– ТЭЭМП сегодня – это не просто небольшое предприятие, которое выпускает суперконденсаторы, а полноценное промышленное производство, разрабатывающее и производящее решения для конечных потребителей с использованием собственных суперконденсаторов.

– Каково существенное отличие от аккумуляторов?

– В принципе, суперконденсаторы и аккумуляторы делают одно и тоже – они накапливают электрическую энергию с последующей отдачей её в нагрузку. Но это с первого взгляда.
Если в аккумуляторах этот процесс происходит за счет окислительно-восстановительных реакций, то в суперконденсаторах таких процессов нет, в них энергия хранится в виде слоя ионов, присоединенных к поверхности электрода. И именно это делает суперконденсаторы очень живучими. По всем ресурсным испытаниям наши ячейки за 1 млн циклов «заряд-разряд» теряет незначительную часть своей ёмкости, всего порядка 10%, что соответствует показателям мировых производителей суперконденсаторов.
Плотность энергии в аккумуляторах на порядки выше, чем в суперконденсаторах, но они обладают меньшей плотностью мощности.
Что это значит? Что суперконденсатор создан для быстрого накапливания и импульсной отдачи энергии в нагрузку, а аккумулятор – для спокойного и продолжительного режима накапливания и отдачи энергии небольшой мощности.

О СОБСТВЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ И ИХ ПРИМЕНЕНИИ
– Наша конструкция ячейки и модуля, а также технология производства – полностью отечественная разработка, результат сотрудничества с ведущими научными центрами. R&D-центр ТЭЭМПа работает совместно с Национальным исследовательским технологическим университетом МИСиС, также мы сотрудничаем с Институтом высоких температур и МГУ.
Результатом такого сотрудничества стали высокие удельные характеристики суперконденсаторных ячеек и модулей: КПД выше 98%, способность выдерживать токи короткого замыкания на уровне 10 000 ампер без выхода из строя, широкий диапазон рабочих температур (-60о С…+85о С), в зависимости от применяемого электролита. Причем -65о С – своеобразный рекорд, так как ни одна компания в мире не делала суперконденсаторы на такие низкие температуры. Важно отметить, что это не лабораторные образцы, а серийная продукция, поставляемая на предприятия России и за рубеж.
Более того, наша уникальная конструкция суперконденсатора и технологическая гибкость производственных цепочек позволяют в самые короткие сроки переориентировать существующее предприятие с выпуска ламинированных суперконденсаторов на изготовление литий-ионных аккумуляторов (призматических, в ламинированном корпусе) либо комбинированных устройств накопления энергии (ЛИАБ+СК) при минимальных финансовых затратах на проектирование и подготовку производства, – рассказывает Сергей Агеев.

– Ваши технологии могут использоваться в условиях низких температур. Сейчас большое значение придается освоению Арктики, ведь именно там открыто огромное количество месторождений углеводородов. Чем такие устройства могут быть полезны добывающим компаниям?

– Способы применения суперконденсаторов определяются его главными качествами: работоспособность при критически низких температурах, высокий ресурс, а также способность отдавать большие токи. Конкретные решения и устройства мы разрабатываем, исходя именно из этой логики.
Обеспечение гарантированного запуска двигателей технологического транспорта и агрегатов питания; улучшение качества энергоснабжения объектов с непрерывным технологическим циклом, поддержание бесперебойной работы частотно-регулируемых приводов, а также обеспечение гарантированного срабатывания аварийных цепей в критических ситуациях на сетевых объектах – основные задачи, которые ставят перед нами нефтегазовые и нефтесервисные компании.
И в каждом конкретном направлении мы предлагаем решения с суперконденсаторными модулями.

– Если говорить про запуск двигателей технологического транспорта. Что даёт применение решений на суперконденсаторах для предприятия?

