Несостоявшиеся выставки, противовирусные лампы, британский солнечный старт-ап, водородные топливные элементы и электричество через интернет — обо всём этом расскажет в традиционном февральском обзоре электротехнической и электроэнергетической сферы Алексей Васильев.
События в мире развиваются стремительно, и то, что было еще в прошлом месяце, сейчас воспринимается, как нечто из другой реальности. Тем не менее, уже в феврале по всему миру стали массово вводиться меры по предотвращению распространения коронавируса, одним из проявлений этого стала отмена множества отраслевых мероприятий. В частности, в феврале было объявлено о переносе выставки Light+Building на осень. Предполагается, что выставка пройдет с 27 сентября по 3 октября 2020 г. Что же касается фестиваля светодизайна Luminale, который проводится во Франкфурте-на-Майне одновременно с выставкой, его поначалу решили вообще не трогать, так как мероприятие проходит на открытом воздухе. Но, как мы уже теперь знаем, Luminale в этом году в итоге решили полностью отменить. Также на более поздний срок (даты пока не известны) перенесена китайская международная ярмарка освещения в Гужене.
Тем не менее, электротехническая отрасль, несмотря ни на что, продолжает развиваться. Естественно, с поправками на текущую ситуацию. Если взять ту же светотехнику, то большой интерес вызывают лампы, дающие ультрафиолетовое излучение, разрушающее ДНК вирусов. Уже пару лет активно развивались проекты по освоению производства светодиодов на длину волны 265 нм. Планировалось их использовать в устройствах для обеззараживания воды, обеспечив тем самым жителей беднейших стран Африки питьевой водой. Теперь же пытаются приспособить светодиоды для обеззараживания воздуха и поверхностей.
Более подробно об этом вы сможете прочесть в аналитическом материале, который будет опубликован в журнале «Электротехнический рынок», № 2 за 2020 г.
Пусть всегда будет солнце
Вплоть до февраля 2020 г. солнечной электроэнергетике пророчили большое будущее, но падение производства в Китае (где выпускается более 90 % солнечных панелей в мире), а также начавшееся снижение цен на нефть поставили под вопрос развитие данного направления.
При этом сокращение производства солнечных панелей в Китае не помешало Tesla и Panasonic принять в феврале решение о закрытии совместной фабрики в США, штат Нью-Йорк. Если планы будут выполнены, то уже в апреле 1500 человек лишатся рабочих мест. Инициаторов закрытия не останавливает даже необходимость выплатить в казну штата Нью-Йорк огромные штрафы за массовое увольнение сотрудников.
Впрочем, еще есть шанс вернуть производство солнечных панелей обратно в страны «золотого милларда», даже если проблемы с коронавирусом успешно разрешатся, на что мы очень надеемся. Позволит это реализовать разработка британских ученых. Нет, не тех, над которыми потешается интернет-общественность, а тех, которые реально двигают науку. Британский стартап Solivis представил опытную солнечную электростанцию с использованием гибких органических панелей на основе квантовых точек. КПД новых панелей достигает 16,6 %, что является рекордным значением для гибких солнечных элементов. В планах исследователей повысить КПД до 20 %, приблизив его к значению обычных панелей.
Преимуществом гибких панелей является практически полная автоматизация их производства — из производственной линии непрерывно выходит лента, не надо собирать панель из отдельных пластин.
Такие панели очень просты в монтаже и размещаются где угодно. Срок службы гибких панелей, по утверждению разработчиков, сопоставим с обычными солнечными панелями.
Тем не менее, развитие альтернативной энергетики дает новый шанс для стран, где много солнечного света, получить конкурентные преимущества на мировом рынке. Дешевая электроэнергия, не зависящая от поставок энергоносителей, позволит обеспечить стабильное производство продукции по низким ценам. Именно таким путем сейчас идет Индия. А недавно на солнечную энергетику сделал ставку Узбекистан. В феврале 2020 г. в Сурхандарьинской области Узбекистана была запущена солнечная электростанция мощностью 200 МВт. Эта электростанция была построена в рамках программы, предусматривающей создание в Узбекистане в течение 10 лет 5000 МВт солнечной и 3000 МВт ветряной генерации.
