Ламмерт де Вит — об инновационных аккумуляторах на основе экологически нейтральных материалов
Ламмерт де Вит — генеральный директор голландского стартапа Suwotec

Ламмерт де Вит — об инновационных аккумуляторах на основе экологически нейтральных материалов

Ламмерт де Вит — генеральный директор голландского стартапа Suwotec
Следующая статья

Стартап Pure Watercraft: подвесной электромотор может быть более доступным и эффективным!

Предыдущая статья

Яхтенный ландшафт Юго-Восточной Азии

Концепт суперяхты Futura, который ранее представило конструкторское бюро Vripack, оказался весьма любопытным не только с точки зрения дизайна, но и в плане заявленных технологий. Инженеры предлагают полностью отказаться от ископаемого топлива в пользу современного биодизеля и производить электричество в том числе с помощью кайта. Однако запасать «зеленую» энергию в «грязных» литевых батареях было бы неправильно, и для ее хранения выбрали аккумуляторы на основе экологически нейтральных компонентов, разработанные в голландской компании Suwoteс. Об их устройстве и преимуществах нам рассказал ее генеральный директор Ламмерт де Вит.

Человечество в огромных количествах сжигает ресурсы, и этот процесс по умолчанию подразумевает их невозвратное уничтожение. Мы пытаемся получать «зеленую» энергию на ветряных фермах, но это решение — сомнительное, ведь в ближайшие десять лет на свалку отправятся порядка 800 000 тонн отходов из отработавших ветряков. То же самое касается и солнечных панелей: их парки занимают огромные площади на почвах, которые можно возделывать. Люди все глубже зарываются в землю в поисках лития и кобальта, еще сильнее нарушая природный баланс, ведь их добыча не менее болезненна для планеты, чем разработка нефтяных и газовых месторождений. Мы забираем у нее ресурсы для наших высокоэнергетических нужд и ничем не замещаем их, в то время как все процессы в природе — низкоэнергетические.

История

Аккумулятор на основе природных компонентов мы разработали более десяти лет назад для горнодобывающей компании. Они собирались использовать его в локомотивах, которые таскают вагонетки с железной рудой. Наш инженер спроектировал батарею из песка и соли на платформе вагонетки. Она должна была идти сразу за локомотивом и обеспечивать его энергией для движения в шахте, где для этого не хватало мощности электрической сети. Все испытания прошли успешно, но цены на нефть упали, и заказчик отложил проект в долгий ящик. Спустя несколько лет мы изучили состояние нашей батареи, которая не работала все это время, и выяснили, что ее свойства ухудшились, так как соль набрала воды, а электроды съела коррозия. Тогда мы решили усовершенствовать аккумулятор и в ходе исследований обнаружили, что листья деревьев, особенно дуба, а также морские водоросли выступают отличным регулятором кислотности соляного буфера. Их требуется очень мало, порядка 3% от общей массы, и для этого, разумеется, не нужно обдирать деревья, так как в тех же Нидерландах по осени с улиц убирают огромное количество листвы.

Принцип работы

Вся наша планета, по сути, представляет собой большую батарею, которую мы успешно скопировали. Так, если воткнуть один электрод в песок на пляже, а другой опустить в море, то между ними уже возникнет разность потенциалов. Соответственно, если песок и соль положить в одну коробку и «приправить» все это листьями, то получится такая же батарея. Соль при этом можно использовать любую, но плотность запасаемой энергии будет зависеть от ее химической чистоты.

Для тестовой батареи, которая прекрасно работает уже два года, мы использовали буфер с обычной поваренной солью из ближайшего магазина. Таким образом, подобный аккумулятор собирается за полчаса в любом месте, где есть песок, соль, листья или водоросли. Конечно, вместо последних для регуляции pH можно применить кислоту или щелочь, но мы в Suwotec стремимся использовать только природные компоненты, чтобы наши батареи не наносили ущерба природе на всех стадиях своего жизненного цикла.

