В наше время все больше транспорта переводится на электрическую тягу, эта тенденция прослеживается и в России. К тому же, аккумуляторы и суперконденсаторы все чаще применяются в электроэнергетике, причем не только в «зеленой», но и во вполне традиционной. Поэтому производство отечественных накопителей — важная составляющая технологического суверенитета. Обо всем этом шла речь на круглом столе «Системы накопления энергии: потенциал развития отечественной научно-производственной базы», который прошел 24 апреля в рамках деловой программы выставки RENWEX-2025.
Модератором мероприятия выступил заместитель начальника Департамента машиностроения для топливно-энергетического комплекса Министерства промышленности и торговли РФ Федор Каменев. Во вступительном слове он отметил, что еще 10 — 15 лет тому назад разработки в области создания аккумуляторов велись в нашей стране компаниями в основном в инициативном порядке, из собственных средств. Сейчас же Минпромторг оказывает данному направлению всестороннюю поддержку. Развитие отечественного производства накопителей энергии включено в комплексную программу развития топливно-энергетического комплекса России до 2050 г.
Производство аккумуляторов
Александра Большакова, амбассадор «Росатома», рассказала о развитии компании «Ренэра», входящей в состав данной корпорации. «Ренэра» является сейчас крупнейшим производителем литий-ионных аккумуляторов в России. В числе основных направлений деятельности компании — производство тяговых аккумуляторов, а также накопителей для нужд энергетики. Оригинальные технические решения защищены 63 российскими патентами. Помимо совершенствования литий-ионных аккумуляторов, «Ренэра» активно занимается разработкой так называемых пост-литиевых технологий (т. е. созданием устройств хранения электроэнергии с высокой удельной емкостью, в которых литий не используется). При этом «Ренэра» основную ставку делает на натрий-ионные аккумуляторы.
Большое внимание уделяется безопасности литиевых аккумуляторов. Помимо того, что «Ренэра» проектирует их в соответствии с международными стандартами пожарной безопасности, сейчас разрабатывается система пожаротушения, основанная на принципе микрокапсулирования, которая будет встраиваться в каждую ячейку аккумуляторной батареи.
Далее модератор представил созданную при участии госкорпорации «Роснано» компанию Amperion, которая была первопроходцем в деле производства литиевых аккумуляторов в нашей стране (ранее эта компания носила другое название). Об истории и новых разработках этой компании рассказала ее представитель Полина Мишустина. Началось все в 2013 г. с производства аккумуляторов для троллейбусов с увеличенным автономным ходом. В 2019 г. впервые в России аккумулятором данной компании был оснащен шахтовый электровоз. А в 2021 — 2022 г.г. взяты космические высоты — тягач на космодроме «Байконур» был оснащен отечественными аккумуляторами. Из недавних проектов следует отметить оснащение в 2024 г. трех маневровых локомотивов РЖД аккумуляторными батареями производства Amperion. Эти локомотивы, питающиеся от аккумуляторов, уже успели себя зарекомендовать с лучшей стороны.
Будущее, по мнению Полины Мишустиной, принадлежит новым технологическим решениям при производстве накопителей энергии, совершенствованию систем контроля и управления, цифровым моделям жизненного цикла и продвинутым технологиям переработки изношенных аккумуляторов. Касаясь темы того, что придет на смену литий-ионных аккумуляторов, спикер отметила как перспективные направления натрий-ионные и калий-ионные аккумуляторы. Но это все будущее, а сейчас Amperion делает ставку на развитие производства аккумуляторов для источников бесперебойного питания и сетевых накопителей.
Повышение надежности и качества электроснабжения
Использование накопителей большой емкости позволяет повысить надежность электрических сетей, улучшить качество электроэнергии и снизить затраты на новые технологические присоединения. Этому вопросу был посвящен доклад руководителя проекта, первого заместителя генерального директора Центра управления проектами Чебоксарского электроаппаратного завода (АО «ЧЭАЗ») Юлии Каплун.
В ЧЭАЗ разработано готовое решение, позволяющее накапливать энергию при ее малом потреблении в сети с последующей отдачей в сеть на пиках потребления. Кроме этого, накопитель может применяться для отдачи энергии электромобилю при быстрой зарядке в местах, где нет электрических сетей, рассчитанных на такую большую пиковую мощность. В аварийном режиме накопитель обеспечивает работу сети в изолированном режиме, давая опорное напряжение и задавая частоту — этим он отличается от большинства отечественных и зарубежных аналогов, решающих только задачу подачи резервного электропитания. Накопитель рассчитан на подключение к трехфазной сети переменного тока напряжением 400 В.
Повышению надежности и качества энергоснабжения был также посвящен доклад генерального директора ООО «Лаборатория преобразовательной техники» (ГК «Системотехника») Владимира Реброва. Современной тенденцией является установка на сетях среднего напряжения (6 — 35 кВ) накопителей энергии, позволяющих компенсировать кратковременные (длительностью 1 — 3 с) перерывы в энергоснабжении. Данное решение позволяет повысить надежность энергоснабжения. Отличительной особенностью таких накопителей является переходной процесс не более 5 мс без токовой паузы и смещения угла напряжения.
В ГК «Системотехника» разработана технология «ММС-ПТ», позволяющая создавать накопители на напряжение до 35 кВ мощностью до 30 МВА на основе суперконденсаторов. В такой установке не используются трансформаторы, хотя напряжение на суперконденсаторе не превышает 5,5 В! Для преобразования напряжения используются специальные схемы на IGBT-транзисторах. А подключение резервного питания осуществляется быстродействующим тиристорным переключателем.
Электротранспорт
Директор по развитию АО «СпецАвтоИнжиниринг», руководитель проекта ArgoElectro Снежана Трантина рассказала о новых разработках в области коммерческого электротранспорта.
Сейчас проходят опытные испытания новой платформы AgroElectro. На ее основе можно создавать компактные электромобили для грузовых перевозок в городе. Имеются два варианта платформы — с аккумуляторами российского производства, запас хода у него составляет 140 км, а также с импортными, которые позволяют проехать от одной зарядки уже 300 км. Для города дистанция в 140 км вполне приемлема, зато такой электромобиль будет стоить намного дешевле того, в котором применяются импортные аккумуляторы.
Тем не менее, «СпецАвтоИнжиниринг» все же делает ставку именно на российские аккумуляторы. Компания сотрудничает с «Ренэрой» в деле создания принципиально новых аккумуляторных модулей российского производства, которые обеспечат электромобилям большую дальность хода от одной зарядки. Создаваемые модули будут иметь встроенную интеллектуальную систему управления, а также инновационное решение для отвода тепла.
Выводы
Выступления экспертов на круглом столе показали, что в России есть потенциал, позволяющий разрабатывать и производить литий-ионные аккумуляторы. Да, возможно, их удельная емкость уступает зарубежным аналогам, тем не менее, они пригодны для стационарных накопителей, используемых для повышения качества и надежности энергоснабжения. Кроме этого, масса и размеры аккумуляторов не так критичны, если идет речь о локомотивах на железной дороге с питанием от аккумуляторов. Есть и понимание перспектив, что на смену литий-ионным придут натрий-ионные аккумуляторы. Осталось только за совершенствованием существующих технологий не пропустить эту смену технологий накопления энергии. Тогда вполне можно замахнуться и на технологическое лидерство.