Маргарита Пантелеева
Термoэлектричеcтвo oтнocитcя к перcпективным направлениям в альтернативнoй энергетике, так как являетcя oдним из cамых дешевых и надежных иcтoчникoв энергии. Неcлучайнo гoдoвoй oбъем мирoвoгo рынка, к примеру, тoлькo cиcтем oхлаждения для твердoтельных лазеров уже cоcтавил 1,38 млрд. долларов. Что предпринимаетcя в cвязи c этим в Роccии?
Корпорация «РОСНАНО» объявила, что cоздаcт новое отечеcтвенное производство систем охлаждения для лазеров. Продукцией проекта станут устройства охлаждения, термостатирования и генерации. В частности, речь идет о выпуске систем охлаждения для твердотельных лазеров, систем термостатирования «cold plate» для диодных лазеров, термостатированных шкафов для телекоммуникационной аппаратуры, торгового охладительного оборудования, термоэлектрических электрогенераторов для индивидуального жилья.
Участниками проекта являются «РОСНАНО», ООО «Термиона» – заявитель и основной исполнитель, который и будет осуществлять запуск и операционное управление производством, а также заказ опытно-технологических работ и ОКР. В качестве стратегического партнера проекта выступит группа компаний «Концерн РИО», которая будет осуществлять операционное управление, а также займется реализацией и продвижением продукции проекта. В качестве финансового соинвестора подключается иностранный банк.
Общий объем финансирования проекта составляет 1702 млн. рублей. Инвестиции, представляемые «РОСНАНО», выражаются суммой в 600 млн. рублей.
Производство ТЭС будет осуществляться на арендуемых производственных площадях завода ОАО «Элма» в Зеленограде. Сборочное производство разместится на предприятии «ЯК-44», входящем в группу компаний «Концерн РИО». Реализация проекта стартует уже в этом году, выход предприятия на полную мощность запланирован на 2014 год.
До настоящего времени в производстве термоэлектрических модулей и ТЭС использовался ряд дорогостоящих, неэффективных и нефункциональных материалов. Выполняя, в общем, утилитарную функцию, а именно, – обеспечивая конструкционную прочность термоэлектрического модуля, эти материалы также оказывали и сильно
е негативное влияние на модули, на конечную продукцию на их основе и на процесс производства. А именно:
- существенно увеличивали себестоимость
- снижали КПД
- не позволяли варьировать форму и размер модуля в широких пределах
- сильно снижали эксплуатационные характеристики, надежность, тем самым, ограничивая область применения систем / модулей;
Главное, эти материалы создавали серьезные технологические препятствия для автоматизации производства. Поэтому на сегодняшний день большая часть керамических модулей в мире собирается вручную.
Термоэлектрические системы, произведенные по технологии CERATOM, лишены этих недостатков, так как в них эти материалы или отсутствуют, или заменены на более дешевые и эффективные наноструктурированные композиты, сочетающие в себе недостижимые или «несочетаемые» в обычных материалах свойства и характеристики. Кроме того, технология CERATOM предусматривает полную автоматизацию как производственного процесса получения наноструктурированных композитов, так и термоэлектрических систем и конечной потребительской продукции.
Эти конкурентные преимущества позволят российской продукции занять заметную долю рынка в существующих сегментах применения термоэлектричества, а также выйти на принципиально новые рынки, где использование классических керамических модулей технологически невозможно.
Основным рынком, на который ориентирована продукция проекта в Зеленограде, является рынок систем охлаждения и термостабилизации для различных типов лазеров (твердотельных и диодных). В системах охлаждения лазеров используются как традиционные способы охлаждения (воздушный, жидкостный), так и комбинированные на основе термоэлектрических модулей (далее – ТЭМ).
Комбинированные системы охлаждения являются наиболее эффективными с точки зрения отвода тепла с единицы площади и используются для охлаждения твердотельных и мощных диодных лазеров. Термоэлектричество – один из самых дешевых источников альтернативной энергии. Так, себестоимость генерации энергии в термоэлектрической системе CERATOM составляет 0,07 долл./Вт, что сравнимо с себестоимостью генерации в тепловой и атомной энергетике и в разы дешевле других источников альтернативной энергии.
