Также В. Соколов прокомментировал соотношение российских и зарубежных производителей УПП на сегодняшний день и в перспективе: "Отечественные УПП по большей части уступают импортным аналогам по массогабаритным параметрам, и зачастую дороже. Однако в отечественном оборудовании, как правило, используется более высокий запас по току силовых приборов, вследствие чего срок их службы может быть заметно выше, чем у импортных. Кроме того, отечественное оборудование более адаптировано под российские условия эксплуатации (применение защитного покрытия печатных плат, адаптация для низких температур и т.д.).
И всё же, поскольку ассортимент импортных УПП значительно шире, их доля на рынке скорее всего останется более высокой".
«В перспективе западное оборудование будет приобретаться в основном в комплекте со средствами комплексной автоматизации объектов, - прогнозирует Станислав Косчинский. -Отечественные УПП постепенно будут вытесняться с рынка китайскими производителями, продающими свои изделия через "подставные" российские компании».
Здесь стоит пояснить, что по мнению многих специалистов, проблему для развития рынка УПП (и электроэнергетического оборудования в целом) представляют недобросовестные производители, заявляющие, что их продукция российского производства, а на деле речь идет о китайских изде-„ лиях не самого высокого качества, вы-8 пускаемых под российской маркой. £ "В связи с вступлением в ВТО доля | импортного оборудования может не-2 сколько возрасти, - предполагает 2 Алексей Юшкин. - Но это не критично 1 для российского рынка, и уход некото® рых не слишком серьёзных игроков не I станет катастрофой. Вместо отечест-§ венного прибавится какое-то количес-£ тво импортного ширпотреба. В любом | случае будущее за серьёзными надёж? ными изделиями, которые в состоянии ^ решать задачи заказчика".
Вадим КИРИЛЛОВ
Г Л
АЛЮМИНИИ
кек ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ
V_)
Во всём мире продолжаются поиски альтернативных источников энергии - недорогих, возобновляемых, экологически чистых. Оказывается, таким источником может стать не только Солнце, ветер и вода, но и обычный алюминий.
Лучше водорода?
Как металл может быть источником электроэнергии? В Объединённом институте высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН, Москва), где под руководством академика А.Е. Шейн-длина ведутся исследования по алюмо-водородной энергетике, знают ответ на этот вопрос.
По мнению учёных, алюминий по своему энергетическому потенциалу очень близок к водороду, считающемуся сегодня перспективным топливом. При этом алюминий лишён недостатков, свойственных водороду (чрезвычайно малая плотность газа и взрывоопасность). Когда речь идёт о хранении и транспортировке водорода, возникает масса вопросов, связанных с безопасностью. Также до сих пор не существует простого и недорогого способа производства водорода в массовых количествах из возобновляемых ресурсов.
Алюминий же по распространённости в природе стоит на первом месте среди металлов и на третьем, после кислорода и кремния, среди химических элементов. В обычных условиях алюминий химически инертен. Причём продукты его окисления можно вторично использовать для восстановления металла, поэтому нет необходимости значительно расширять добычу алюмосодержащих ископаемых.
Существует две концепции использования алюминия в качестве промежуточного энергоносителя. Первая предпола-
54
© Александр Рылов
гает прямое электрохимическое окисление в воздушно-алюминиевых топливных элементах (ВАТЭ). Вторая - химическое окисление алюминия водой с целью получения водорода, который затем используется как топливо (алюмоводород-ные технологии). Рассмотрим каждую из них подробнее.
Электрохимическое окисление
"Специалисты ОИВТ РАН разработали серию воздушно-алюминиевых топливных элементов. Такой элемент имеет расходуемый анод из низколегированного алюминиевого сплава и пористый катод с катализатором на основе активированного угля. Анод и катод разделены щелочным электролитом. На практике термодинамический КПД такого элемента достигал 55%", - пишут Александр Шейндлин, академик, почётный директор ОИВТ РАН и Андрей Жук, доктор технических наук, зам. директора по научной работе.
Институтом новых энергетических проблем ОИВТ РАН выполнено несколько разработок на основе ВАТЭ, имеющих практическое применение.
Первая - это портативное устройство для заряда аккумуляторов мобильных телефонов. Номинальное напряжение зарядного устройства 4.2 В, вес 200 г. При нажатии на кнопки, расположенные на крышке устройства, происходит прокол мембран, заливается электролит. Чтобы он равномерно распределился, устройство надо наклонить на несколько секунд, после чего можно ставить телефон на зарядку.
Другая разработка - фонарь-прожектор с перезаряжаемой в полевых условиях батареей воздушно-алюминиевой системы. Энергоёмкость батареи ВАТЭ с солевым электролитом - 70 А . ч. Перезаряд идёт в течение 2-3 минут путём замены электролита и/или анодов. Масса фонаря с электролитом 1.37 кг, запаса электролита достаточно для свечения фонаря в течение 8 часов. Стоимость генерируемой ВАТЭ энергии определяется стоимостью анодов и, по расчётам специалистов, составляет порядка 0.04 руб./Вт . ч, что значительно ниже, чем в фонарях с сухими одноразовыми батареями. Ожидаемая себестоимость фонаря при серийном производстве составит 350 руб.
