Перспективы рынка суперконденсаторов

Перспективы рынка суперконденсаторов

Выпуск 19 (6718) от 01 октября 2020 г.
РУБРИКА: ОБОРУДОВАНИЕ

Суперконденсаторы давно привлекают внимание широкого круга заказчиков из автомобильной промышленности, сферы информационных технологий и сетей электропередач: развитие этих приборов подходит к моменту, когда они смогут превзойти стандартные аккумуляторные батареи по эксплуатационным параметрам, включая безопасность, скорость зарядки, габариты, системы управления и т. п. Соответственно, расширяется круг поставщиков суперконденсаторов. Наибольшую активность в данной области проявляют американские и китайские компании.

Специалисты исследовательской фирмы IDTechX Research (Кембридж, Великобритания), одного из активных приверженцев новых технологий зарядки и хранения энергии, предсказывают, что суперконденсаторы в конечном итоге «узурпируют» область современных технологий аккумуляторных батарей, в частности литий-ионных. Ожидается, что в течение следующих двух десятилетий на рынок выйдут около 80 производителей суперконденсаторов, а в автотранспорте на смену двигателям внутреннего сгорания придут электромоторы, появятся поезда на магнитной подвеске и ряд других подобных технологий. При этом по мере увеличения числа производителей электромобилей будет расти и число поставщиков суперконденсаторов. Лидером, по оценкам, станет КНР – ​к 2041 г. там появятся около 30 производителей этих систем (см. рисунок).



Источник: IDTechEX Research

Географическое распределение производителей суперконденсаторов


Отраслевые специалисты отмечают, что несмотря на общие сферы применения с аккумуляторами, суперконденсаторы существенно от них отличаются. Аккумуляторные батареи любого типа накапливают электричество внутри закрытого элемента за счет химических реакций. Химические вещества внутри батареи со временем разлагаются, и она выходит из строя. В суперконденсаторе электричество накапливается между двумя заряженными пластинами и, в отличие от батарей, электрический заряд может реализовываться сразу, а не постепенно. Главный недостаток суперконденсаторов заключается в том, что они очень быстро разряжаются даже в пассивном состоянии. В то же время основным потенциальным преимуществом технологии суперконденсаторов является способность к очень быстрой зарядке.

Различные варианты улучшенных суперконденсаторов открывают огромные возможности для самых разных сфер применения: мини-электросетей, поездов, трамваев, грузовиков, тяжелых внедорожников, крошечных источников бесперебойного питания для узлов Интернета вещей, использующих устройства сбора и преобразования энергии, а также крупных (порядка 1 МВт/ч) источников бесперебойного питания для больниц и ЦОД. В этом смысле суперконденсаторы занимают промежуточное положение между зарядной станцией и электросетью. Резервные суперконденсаторы могут использоваться там и тогда, где и когда это потребуется, если другие источники питания оказываются недоступными.

Специалисты фирмы IDTechX Research обосновывают свое мнение о растущей популярности технологии суперконденсаторов тем, что перечень вариантов их использования в областях транспорта, Интернета вещей, ЦОД и т. п. продолжает расти. Как считают исследователи, быстрая зарядка электротранспорта обязательно станет основным аргументом в пользу успеха технологии суперконденсаторов. Например, суперконденсаторы городского монорельсового транспорта и электробусов заряжаются за 20 секунд. Благодаря этому снижается необходимость использования и замены дорогих аккумуляторов и, как следствие, – ​переработки применяемых в них дорогостоящих и экологически опасных материалов.

Тем не менее при проектировании силовой электроники критическим фактором остается плотность энергии. Это тот показатель, по которому батареи по-прежнему превосходят суперконденсаторы. Если измерять в ватт-часах на килограмм, то суперконденсаторы приближаются к нижнему пределу для плотности энергии современных аккумуляторных батарей – ​это около или чуть более 10 Вт⋅ч/кг. Соответственно, для совершенствования остается еще много возможностей. В качестве промежуточных, переходных вариантов специалисты IDTechX Research указывают на возможность использования гибридных решений, начиная от сочетания конденсаторов–суперконденсаторов и заканчивая связками аккумуляторов–суперконденсаторов. Последние решения, в частности, могут использоваться в таких приложениях, как быстрая беспроводная зарядка.

По оценкам IDTechX Research, суперконденсаторы к настоящему времени заменили 10% дорогостоящих литий-ионных батарей и быстро вытесняют свинцово-кислотные батареи (или даже ведут к их выходу из употребления). Сегодня суперконденсаторы совершенствуются и выходят на рынок очень быстро – ​судя по всему, в ближайшие 20 лет их ждет значительный успех.

Leopold George. Supercapacitor Market Gets a Jolt. EE Times, September 3, 2020: https://www.eetimes.com/supercapacitor-market-gets-a-jolt/


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