– Основная задача применения таких систем – обеспечение гарантированного запуска техники и итоговое снижение эксплуатационных расходов на всем жизненном цикле работы машин. А это, по сути, экономия денег для владельцев парков техники.
С помощью наших систем запуска мы развязываем сам запуск машины от питания бортовой сети и дополнительной аппаратуры, установленной на транспорте. Это важно, так как системы слежения и связи работают в постоянном режиме, то есть они постоянно подпитываются от штатной батареи, что приводит к разрядке аккумулятора и невозможности своевременно осуществить запуск автомобиля. Система полностью берет на себя нагрузку по запуску и обеспечивает комфортный для батареи режим работы, тем самым увеличивая срок жизни батареи, снижая эксплуатационные
затраты.
А если взять в расчет структуры, обеспечивающие безопасность городской инфраструктуры и граждан, то эти системы становятся незаменимым решением для обеспечения высокой мобилизационной готовности транспортных средств. В таких структурах, как МВД, МЧС, скорая помощь, газовые службы скорость играет решающую роль.
К примеру, в АО «Мосгаз» на машине первого реагирования стоит наша система гарантированного запуска. Машина выезжает на вызовы круглосуточно и к нашим системам нет нареканий.
А в Новом Уренгое я лично запускал трубоукладчик Caterpillar 587R, а это практически 500 л. с. и 15,2 л дизельный двигатель с турбонаддувом. Находился он в голом поле и стоял не менее 2-х недель. Температура была близка к -20о С, а учитывая ветер, то опускалась и до -25о С. Запуск был осуществлен с первого раза за 1,5 секунды. Необходимо учесть, что заранее трубоукладчик не прогревали и на время запуска отключали батарейный отсек для чистоты испытаний.

РОССИЙСКИЕ СУПЕРКОНДЕНСАТОРЫ ТЭЭМП УСТАНАВЛИВАЮТ В ПАТРУЛЬНЫХ ВНЕДОРОЖНИКАХ «УАЗ ПАТРИОТ»
– Компания ТЭЭМП серийно поставляет суперконденсаторные стартерные системы для патрульных автомобилей «Патриот» (3163), которые УАЗ производит для нужд МВД Российской Федерации.
Патрульные внедорожники «Патриот» оснащены большим количеством дополнительной аппаратуры и зачастую эксплуатируются при низких температурах, что затрудняет пуск автомобиля после стоянки на улице. Система запуска на суперконденсаторах ТЭЭМП способна отдать ток большой мощности и поэтому является идеальным решением для запуска двигателя внутреннего сгорания в холодное время года.

СУПЕРКОНДЕНСАТОРЫ – ДЛЯ РЖД
– Уверенный запуск дизельных локомотивов – задача не менее сложная. Сейчас в стране их более 10 тысяч. Не удивительно, что нашим первым заказчиком стала Корпорация «Трансмашхолдинг», которая поставляет системы «старт/стоп» с применением наших суперконденсаторов в «Российские
железные дороги».
Дело в том, что дизельные локомотивы не глушат при температуре уже ниже +15° С! Вопервых, не факт, что он заведется, а во-вторых, каждый запуск двигателя снижает срок службы аккумуляторов. Установив суперконденсаторный модуль в батарейном отсеке, мы добились интересного эффекта: размер накопителя на борту локомотива уменьшился, он стал легче, появилось больше пространства в технической зоне. Учитывая, что суперконденсаторный модуль способен заводить двигатель при любых температурах, опыт эксплуатации показывает, что применение старт-стоп системы снижает расход топлива в режиме прогрева тепловоза на 20%, а на холостом ходу — на 60-80%.
В абсолютном выражении расход топлива тепловозом снижается на 9 тонн в год. Суммарное снижение расхода топлива благодаря применению старт-стоп системы на основе суперконденсаторов ТЭЭМП в 2018 году достигло 2700 тонн, или 40 железнодорожных цистерн «дизеля»! Потому что мы за чистый воздух!
Решение, разработанное компанией «АВП Технология», – крайне эффективный и бюджетный способ экономии топлива подвижного состава, что, безусловно, повышает общую экономическую эффективность его использования в любой климатической зоне.