В движении и резерве
Практическое приложение концепции прямого электрохимического окисления не ограничивается питанием небольших устройств, вроде телефона или фонарика. В ОИВТ РАН разработан электрохимический генератор на основе воздушно-алюминиевых топливных элементов с щелочным электролитом (ВА ЭХГ) мощностью 1.75 кВт для электромобиля.
ВА ЭХГ состоит из воздушно-алюминиевой батареи, контуров циркуляции электролита и подачи воздуха, которые включают в себя насос, бак для электролита и вентилятор. Перезаряд генератора происходит за счёт замены анодов и щелочного электролита.
Удельная энергия ВА ЭХГ - 270 Вт . ч/кг, что в 3-5 раз больше, чем у традиционных электрохимических источников. Срок сохранности батареи в резерве до приведения в действие 15-20 лет. При напряжении 24-27 В номинальный постоянный ток разряда составит 60 А. При этом токе ВА ЭХГ сможет непрерывно генерировать электроэнергию в течение 10 часов.
Ожидаемая себестоимость ВА ЭХГ при серийном производстве составит 5-6 тыс. руб., а стоимость генерируемой в нём электроэнергии определяется стоимостью анодов и оценивается приблизительно 0.06 руб./Вт . ч, что сопоставимо со стоимостью электроэнергии, вырабатываемой воздушно-водородными топливными элементами, и значительно ниже, чем в других одноразовых резервных батареях.
На основе ВА ЭХГ разработана гибрид- 3 ная энергоустановка для электромобиля, § включающая аккумуляторы и суперкон- Г денсаторы. Она обеспечивает покрытие | пиковой мощности при разгоне и подъ- § ёме до 11.5 кВт, а также накопление $ регенерируемой энергии торможения. | Запас энергии комбинированной энерго- ® установки обеспечивает пробег элект- I ромобиля в соответствии с международ- § ным городским циклом в 3-5 выше, чем у £ аккумуляторных электромобилей. |
ВА ЭХГ может использоваться и в ка- ? честве стационарной энергоустановки. = Благодаря длительному сроку сохранности батареи до приведения в действие,
её применение оправданно в автономных резервных источниках питания. Активация генератора в чрезвычайной ситуации позволит обеспечить питанием системы освещения, коммуникации и связи, электроинструмент.
Алюмоводородные технологии
Вторая концепция выработки электроэнергии предполагает окисление алюминия водой. В ходе реакции образуются водород и тепловая энергия. В ОИВТ РАН разработаны портативные источники тока на основе алюмоводных генераторов водорода для мобильных телефонов и ноутбуков.
В данном случае электронное устройство питается от "свободно дышащих во-дородно-воздушных топливных элементов" (СД ВВТЭ), разработкой которых также занимается ОИВТ РАН. Алюмово-дородные технологии же лежат в основе принципа действия микрогенераторов водорода для СД ВВТЭ.
Микрогенератор водорода - устройство с одноразовым заменяемым картриджем, помещённым в герметичный корпус, который имеет штуцер для выхода водорода, направляющегося в топливный элемент. Картридж состоит из двух частей: контейнера с водой и ячейки с активированным алюминием. Обе части разделены мембранным элементом с заданной пористой структурой. В режиме хранения реагенты разделены специальной влагонепроницаемой перегородкой во избежание контакта алюминия с водой или её парами. Для получения водорода необходимо привести в контакт обе 13части картриджа, в результате чего вода 8 через мембрану начинает поступать к £ реагенту.
| Несомненные достоинства такого кар-§ триджа в том, что он безопасен в хра-2 нении, дёшев и легко сменяем. Энерго-| ёмкость микрогенератора водорода на единицу массы изделия - 200 Вт . ч/кг, К то есть устройство может обеспечивать § высокую мощность при достаточно мини-« атюрных размерах.
| Помимо портативных источников тока | в Институте разрабатывают серию ста-= ционарных энергетических установок разной мощности, вырабатывающих тепло и электроэнергию при окислении час-
тиц мелкодисперсного алюминия водяным паром.
"При автономной работе алюмоводо-родных энергоустановок большой мощности водород не транспортируется непосредственно к потребителю, а генерируется на месте потребления по мере необходимости, - пишет Евгений Школьников, к.т.н., заведующий лабораторией алюмоводородной энергетики ОИВТ РАН. - Источником водорода является реакция алюминия с водой при повышенных температуре и давлении. В рамках практической реализации концепции в настоящее время в ОИВТ РАН изготовлена и проходит испытания когенераци-онная энергетическая установка КЭУ, использующая в качестве исходных реагентов воду и промышленные порошки алюминия".
У такой разработки сразу несколько плюсов - при её эксплуатации нет затрат на технически сложную с точки зрения безопасности транспортировку водорода, а когенерационный эффект установки чрезвычайно востребован в российских климатических усло
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.