Создан образец модульной системы хранения электроэнергии / Fist "Watt" from Skolkovo

• Емкость модуля 1,2 кВтч,
• Мощность 1,5-3 кВт
• Вес 8 кг,
• Габариты 45х35х11.
• Вход: 220В АС, 48В DC,12В — 24В DC.
• Выход: 220В АС, 12В DC, 5В DC

Возобновляемая энергия — повсюду вокруг нас, но как ее использовать, как ее сохранить, собрать на будущее?

Универсальный «карманы» для энергии, которые можно собирать в виде «елочной гирлянды», придумали в компании-резиденте Сколково. Компания Watts Battery (ООО «Уаттс Бэтэри», резидент кластера энергоэффективных технологий Фонда «Сколково») создала первый, готовый к продажам промышленный образец модульной системы для накопления электрической энергии WATTS. Модульная система состоит из портативных энергоблоков, каждый из которых может выступать как самостоятельная система хранения и управления энергией. Собирать модули не сложнее, чем играть в конструктор ЛЕГО.

Уже в июне 2016 года первый прототип WATTS был представлен публике на Startup Village в Сколково. А в октябре проект стал победителем всероссийского молодежного конкурса в области наукоемких инновационных проектов и разработок «Энергопрорыв 2016». На выставке в Финляндии изделие WATT будет позиционироваться как первая в мире мощная батарейка, которая может заряжаться от солнца, ветра или сети, а потом снабжать электричеством людей в домах или других местах, где отсутствует доступ к электросетям.

Обсуждение Ecolife:

Емкость модуля 1,2 кВт*час — много это или мало?

Полезно сравнить с обычным автомобильным аккумулятором, в среднем имеющим емкость 60 Ампер-часов при весе порядка 18 кг и габаритах около 21х26х18 см. (примерно 0,01 м³). Емкость аккумуляторов приводят, исходя из 20-часового цикла разряда до конечного напряжения. Для автомобильных аккумуляторов оно составляет 10,8 В (при начальном 12 В). Например, надпись на маркировке аккумулятора «60 А·ч» означает, что он способен выдавать ток 3 ток ампера на протяжении 20 часов, и при этом напряжение на клеммах не упадет ниже 10,8 В. Взяв средее напряжение 11,4 вольта получим емкость как 11,4Vx3Ax20h=684 Wt*h или примерно 0,7 кВт*час. Это почти в 2 раза меньше чем у Watt, тогда как вес более чем в 2 раза превышает Watt. Плотность энергии отличается значительно — автомобильный имеет плотность 38 Вт*час/кг, тогда как Watt — 150 Вт*час/кг, т.е. почти в 4 раза больше.

Рассмотрим также емкость в киловаттах хорошего power-банка для подзарядки смартфонов. Возьмем характеристику 11200 mAh которая позволяет заряжать девайсы — телефоны и планшеты через usb порт, т.е. при напряжении 5 V. получим 11,2 Ah*5V=56 Wt*h или примерно 0,06 кВт*час. Весит такая блок-зарядка 260 гр., поэтому удельную емкость составит около 0,2 кВт*час/кг. Такая емкость отвечает классу емкости накопителей энергии на литий-ионных батареях. Стартовый ток «зажигания» автомобиля составляет порядка 600 А, что при 12 вольтах требует отдачи более 7 кВт. Расход емкости автомобильно батареи при этом составляет 0,002 кВт*часа, что не больше 3% от полного энергосодержания аккумулятора (0,002/0.07)*100%=2,8%, поэтому автомобильный аккумулятор готов к значительным мощностным нагрузкам, тогда как класс литий-ионных и близких к ним по характеристикам накопителей — не готов отдавать кратковременно столь высокую мощность, которой было бы достаточно, чтобы крутить стартер автомобиля.

Таким образом один модуль Watt эквивалентен по емкости 1,2/0,06 примерно 20 карманным power-bank/зарядкам, и 4-м автомобильным, что впечатляет, особенно принимая во внимание сравнительно невысокий вес модуля. В тоже время максимальная мощность модуля почти в 2 раза меньше, чем у автмобильной батареи, а его габарит 45х35х11 составляет 0,017 м², т.е. в 1,7 раза превышает объем автомобильного накопителя. Таким образом мощность, заявленная разработчиком 1,5-3 кВт и значительный габарит заведомо ограничивают возможности применения модулей Watt в автомобиле как основного аккумулятора. Тем не менее разработанный модуль несомненно сможет помочь стартовать подсевшей автомобильной батарее. Однако модульный принцип позволяет собирать блоки Watt в батареи — в этом состоит важное преимущество данного принципа создания накопителя. Как при этом удается решить вопрос поддержания напряжения модульных элементов — это и есть «ноу-хау» разработчиков, которые должны обеспечить это поддержание, чтобы ни один из элементов модуля не «брал на себя» слишком много, т.е. чтобы не было перегрузки — как при разрядке, так и при зарядке, которая должна обеспечиваться от любого возобновляемого источника. Если например говорить от зарядке от бортовой сети автомобиля, снабженного генератором, выдающим от 90 до 150А, то при напряжении бортовой сети 12 вольт производимая им мощность составляет 1 — 2 кВт, поэтому один модуль Watt зарядится примерно за час езды.

После этого он способен питать прибор мощностью 100 Вт в течении 12 часов — т.е. можно, например, подключить ноутбук или телевизор. Однако существует ли для этого подходящий провод — вот хороший вопрос для разработчиков. Очевидно, что такой провод в «природе» уже существует — именно 100 Вт способен пропустить новый разъем type-c — новый стандарт usb, хотя использование коннектора USB Type-C не обязательно означает, что устройство реализует высокоскоростной стандарт USB 3.1 или USB Power Delivery. Может быть, такой блок, обладающий «двунаправленным» разъемом для подключения, добавит сил автомобильному аккумулятору при зимнем старте? Наверняка от такого подспорья не откажутся ни российские, ни финские водители. Во всяком случае в автомобиле всегда может находится «запасной» модуль, заряженный от бортовой сети.

Оснащен ли Watt новейшим usb tipe-c разъемом — пока выяснить не удалось, но будем надеяться, что это именно так — во всяком случае, это было бы наиболее своевременным и оправданным использованием инновационного разъема. В любом случае хочется пожелать успеха разработчикам, прокладывающим дорогу новым технологиям накопления энергии и одновременно освобождающим нас от сетевых оков, привязывающих нас к электрическим розеткам и одновременно — к сетевым монополиям. Вход и выход переменного тока 220 вольт, присутсвующий в модуле, говорит о внимании разарботчиков к форматам нагрузки — очевидно для этого испоьзуетс инвертор. Каковы хараткеристики и эффективность преобразования энергии, греется или не греется модуль под нагрузкой и другие эксплуатационные особенности нового изделия — расскажем отдельно, если разработчики или Фонд Сколково передадут его в редакцию на тестирование.

Презентация на родине Nokia обязывает поговорить о цене. Если исходить из цен «карманных» зарядок для смартфонов, то их стоимость находится примерно на уровне $50 за 0,02 Вт*час, или $250 — за 1 кВт*час. Таким образом пожелаем стартапу и выхода на конкурентную цену $250-350 — в этом, несомненно, главный залог успеха!

 

к списку