– Используется ли ваши технологии в других видах транспорта?

– Например, в региональной авиации несовершенство существующих накопителей также приводит к существенному перерасходу топлива. Заряда штатной свинцовокислотной батареи легендарного самолёта Ан-2 хватает на однократный запуск двигателя. Полностью батарея заряжается за 40 минут полёта, в то время как самолёт может выполнить местный рейс за 15-20 минут.
Оставшееся время двигатель просто не глушат – если аэродром не оборудован инфраструктурой. Это приводит к дополнительному расходу дорогого топлива, износу двигателя, повышению стоимости перевозок… Суперконденсаторный модуль заряжается за 6 минут. Разница и преимущества налицо.

– Всё это довольно традиционные виды транспорта. Как насчет модных нынче электромобилей?

– Суперконденсаторы уже сейчас эффективно применяются в гибридных схемах, где ДВС сочетается с генератором и накопителем. На малых скоростях работает электрический привод. Он обеспечивает разгон до 50-60 км/ч, далее вступает ДВС. При торможении кинетическая энергия рекуперируется и возвращается в батарею. Это даёт значительную экономию на топливе и кратно снижает выбросы в атмосферу. Однако из-за постоянных циклов заряда-разряда бортовые батареи довольно быстро – за 2-3 года – деградируют и приходят в негодность.
Суперконденсаторные модули в «гибридах» работают до 10 лет и, в отличие от аккумуляторов, не нуждаются в термостатировании. Иначе говоря, для гибридного транспорта суперконденсатор – наилучшее решение.
Например, в Минске вместе с компанией «Белкоммунмаш» мы поставили в опытную эксплуатацию гибридный автобус на наших суперконденсаторах. Это позволит на практике подтвердить их преимущества.

– Получается, на транспорте суперконденсаторы уже нашли своё применение. А что насчет сетей и просадок напряжения?

– Да, запуск техники – не единственный способ применения суперконденсаторов, ведь он способен моментально отдать запасенный заряд, то есть быстро отреагировать на потребность в энергии.
Если говорить про просадки напряжения и про энергетику в целом, то применение решений с суперконденсаторами очень обширно. Они востребованы как на сетевых объектах, так и на промышленных предприятиях. Например, по ГОСТ Р 54149- 2010 нормальный диапазон изменения напряжения в наших сетях составляет +/- 10% от номинального. А высокотехнологичное оборудование, применяемое на объектах, может иметь максимальный разброс по напряжению всего в +/- 5%. То есть при более глубокой просадке оборудование уйдет в ошибку, и всё, что находилось в это время в работе, отправится в брак. А это прямые потери предприятия.
Самое интересное, что основная часть просадок находится во временном интервале до 5 секунд, характерное время для работы суперконденсаторов. Существующие решения на аккумуляторных батареях могут справиться с данной задачей, но они всегда обладают большей энергетикой, чем
это необходимо. Причина здесь кроется в оптимальном режиме батарей, т.е. выдаче энергии небольшими токами, что приводит к росту количества аккумуляторов в шкафу. Помимо этого, для них необходимо готовить специальное помещение с климатикой и вытяжкой, что не требуется для работы суперконденсаторов.
Но не стоит забывать, что есть задачи, когда необходимо поддерживать оборудование и десятки минут. И именно здесь мы планируем использовать решения с двумя типами источников энергии, АБ+СК. Если произошла кратковременная просадка – суперконденсаторы нивелируют её, если же она оказалась продолжительной – подключаются батареи.
Приведу пример: добывающие компании используют насосные системы поддержания пластового давления, от стабильности работы которых во многом зависит уровень нефтеотдачи пласта. При запуске мощных насосов часто довольно сильно просаживается напряжение в сети. Поэтому существует немало относительно доступных технических средств для компенсации просадок. В частности, частотные преобразователи, устройства плавного пуска. Но одно из лучших решений – системы компенсации просадок на основе суперконденсаторов. Они долговечны, так как не имеют механических узлов и агрегатов, бесперебойно работают в самых суровых климатических условиях, поэтому могут конкурировать с распространенными сегодня решениями.