Использование термоэлектричества позволяет осуществлять активное охлаждение, термостатирование и генерацию электроэнергии в тех случаях, когда невозможно использовать традиционные методы (компрессионные холодильники, абсорбционные холодильники, утилизация паразитного тепла в промышленности и быту). ТЭМ используются для охлаждения различной аппаратуры в транспорте, космических аппаратах, для охлаждения лазерной и телекоммуникационной техники, электроники, для охлаждения в производственных процессах и быту.
Применение же термоэлектрических систем в качестве генераторов, преобразующих паразитное тепло в электричество, пока еще
сильно ограничено. Объясняется это низким КПД керамических термоэлектрических систем, их высокой стоимостью и конструкционными недостатками, связанными с использованием керамики в качестве теплопроводов.
– Реализация проекта позволит вывести на рынок термоэлектричества принципиально новый продукт, лишенный недостатков керамических термоэлектрических систем, что позволит существенно расширить потенциальные области применения термоэлектричества, – заявил управляющий директор «РОСНАНО» Дионис Гордин. – И проект, и технология являются частью наметившегося мирового переворота в данной индустрии, основанного на уходе от стандартной классической конструкции ТЭ-модуля, а так же заимствовании и адаптации более эффективных технологий, методов и подходов из смежной сферы – микроэлектроники.
Продукция ориентирована на экспорт. Причем, рост доли экспорта в выручке запланирован в показателях от 75% в 2010 году до 88% в 2016 году. Среди основных потребителей – производители лазеров и лазерных диодов («Sahajanand Laser Technology», «Profina Inc.», «Sensor Electronic Technology Inc.», «Laird Technologies», «Laserlabs», «Polaris»), а также производители коммерческих и бытовых холодильных устройств (ООО «Сервиспласт», ОАО «ЮТК» и др.), ряд строительных компаний.
Годовой объем мирового рынка систем охлаждения твердотельных лазеров составляет 1,38 млрд. долларов, а систем термостабилизации для диодных лазеров мощностью более 1 Вт – 360 млн. Планируемая доля продукции нового российского проекта при выходе на проектную мощность в данном сегменте составит 5%.
Сегмент термоэлектрических модулей, используемых в системах охлаждения лазеров, является наиболее емким на рынке ТЭМ (в натуральном выражении годовая потребность – около 7 млн. шт.). В, целом же, объем мирового рынка керамических термоэлектрических модулей оценивается по итогам года в размере 38 млн. шт. Потенциал рынка определяется специалистами в 6,2 млрд. модулей. И удивляться такому разбросу в цифрах между объемами реальными и необходимыми не приходится.
Только в России спрос мог бы составлять около 155 млн. термоэлектрических модулей в том случае, если бы охлаждающие, термостабилизирующие и генераторные устройства, использующие ТЭМ, полностью заменили бы существующие устройства в таких отраслях промышленности и областях применения, как автомобилестроение, лазерная техника, производство компьютеров, холодильного оборудования, систем кондиционирования, электрогенерирующих устройств.
Несмотря на некоторый спад, связанный с экономическим кризисом, в дальнейшем прогнозируется рост рынка термоэлектричества с темпом CAGR 20%. Причем, мировой рынок ТЭМ характеризуется сейчас низкой концентрацией: доля четырех крупнейших игроков здесь составляет всего 11,6%. Основные производители керамических ТЭМ – «Melcor» (США), «Ferrotec» (Япония), «Marlow» (США), «Tellurex» (США), «Fuxin» (КНР). Наибольшим спросом (80% рынка) пользуются модули стандартных размером 40х40 и 30х30 мм мощностью 40-70 Вт.
Российский рынок керамических ТЭМ за годовой период составил 3,5 млн. долларов (в натуральном выражении – 230 тыс. шт.). При этом объем производства ТЭМ российскими компаниями составил 18,2 млн. долларов (1,2 млн. шт.); 89% произведенной продукции отправляется на экспорт. Основные производители – «Криотерм» (24%), СКБ Норд», «РМТ», «Остерм», НПО «Кристалл», НПО «РИФ» и «АДВ-Инжиниринг».
