницком

На практике суперконденсаторы часто используются в паре с аккумуляторами. Один из примеров - гибридные автомобили, где работают системы рекуперации, или возврат использованной энергии. Когда автомобиль тормозит, на это тратится энергия, которая в обычных машинах просто превращается в тепло, за счет водителя нагревая воздух на улице.

"Эту энергию нельзя закачать в аккумулятор, потому что на сколько можно зарядить аккумулятор за 2-5 секунд, в течение которых вы тормозите? А тормозить дольше вы не можете, потому что это будет уже не торможение, а ДТП", - продолжает ученый. Зато с такой задачей легко справится суперконденсатор. Зарядившись за тот момент, когда водитель жмет на тормоза, устройство может впоследствии отдать энергию, например, помогая двигателю разогнать авто.

Кстати, в электромобилях Tesla суперконденсаторы не применяются. Когда основатель компании Илон Маск только начинал свою работу в Кремниевой долине, то пророчил большое будущее именно суперконденасторам, а не аккумуляторам. Однако затем, похоже, изменил свое мнение.

Копірайт зображення YUNASKO
Image caption Модули суперконденсаторов (сверху слева) собраны из отдельных элементов - ячеек

Тепловозы и ветряные мельницы

Кроме высокой удельной мощности суперконденсаторы могут также похвастаться невероятно высоким коэффициентом полезного действия - 95-99%. Это означает, что устройство имеет щедрую натуру и отдает практически всю сохраненную энергию, почти не нагреваясь. В случае автомобилей или общественного транспорта это дополнительный плюс к безопасности.

Другие положительные стороны - возможность работать при температурах от -45С до +60С, а также почти неограниченное количество перезарядных циклов. В суперконденсаторах, в отличие от батарей, не происходит никаких электрохимических реакций, потому они почти не изнашиваются со временем.

Все это позволяет использовать их в технике, где случаются мощные пиковые нагрузки: экскаваторах, подъемных кранах, тепловозах или ветрогенераторах. В ветряных мельницах, например, они корректируют угол наклона лопастей, мгновенно реагируя на изменения ветра. А в тепловозах могут завести дизельный двигатель в суровый мороз.

Хай-тек производство

Команда из более чем 50 человек, которые работают в ЮНАСКО, пытается донести миру преимущества своих изделий, постоянно сравнивая собственные разработки с достижениями конкурентов.

Image caption В компании надеются, что промышленное производство удастся наладить благодаря китайскому партнеру, который уже получил лицензию

В конструкторском бюро компании стоят приборы, которые позволяют тестировать элементы, из них состоят суперконеднасторы, и измерять их свойства и эффективность. Похожие аппараты, объясняет доктор Малетин, работают в Институте транспортных исследований в Калифорнии, куда украинские изобретатели отправляют образцы своей продукции для независимых испытаний.

Результаты таких тестов, которые проводят институты из разных стран, затем изучают международные автопроизводители, которые ищут себе партнеров по всему миру. И похоже, на украинцев действительно обращают внимание. Об этом свидетельствует хотя бы то, что в ближайшие недели главного ученого ЮНАСКО пригласили на две международные конференции, посвященные суперконденсаторам. В январе он посетит собрание ААВС в Германии - Ведущую конференцию по вопросам автомобильных и промышленных батарей. В марте киевского ученого ждут в Японии на седьмой Международной выставке зарядных батарей (Int'l Rechargeable Battery Expo), где он прочитает 45-минутную лекцию.

Но интересны ли суперконденсаторы кому-то в самой Украине, кроме тех, кто их производит?

По мнению Александра Кравцова, соучредителя украинской компании ElectroCars, идея с суперконденсаторами перспективна разве что для государственных проектов или крупного бизнеса.

"Иначе, это слишком дорогая технология как для стартапов", - говорит Кравцов, компания которого сейчас пытается запустить собственное серийное производство зарядок для электромобилей.

В Украине бизнес, связанный с энергетической темой, слишком сложный из-за нестабильности экономики, коррупции и бюрократии, говорит он.

Услышав вопрос о промышленном производстве суперконденсаторов в Украине, доктор Малетин из ЮНАСКО улыбается.

"Мы были бы очень заинтересованы в этом. По этому поводу в разное время мы обращались к различным "олигархам". Но все боятся вкладывать такие большие деньги в это хай-тек производство", - объясняет ученый.

Уровень необходимых инвестиций, говорит он, достигает 10 млн долларов. Похоже, это слишком рискованное дело для украинских предпринимателей, учитывая то, что такой бизнес окупится в лучшем случае через несколько лет.

"Быстрее будет построить птицеферму и выкармливать Рябу", - говорит он.

Новости по теме