Главное ноу-хау Suwotec заключается в особых керамических электродах, которые проводят электричество и не подвержены коррозии. Они не создают магнитное поле, а значит, в одной и той же батарее может быть несколько «плюсов» и «минусов». Более того, с помощью «умных» контроллеров с нее можно одновременно снимать постоянный ток с напряжением 12 В и 24 В, а также переменный ток. Электроды, имеющие форму скрученных в свободный рулон пластин, могут располагаться близко друг к другу без каких-либо последствий.

Системный подход

Традиционный взгляд на батареи подразумевает желание хранить запасенную энергию как можно дольше, но мы смотрим на них иначе. — Мы интегрируем батареи в энергетические системы судна или здания, с тем чтобы временно запасать энергию, получаемую из природных источников (солнце, ветер), если она в данный момент не нужна. Для этого требуется создать оптимальный баланс между поступлением и расходом энергии, и наши низкоэнергетические батареи выступают интегральной частью этой системы, можно сказать, являются ее BMS. Замечу, что низкоэнергетические — не значит медленные.

Аккумуляторы Suwotec позволяют решить проблему двусторонней передачи энергии между высоко- и низкоэнергетическими системами: их можно одновременно заряжать и разряжать, а единственный их недостаток заключается в габаритах и невысокой плотности энергии на единицу массы. Они в 4−6 раз больше литий-ионных, но зато прекрасно позволяют сглаживать пики производства и потребления энергии. Если ветрогенератор или кайт выдают больше энергии, чем нужно в данный момент, то ее можно быстро перевести в низкоэнергетические батареи, которые, в отличие от литий-ионных и других высокоэнергетических аккумуляторов, способны быстро принять пиковую энергию, не нагреваясь при этом. Причем эти циклы не влияют на срок их службы, а общая эффективность системы значительно повышается.

В качестве одного из способов производства энергии на Futura конструкторы предлагают использовать кайт

Батареи, которые мы вместе с Vripack предлагаем использовать на Futura, совершенно безопасны: они не греются при быстром заряде и разряде, в них нечему гореть, а если происходит короткое замыкание, то процессы внутри просто останавливаются. При понижении окружающей температуры их емкость возрастает, а когда та повышается, то увеличивается скорость отдачи энергии. В любом случае риска возникновения теплового разгона здесь нет.

Что касается веса, то каждом проекте эту задачу предстоит решать по-разному, и пока речь идет о том, чтобы замещать батареями балласт, который есть практически на любом крупном судне. Со временем песчано-солевая каша в батареях затвердевает, и ее плотность становится сравнимой с плотностью цемента. Срок эксплуатации этих аккумуляторов неограничен: в ходе работы их емкость не падает, однако из-за процессов минерализации снижается количество энергии, которое батарея способна отдавать и принимать в единицу времени. Но процесс это не быстрый, и полную или частичную замену батарей можно привязать к проведению глубоких рефитов.

Таким образом, батареи Suwotec проверены и готовы для использования в море, причем конкурентов у них пока нет. С регистрами мы пока не общались, но я уверен, что проблем с сертификацией у таких безопасных аккумуляторов не возникнет. Сейчас мы ищем инвесторов для организации промышленного производства электродов, так как при мелкосерийном производстве изготовление одной пластины (примерно 10×20 см) обходится в 900 евро. Когда это произойдет, стоимость этих батарей может снизиться до 100 евро за кВт·ч. И хотя таким компаниям, как наша, сильно мешает развиваться лобби со стороны производителей литиевых батарей, мы продолжим делать ставку на сознательность потребителей, которые в будущем станут выбирать экологичные продукты, а не те, которые производителям удобно выводить на рынок, руководствуясь лишь собственными интересами.

Дата:

25.06.2020

Текст

Антон Черкасов-Нисман

Фото

Suwotec

Следующая статья

Стартап Pure Watercraft: подвесной электромотор может быть более доступным и эффективным!

Предыдущая статья

Яхтенный ландшафт Юго-Восточной Азии

Новые материалы
Похожие статьи