Термoэлектричеcтвo oтнocитcя к перcпективным направлениям в альтернативнoй энергетике, так как являетcя oдним из cамых дешевых и надежных иcтoчникoв энергии. Неcлучайнo гoдoвoй oбъем мирoвoгo рынка, к примеру, тoлькo cиcтем oхлаждения для твердoтельных лазеров уже cоcтавил 1,38 млрд. долларов. Что предпринимаетcя в cвязи c этим в Роccии?
Корпорация «РОСНАНО» объявила, что cоздаcт новое отечеcтвенное производство систем охлаждения для лазеров. Продукцией проекта станут устройства охлаждения, термостатирования и генерации. В частности, речь идет о выпуске систем охлаждения для твердотельных лазеров, систем термостатирования «cold plate» для диодных лазеров, термостатированных шкафов для телекоммуникационной аппаратуры, торгового охладительного оборудования, термоэлектрических электрогенераторов для индивидуального жилья.
Участниками проекта являются «РОСНАНО», ООО «Термиона» – заявитель и основной исполнитель, который и будет осуществлять запуск и операционное управление производством, а также заказ опытно-технологических работ и ОКР. В качестве стратегического партнера проекта выступит группа компаний «Концерн РИО», которая будет осуществлять операционное управление, а также займется реализацией и продвижением продукции проекта. В качестве финансового соинвестора подключается иностранный банк.
Общий объем финансирования проекта составляет 1702 млн. рублей. Инвестиции, представляемые «РОСНАНО», выражаются суммой в 600 млн. рублей.
Производство ТЭС будет осуществляться на арендуемых производственных площадях завода ОАО «Элма» в Зеленограде. Сборочное производство разместится на предприятии «ЯК-44», входящем в группу компаний «Концерн РИО». Реализация проекта стартует уже в этом году, выход предприятия на полную мощность запланирован на 2014 год.
Учиться лучше на чужих ошибках
До настоящего времени в производстве термоэлектрических модулей и ТЭС использовался ряд дорогостоящих, неэффективных и нефункциональных материалов. Выполняя, в общем, утилитарную функцию, а именно, – обеспечивая конструкционную прочность термоэлектрического модуля, эти материалы также оказывали и сильно
е негативное влияние на модули, на конечную продукцию на их основе и на процесс производства. А именно:
- существенно увеличивали себестоимость
- снижали КПД
- не позволяли варьировать форму и размер модуля в широких пределах
- сильно снижали эксплуатационные характеристики, надежность, тем самым, ограничивая область применения систем / модулей;
Главное, эти материалы создавали серьезные технологические препятствия для автоматизации производства. Поэтому на сегодняшний день большая часть керамических модулей в мире собирается вручную.
Термоэлектрические системы, произведенные по технологии CERATOM, лишены этих недостатков, так как в них эти материалы или отсутствуют, или заменены на более дешевые и эффективные наноструктурированные композиты, сочетающие в себе недостижимые или «несочетаемые» в обычных материалах свойства и характеристики. Кроме того, технология CERATOM предусматривает полную автоматизацию как производственного процесса получения наноструктурированных композитов, так и термоэлектрических систем и конечной потребительской продукции.
Эти конкурентные преимущества позволят российской продукции занять заметную долю рынка в существующих сегментах применения термоэлектричества, а также выйти на принципиально новые рынки, где использование классических керамических модулей технологически невозможно.
Начали с лазера
Основным рынком, на который ориентирована продукция проекта в Зеленограде, является рынок систем охлаждения и термостабилизации для различных типов лазеров (твердотельных и диодных). В системах охлаждения лазеров используются как традиционные способы охлаждения (воздушный, жидкостный), так и комбинированные на основе термоэлектрических модулей (далее – ТЭМ).
Комбинированные системы охлаждения являются наиболее эффективными с точки зрения отвода тепла с единицы площади и используются для охлаждения твердотельных и мощных диодных лазеров. Термоэлектричество – один из самых дешевых источников альтернативной энергии. Так, себестоимость генерации энергии в термоэлектрической системе CERATOM составляет 0,07 долл./Вт, что сравнимо с себестоимостью генерации в тепловой и атомной энергетике и в разы дешевле других источников альтернативной энергии.
