Номера

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

Главная / №4 (76) Июль-Август 2017 / Статьи и обзоры оборудования

Конденсаторы с приставкой супер

Международная промышленная выставка «Иннопром-2017», прошедшая в июле, началась с визита Владимира Путина. В числе экспозиций, которые посетил Президент России, был и объединенный стенд Группы «Ренова», на котором помимо прочих разработок, высокому гостю продемонстрировали суперконденсаторы «ТЭЭМП». Что же кроется за приставкой «супер» и делает эту продукцию уникальной?

Cуперконденсаторы ТЭЭМП

По своим характеристикам суперконденсатор занимает промежуточное положение между конденсаторами и аккумуляторами. По сравнению с последними, он обладает меньшим объемом, однако способен обеспечить высокую мощность токоотдачи без какой-либо деградации! Энергоемкость таких устройств в три раза больше, чем у обычных конденсаторов, а энергетическая мощность — в 5-8 превышает аналогичный показатель традиционных аккумуляторов.

Продукция «ТЭЭМП» уникальна по многим параметрам. Благодаря органическим электролитам, разработанным по заказу компании в лабораториях МИСиС, суперконденсаторные модули «ТЭЭМП» успешно работают при температурах до -60°С.

Кстати, подавляющее большинство представленных сегодня на рынке суперконденсаторов — цилиндрической формы, и внутри каждого — свернутые в рулон слои электродов. При изготовлении таких ячеек используются тяжелые металлические детали, а контакты закрепляются при помощи лазерной сварки, что уменьшает их площадь. Суперконденсаторы «ТЭЭМП» имеют прямоугольную форму, т.е. контакты занимают почти всю их поверхность. Поэтому модули способны обеспечить большие импульсные токи и эффективно распределяют температурные и токовые поля по своей площади. При сборке модулей суперконденсаторы подвергаются дополнительному сжатию, что уменьшает их внутреннее сопротивление. В итоге размер и масса модулей «ТЭЭМП» на 30% меньше, чем у аналогичных устройств.

Стартерная система на основе суперконденсаторов ТЭЭМП

1. Стартерная система на основе суперконденсаторов способна запускать целые парки тяжелой техники

— Суперконденсаторы «ТЭЭМП» и технологии их производства — разработка российских ученых, — рассказывает директор по развитию высокотехнологичных активов Группы компаний «Ренова» Михаил Лифшиц. — Интеллектуальная собственность компании защищена российскими и международными патентами. Производственная линия предприятия уникальна — ее оборудование изготовлено по нашим техническим условиям, а зачастую, и по собственным чертежам компании. Сегодня наш бизнес создает системы накопления энергии для заказчиков из самых разных областей: от общественного транспорта до ядерной физики и робототехники. Но представленные решения — лишь небольшая часть возможных применений суперконденсаторов.

Cуперконденсаторной ячейки катодный материал

2. В «сердце» суперконденсаторной ячейки — катодный материал

Применений у суперконденсаторов действительно много — современная техника остро нуждается в надежных источниках тока высокой мощности.

Так, одна из разработок «ТЭЭМП» — системы «старт-стоп» для городских автобусов, автомобилей и другой техники. Подобные системы глушат двигатель на время остановки — в пробке, в ожидании зеленого сигнала светофора или при посадке пассажиров. Обычные аккумуляторы использовать в этой системе нельзя: они обладают ресурсом в несколько тысяч циклов зарядки-разрядки и потеряют свои качества довольно быстро. У суперконденсаторов ресурс несравнимо больший — порядка миллиона циклов. Емкости устройств «ТЭЭМП» с лихвой хватает на запуск двигателя при начале движения. Испытания системы, которые провели инженеры компании МАЗ подтвердили, что расход топлива в городском цикле на примере автобуса снижается на 5-10%. Для автолюбителя это несущественная цифра, а вот для транспортной компании — уже экономическая величина.

Заливка электролита и герметизация

3. Заливка электролита и герметизация — важнейший этап изготовления суперконденсатора

Другое применение суперконденсаторов — стартерный запуск двигателей тяжелой техники — от тягачей и карьерных самосвалов до железнодорожных локомотивов! Модули на основе суперконденсаторов обеспечивают надежный запуск дизелей в условиях крайне низких температур, до -60°С.

После герметизации каждая ячейка подвергается ресурсным испытаниям — это финальный этап производства

Золотое правило: не сможешь запустить — не глуши! Именно поэтому маневровые локомотивы при температуре воздуха ниже +16°С запрещено глушить. Теперь с простыми и надежными пусковыми устройствами железнодорожникам больше не нужно будет держать их на холостом ходу. Это не только сократит выбросы парниковых газов, но и позволит снизить расход топлива маневровыми тепловозами до 43%, что составляет около 15% суммарного потребления железных дорог в год!

Мощность завода в Химках суперконденсаторы ТЭЭМПС подобной проблемой сталкивается и гражданская авиация. Так, самолеты, совершающие короткие перелеты между аэродромами без инфраструктуры, не отключают свои двигатели по прилету: зарядка батарей для их запуска занимает не менее 50 минут. Суперконденсаторные модули при этом полностью заряжаются за 8 минут полета. Система стартерного пуска на основе суперконденсаторов способна сэкономить огромное количество топлива на местных авиалиниях. Кстати, обычные аккумуляторы могут запустить газотурбинный двигатель только один раз, а комбинированные решения (гибридные накопители) гарантированно запустят его при температурах до -60°С и продлят срок службы батарей в 3,5 раза.

— Технические решения, заложенные в нашей продукции, уже доказали свою эффективность, — комментирует генеральный директор компании «ТЭЭМП» Сергей Курилов. Суперконденсаторные модули «ТЭЭМП» успешно прошли испытания на железной дороге, в авиации, у автопроизводителей самого широкого спектра: от малолитражек до городских автобусов и тяжелой гусеничной техники. Среди наших партнеров ведущие отраслевые институты, компании-интеграторы и производители конечной продукции. Мы, в частности, сотрудничаем с Сибирским научно-исследовательским институтом авиации им. С. А. Чаплыгина, Центральным институтом авиационного моторостроения имени П. И. Баранова, группой МАЗ, компанией «АВП-технологии». Гибкая производственная линия и широкая линейка модулей позволяют нам предложить рынку эффективные решения в самых разных отраслях.

По его словам, рыночные перспективы суперконденсаторов зависят от их производителей: конкретные рыночные ниши открываются по мере совершенствования таких устройств и улучшения их характеристик.

— Физические законы изменить нельзя, а значит, и принципиально новых методов хранения энергии в обозримом будущем не появится, уверен Сергей Курилов. — Поэтому лучшая из возможных стратегий — создавать специализированные решения для конкретных применений. В нашем случае этот процесс значительно облегчает гибкость как производственной линии, так и самого форм-фактора наших суперконденсаторов — мы легко можем изменять емкость, мощность и размер конечного модуля. А сотрудничество с лучшими российскими научными учреждениями позволяет нам добиваться выдающихся характеристик конечных устройств.

Надежда КУПРИЯНОВА