ПУСКОВЫЕ СИСТЕМЫ ТЭЭМП ОБЕСПЕЧИВАЮТ НАДЕЖНОСТЬ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ СТОЛИЦЫ
– Компания ТЭЭМП модернизировала систему альтернативных источников питания защитного сооружения (бомбоубежища), расположенного в здании центрального офиса АО «Мосгаз». Сердце сооружения – дизель-генераторная установка – была оборудована новейшей пусковой системой ТЕМПСтарт™, изготовленной на базе отечественных суперконденсаторов.
Благодаря высочайшей надежности пусковых систем, разработанных компанией ТЭЭМП специально для объектов критической инфраструктуры, запуск энергогенерирующего оборудования гарантирован при любых чрезвычайных ситуациях и погодных условиях. Система ТЕМПСтарт™, не требующая тщательного и дорогостоящего обслуживания, успешно применяется на генераторных установках мощностью от 15 кВт до 3,2 МВт и обеспечивает не менее 100 тысяч успешных стартерных запусков в течение 15 лет. Это необходимо для технического перевооружения инфраструктуры бомбоубежищ современным оборудованием.
Назначение защитных сооружений, находящихся сегодня в ведении МЧС, – защита от широкого спектра опасностей, от экстремальных погодных условий до последствий техногенных аварий, от которых не застрахованы даже самые высокотехнологичные города мира.

– Сейчас модно и актуально говорить об альтернативной энергетике. Нашлось место суперконденсаторам и в возобновляемой энергетике?

– Да, они используются в ветроэнергетике для изменения наклона лопастей при резких порывах ветра. Высокая скорость поворота лопастей очень важна – иначе ветер может просто поломать лопасти установки. В солнечной энергетике суперконденсаторы служат буферными накопителями для сглаживания пиков и спадов активности. Неравномерность солнечного света в облачную погоду приводит к тому, что активная мощность удаленных друг от друга модулей различается. Если такой пульсирующий режим пустить в сеть, он вызовет сбой и может привести к поломке оборудования. Накопители добавляют энергии там, где «провал», и снижают там, где пик.
Сегодня ТЭЭМП – одна из немногих компаний в России, серийно производящая источники тока с действительно высокими, на уровне мировых, характеристиками. Серийно – очень важное слово. В лаборатории можно изобрести самые удивительные вещи, гораздо сложнее запустить их в промышленное производство и, главное, суметь обеспечить его экономическую эффективность.

– Над чем в настоящее время работают ваши специалисты?

– Мы активно работаем над созданием новых электродных структур и электролитов. Наша цель – создать гибридный накопитель, который бы совместил характеристики хорошей батареи и суперконденсатора. Плотность энергии в таком накопителе должна превышать 100 Вт/ч на килограмм, а плотность мощности – более 120 кВт на килограмм. Это основная задача
нашего R&D-центра.
Доведение разработки до серийного производства – непростой и длительный процесс. Когда мы говорим об инвестициях в НИОКР, то имеем в виду все стадии, от создания лабораторного прототипа до момента передачи продукции в производство.
200 000 суперконденсаторных ячеек в год – сегодняшняя мощность предприятия ТЭЭМП. 1 миллион ячеек в год – плановое увеличение объемов производства в 2020-21 гг. На сегодняшний момент мы являемся единственным в стране российским производителем суперконденсаторов на органических электролитах и успешно конкурируем с мировыми производителями аналогичной продукции. Это редкий пример успешной кооперации команды компании с научными центрами нашей страны.