Здесь и далее…
Использование термоэлектричества позволяет осуществлять активное охлаждение, термостатирование и генерацию электроэнергии в тех случаях, когда невозможно использовать традиционные методы (компрессионные холодильники, абсорбционные холодильники, утилизация паразитного тепла в промышленности и быту). ТЭМ используются для охлаждения различной аппаратуры в транспорте, космических аппаратах, для охлаждения лазерной и телекоммуникационной техники, электроники, для охлаждения в производственных процессах и быту.
Применение же термоэлектрических систем в качестве генераторов, преобразующих паразитное тепло в электричество, пока еще
сильно ограничено. Объясняется это низким КПД керамических термоэлектрических систем, их высокой стоимостью и конструкционными недостатками, связанными с использованием керамики в качестве теплопроводов.
– Реализация проекта позволит вывести на рынок термоэлектричества принципиально новый продукт, лишенный недостатков керамических термоэлектрических систем, что позволит существенно расширить потенциальные области применения термоэлектричества, – заявил управляющий директор «РОСНАНО» Дионис Гордин. – И проект, и технология являются частью наметившегося мирового переворота в данной индустрии, основанного на уходе от стандартной классической конструкции ТЭ-модуля, а так же заимствовании и адаптации более эффективных технологий, методов и подходов из смежной сферы – микроэлектроники.
Продукция ориентирована на экспорт. Причем, рост доли экспорта в выручке запланирован в показателях от 75% в 2010 году до 88% в 2016 году. Среди основных потребителей – производители лазеров и лазерных диодов («Sahajanand Laser Technology», «Profina Inc.», «Sensor Electronic Technology Inc.», «Laird Technologies», «Laserlabs», «Polaris»), а также производители коммерческих и бытовых холодильных устройств (ООО «Сервиспласт», ОАО «ЮТК» и др.), ряд строительных компаний.
Рынок в цифрах
Годовой объем мирового рынка систем охлаждения твердотельных лазеров составляет 1,38 млрд. долларов, а систем термостабилизации для диодных лазеров мощностью более 1 Вт – 360 млн. Планируемая доля продукции нового российского проекта при выходе на проектную мощность в данном сегменте составит 5%.
Сегмент термоэлектрических модулей, используемых в системах охлаждения лазеров, является наиболее емким на рынке ТЭМ (в натуральном выражении годовая потребность – около 7 млн. шт.). В, целом же, объем мирового рынка керамических термоэлектрических модулей оценивается по итогам года в размере 38 млн. шт. Потенциал рынка определяется специалистами в 6,2 млрд. модулей. И удивляться такому разбросу в цифрах между объемами реальными и необходимыми не приходится.
Только в России спрос мог бы составлять около 155 млн. термоэлектрических модулей в том случае, если бы охлаждающие, термостабилизирующие и генераторные устройства, использующие ТЭМ, полностью заменили бы существующие устройства в таких отраслях промышленности и областях применения, как автомобилестроение, лазерная техника, производство компьютеров, холодильного оборудования, систем кондиционирования, электрогенерирующих устройств.
Несмотря на некоторый спад, связанный с экономическим кризисом, в дальнейшем прогнозируется рост рынка термоэлектричества с темпом CAGR 20%. Причем, мировой рынок ТЭМ характеризуется сейчас низкой концентрацией: доля четырех крупнейших игроков здесь составляет всего 11,6%. Основные производители керамических ТЭМ – «Melcor» (США), «Ferrotec» (Япония), «Marlow» (США), «Tellurex» (США), «Fuxin» (КНР). Наибольшим спросом (80% рынка) пользуются модули стандартных размером 40х40 и 30х30 мм мощностью 40-70 Вт.
Российский рынок керамических ТЭМ за годовой период составил 3,5 млн. долларов (в натуральном выражении – 230 тыс. шт.). При этом объем производства ТЭМ российскими компаниями составил 18,2 млн. долларов (1,2 млн. шт.); 89% произведенной продукции отправляется на экспорт. Основные производители – «Криотерм» (24%), СКБ Норд», «РМТ», «Остерм», НПО «Кристалл», НПО «РИФ» и «АДВ-Инжиниринг».