Водород — в фокусе внимания
Водородная энергетика тесно связана с электроэнергетикой, поскольку выработка водорода осуществляется электрическим способом. Например, получив водород в регионах вблизи экватора, где есть дешевая электроэнергия, вырабатываемая солнечными батареями, можно транспортировать газ в баллонах в более северные регионы и использовать там как топливо для автомобилей. Естественно, эти автомобили должны быть приспособлены под водород. При окислении водорода в окружающую среду выбрасывается обычная вода.
К сожалению, электроэнергию пока что научились передавать на расстояние не более 2500 км, а вот баллоны с газом можно перевозить на большее расстояние.
Помимо глобальных проектов, в феврале впервые были анонсированы более локальные энергетические проекты в области водородной энергетики. В Германии к 2022 г. запланировано создание 130-км трубопровода для подачи водорода на заправочные станции и химические предприятия с завода по производству водорода, расположенного в Нижней Саксонии. Важной особенностью данного проекта является то, что под транспортировку водорода будет перепрофилирован уже существующий трубопровод для природного газа. Трубы в нем останутся теми же. Ранее такая идея уже высказывалась в Германии и возможность ее реализации была подтверждена научными исследованиями, теперь же речь идет о конкретном проекте.
В Бельгии было объявлено о строительстве в 2021-2023 году завода по производству водорода, который будет «консервировать» энергию, получаемую от ветрогенераторов, установленных в море. Запланировано, что мощность электроэнергии, которую завод будет «перерабатывать» в водород, составит 25 МВт.
В США компании Plug Power и Lightning Systems объявили со создании 12,5-тонного грузовика, питающегося от водородных топливных элементов. Основой стал трейлер GM 6500XD. Трейлер представляет собой электромобиль, двигатели которого получают питание не от аккумулятора, а от водородных топливных элементов — своеобразных батареек, заправляемых водородом. По мере расходования, топливный элемент возвращается на заправку, где его повторно заполняют водородом.
Время на замену топливного элемента намного меньше, чем зарядка аккумулятора, что очень важно для грузовых перевозок.
Коммерческие поставки новых грузовиков планируются на третий квартал 2020 г., до этого времени будет проведено всестороннее тестирование машины в реальных условиях эксплуатации. От одного комплекта топливных элементов грузовик может проехать до 643 км.
PoE завоевывает мир
Другая технология, к которой были прикован интерес специалистов в феврале — передача электроэнергии по кабелям Ethernet (Power over Ethernet, PoE). Ресечинговое агентство Reportlinker.com в феврале выпустило прогноз, что мировой рынок чипсетов для PoE будет расти на 6 % в год и к 2025 г. достигнет 714,3 млн долл. Эти прогнозы заметно отличаются от общей стагнации на рынке полупроводников.
Конечно, можно сказать, что нынешняя ситуация способна поставить под вопрос данный прогноз. Но на самом деле эпидемия коронавируса может даже подстегнуть спрос на PoE решения. Все больше людей работают удаленно, соответственно, возрастает нагрузка на интернет-инфраструктуру, в частности, на мобильные сети связи.
PoE позволяет быстро и с минимальными затратами устанавливать роутеры, точки доступа и даже небольшие базовые станции мобильной связи, в том числе и нового стандарта 5G, так как к ним не придется прокладывать отдельный кабель электропитания.
Кроме этого, PoE применяется в фармацевтической и биохимической промышленности. В частности, компания Climet Instruments выпустила в феврале серию датчиков для указанных применений CI-3100 Trident RS, которые питаются по технологии PoE. Беспроводные технологии в фармацевтической и биохимической индустрии обычно не применяются, так как излучение передатчика сказывается на показаниях точных приборов. Совмещение питания и передачи данных в едином интерфейсе значительно упрощает монтаж оборудования и обеспечение герметичности помещения. В 2020 году начато массовое внедрение стандарта PoE++, обеспечивающего напряжение питания 56 В (против 48 В раньше) и мощности в нагрузке до 60 Вт.
Учитывая, что PoE работает с постоянным током, за что ратуют экологические активисты (так как у систем передачи электроэнергии на постоянном токе меньше потери), очевидно, что в современных условиях данной технологии действительно уготовано большое будущее.
