Стремление к замене традиционной энергетики на альтернативную стало общемировым трендом. Россия здесь не исключение. Неутешительные прогнозы, связанные с изменениями климата, заставляют отказываться от углеводородов в пользу возобновляемых источников энергии: солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса, энергия ветра, гидроэнергия, энергия приливов и отливов. В России была создана Ассоциация развития возобновляемой энергетики. Ее эксперты утверждают, что за последние пять лет этот сектор вырос в 13 раз. Над проектами в области зеленой энергетики работают как ученые из российских вузов, крупные корпорации, так и специалисты, создающие собственные стартапы, в том числе резиденты Сколково.
Энергия солнца и ветра
Солнечная энергетика – наиболее развитая среди всех секторов альтернативной энергетики. Ключевые игроки в этой области – компании «Фортум», «Хевел», «Т плюс». Кроме них, на рынок выходят молодые компании, предлагающие инновационные решения.
Резидент «Сколково» «НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике» занимается разработкой гетероструктурных солнечных технологий. Они создали солнечные модули с КПД более 23% — это один из лидеров в мире по данному показателю. Сейчас компания производит около 300 МВт солнечных модулей в год по новой технологии, поставляя их не только в РФ, но и в Европу и Азию.
Группа компаний «Солэкс» – участник фонда «Сколково» — одна из немногих компаний в мире, которые занимаются созданием солнечных фотоэлектрических элементов и солнечных модулей с двухсторонней чувствительностью, а также различных типов солнечных энергетических установок на их основе. Эти установки могут работать как ТЭЦ — вырабатывать как электрическую, так и тепловую энергию.
Солнечная электростанция, расположенная на плавучем модуле, частично заполненном водой, — разработка стартапа HelioRec. Вода охлаждает станцию, благодаря чему ее эффективность на 20% выше аналогов, которые располагаются на суше. Кроме того, такое решение может использоваться там, где есть дефицит земельного пространства и нет возможности для установки традиционных солнечных батарей. Плавучие солнечные станции могут использоваться в портах, компаниях, занимающихся судостроительством для обеспечения их электричеством. Чтобы прогнозировать перспективы выработки электроэнергии в конкретном месте и выдавать рекомендации, HelioRec использует алгоритмы машинного обучения.
В области ветроэнергетики ведет свои разработки компания – резидент «Сколково» «ВДМ-техника». Их ноу-хау – ветроустановки, способные работать на низких скоростях ветра. В отличие от традиционных ветряков, для обеспечения работы которых нужен ветер скоростью 11-12 м/с , они выходят на максимум выработки энергии уже при 6-7 м/с . Для развития инфраструктуры ветряной энергетики эта разработка очень важна, ведь благодаря ей намного больше территорий становятся пригодными для ветрогенерации.
Российские стартапы в водородной энергетике
«Прометей РД» работает в области водородных технологий. Платиноуглеродные электрокатализаторы, производимые компанией, — важная составляющая часть низкотемпературных топливных элементов. Благодаря катализаторам в них ускоряются химические реакции выработки электроэнергии. Низкотемпературные топливные элементы применяются как для создания водородных двигателей, так и в качестве аккумуляторов для беспилотных летательных аппаратов. В дальнейших планах компании – разработка новых видов катализаторов для водородной энергетики и сотрудничество с несколькими ключевыми компаниями в этой области.
Компания Zero Avia предлагает инновационное решение для авиации: двигатели пассажирских самолётов, работающие на водородном топливе. Компанию основал выпускник МФТИ и Пристонского университета Валерий Мифтахов. Первая компания, созданная Мифтаховым, производила зарядные станции для электромобилей. Потом он перешел к созданию самолётов на чистом топливе. В июне 2020 водородный пассажирский самолёт с двигателем ZeroAvia совершил свой первый полёт, после чего компания привлекла $37,7 млн на развитие проекта от Британского правительства, фонда Билла Гейтса, Amazon, Shell и других крупных игроков рынка. ZeroAvia уже получила экспериментальные сертификаты для двух прототипов самолетов, прошла важные этапы летных испытаний и находится на пути к коммерческой эксплуатации в 2024 году.
Решения для электротранспорта
Для развития электротранспорта необходима инфраструктура – зарядные станции. В августе 2021 года Правительство РФ подписало распоряжение, согласно которому к 2030 году каждый десятый выпускаемый автомобиль должен быть электрическим, а число электрозарядных станций вырасти как минимум до 72 000. Технологичные решения для электротранспортной инфраструктуры создают молодые компании из России.
Компания ZEVS с 2018 разрабатывает два взаимосвязанных направления: собственную сеть зарядных станций и IT-платформу: мобильное приложение, web-интерфейс для сетей и тестовая среда для производителей. Платформа по сути представляет собой маркетплейс, который объединяет станции разных производителей и продает услуги по зарядке, в том числе и на сети ZEVS. В мобильном приложении водители могут найти ближайшую станцию, построить до нее маршрут, управлять зарядными сессиями, контролировать расходы.
Компания L-charge – разработчик мини-электростанций на сжиженном природном газе (а в последствии – на водороде) для сверхбыстрой зарядки электротранспорта. По данным с сайта компании, станция представлена в двух вариантах — стационарном и мобильном. Она сама генерирует и хранит энергию, при этом не требует подключения к сети и может за 5-8 минут зарядить электромобиль на 100 км пути. Сервис уже работает в Москве, в планах – вся Россия. По словам технического директора L-Charge их проект примечателен тем, что он в значительной мере независим от западных комплектующих: силовая электроника разработана и произведена у нас в стране, газопоршневой двигатель – в Белоруссии. Блоки литиевых аккумуляторов делаются в Китае, но уже налаживается производство российских аккумуляторов сопоставимого качества.
Другой производитель быстрых и ультрабыстрых станций – компания «Яблочков». В их основной продуктовой линейке: зарядная станция «Ураган» мощностью до 100 кВт и 120-180 кВт для электромобилей и станция «Торнадо» для общественного электротранспорта. Компания также разработала систему удаленного управления станцией в режиме реального времени.
Системы накопления энергии
У многих возобновляемых источников энергии есть один существенный недостаток – они не постоянны и зависят от погодных условий. Чтобы решить эту проблему, нужно иметь возможность запасать эту энергию впрок. Для этого создаются разнообразные системы накопления энергии: разработчики предлагают целый ряд решений, связанных с новыми материалами для электродов, ячейками накопителей, системами управления накопителем, готовыми батареями.
Компания «К-Плюс» с 2020 года разрабатывает технологию производства калий-ионных аккумуляторов в мягком корпусе. Надежные и недорогие электрохимические устройства для хранения энергии очень востребованы, а продукт «К-плюс» — уникальная разработка. Большинство современных аккумуляторов – литий-ионные, известных производителей калиевых элементов в мире нет. Калий –ионные аккумуляторы вдвое экономичнее литиевых аналогов: 1 кВт⋅ч для них стоит в два раза меньше при схожих эксплуатационных характеристиках. Это возможно за счет использования экологичных и более дешевых реагентов при синтезе электродных материалов.
Компании Watts Battery и Volts Battery создают системы накопления электроэнергии, основанные на литий-ионных аккумуляторах. Их разработка — конструктор из компактных блоков стандартной мощности, из которых можно самостоятельно собрать накопитель емкости 1-12 кВтч в любом месте. Такое решение как альтернатива дизельным генераторам востребовано у жителей загородных домов, которым нужен источник резервного электропитания. Компании создают не только накопители, но и солнечные батареи. Они обеспечивают питание дома в дневное время, а излишки запасаются в накопителе и используются ночью.
РМС