Изменит ли мир новая «гигафабрика» «Tesla» - революционный проект американцев?
Производственный потенциал нового промышленного комплекса «Tesla Motors», который строится на территории американского штата Невада, в ближайшие пять лет может быть подорван появлением новых, более совершенных и низкозатратных аккумуляторных батарей.
В январе представители компании «Fuji Pigment» Co. Ltd. (не путать с «Fujifilm») публично заявили о разработке инновационного воздушно-алюминиевого аккумулятора. Преимущество этой разработки состоит в емкости аккумулятора, превышающей показатель литий-ионного аналога, который «Tesla» собирается запустить в серийное производство, более чем в 40 раз. Кроме того, «Fuji Pigment» также заявила о перспективе организации массового выпуска уже в конце 2015 года. Следовательно, открытие гигафабрики в 2016 году не оправдает ожиданий «Tesla Motors», поскольку ее энерготехнологии окажутся морально устаревшими – этот дорогостоящий проект окупит каждый потраченный доллар в лучшем случае через 10 лет (при условии отсутствия производственного спада и стабильных продаж производимой продукции).
Суть инновационной разработки «Fuji Pigment» состоит во внесении качественных изменений в структуру аккумуляторного устройства: любой элемент питания работает по принципу взаимодействия положительного и отрицательного «полюсов» - катода и анода через среду – электролит. Воздушно-алюминиевый аккумулятор вырабатывает электрический ток по тому же принципу, используя взаимодействие кислорода и алюминия с водой в качестве электролита. Особенность этой технологии состоит в том, что после окончания эксплуатационного срока алюминиевый анод следует полностью менять, а не перезаряжать. Но этот недостаток «Fuji Pigment» планирует устранить, использовав «прослойку» из углерода и керамики, которая будет замедлять процесс коррозии и образование побочных продуктов химической реакции – таким образом, усовершенствованная воздушно-алюминиевая батарея сможет быть повторно заряжена (для этого достаточно будет добавить воду).
Mарк Херсам, профессор материаловедения и инженерии Северо-Западного университета (штат Иллинойс, США), заявил о том, что «если «Fuji Pigment» удастся запустить этот проект, он спровоцирует настоящую революцию в мире современных энерготехнологий». Но ученого беспокоит один технический нюанс – поскольку воздушно-алюминиевые аккумуляторы в процессе разрядки могут деформироваться, что может привести к появлению дефектов (трещин, разломов или сколов) на поверхности корпуса, использование таких элементов питания в системах, не обладающих достаточной отказоустойчивостью, может быть поставлено под вопрос.
Риохей Мори, ведущий специалист «Fuji Pigment» в области разработки инновационных энерготехнологий, более сдержан в своих заявлениях: «Мы все еще находимся на стадии разработки и совершенствования этой технологии – результаты нашей работы будут предоставлены общественности в ближайшем будущем…как вы сами понимаете, такой крупномасштабный проект требует большого количества времени и ресурсов».
Но «Fuji Pigment» – не единственная компания, которая занимается подобными проектами. Израильская компания «Phinergy» также активно осваивает технологию воздушно-алюминиевых аккумуляторов, а американские стартапы, специализирующиеся на инновационных энерготехнологиях – «Pathion» и «Sakti 3» - занимаются практической реализацией идеи создания твердотельной батареи нового поколения (с заменой жидкого электролита керамическим или кристаллическим). «Sakti 3» уже представила рабочий образец батареи с производительной мощностью в 1000 ватт-часов в расчете на литр емкости – эти показатели по меньшей мере в двое превышают потенциал аккумуляторов от «Tesla». Исполнительный директор «Pathion» Майкл Лиддл заявил, что такие батареи поступят в широкую продажу не позже, чем через два года.
Безусловно, выпуск сверхмощных аккумуляторов нового поколения не был изначальной целью строительства гигафабрики: основной задачей является удешевление технологии производства с последующим увеличением доступности «транспорта будущего» - электрических автомобилей – для широких масс («Tesla» планирует установить стоимость стандартного электроседана на уровне 35000 долларов США). К слову, введение в эксплуатацию воздушно-алюминиевых и твердотельных элементов питания также может стать переломным моментом для мирового автомобилестроения – алюминий дешевле лития, а производство твердотельных батарей является более эффективным с точки зрения производственных затрат.
Согласно данным, предоставленным Дэном Радомски, вице-президентом консалтинговой компании «NextEnergy», «руководству «Tesla» следует уже сейчас задуматься о том, как лучше справиться с этими вызовами, ведь рынок диктует свои условия – этот процесс можно сравнить с переходом от видеокассет к компакт-дискам. Иными словами, инновации создают новую реальность».
Впрочем, не все так безнадежно – тенденции на рынке автомобилестроения могут дать «Tesla» время, необходимое для пересмотра основных направлений своего развития. Поскольку электромобили постоянно подвергаются воздействию различных температурных режимов, что, в свою очередь, оказывает значительное воздействие на производительность элементов питания, стандарты безопасности обоснованно повышаются. Так как использование литий-ионных батарей в автомобилях сопряжено с рядом проблем, которые возникают при наличии высоких температур, понадобились десятки лет тестов и усовершенствования этой технологии перед тем, как выпустить ее в массовое производство.
Это означает, что «Tesla» также придется задуматься над усовершенствованием существующей технологии - специалисты из Наньянского технологического университета разработали быстрозарядный аккумулятор с диоксид титановым электродом, а команде ученых во главе с Mарком Херсамом из Северо-Западного университета удалось увеличить производственный потенциал стандартной литий-ионной батареи, использовав технологию «реструктуризации» («внедрение» в структуру таких материалов как, например, графен). Эта технология не требует полного переоснащения производственных мощностей, следовательно, может быть внедрена в сравнительно короткие сроки.
В конечном итоге, перспективность функционирования будущей гигафабрики – вопрос не столько технического характера, сколько стратегического. Когда речь идет обинновациях, даже самая гениальная идея не «сработает» без продуманного подхода к ее практической реализации. По словам Майкла Лиддла, энерготехнологии относятся к той сфере, в которой процесс разработки любого ноу-хау следует оптимизировать в соответствии с требованиями промышленного сектора – иными словами, инвесторы будут гораздо охотнее финансировать производство современных аккумуляторных устройств, чем оплачивать проведение научных исследований.
Но ситуация может измениться – ряд крупных игроков рынка автомобильного транспорта, среди которых такие гиганты как «Cadillac» и «BMW», взяли активный курс на перепрофилирование своих промышленных мощностей с учетом тенденции к продвижению электромобилей на рынке транспорта. И, как следствие, проявляют все больший интерес к вопросам разработки эффективных элементов питания для электромобилей (например, «General Motors», является на данный момент главным инвестором «Sakti 3»). Именно поэтому «Tesla CEO Elon Musk» стоит задуматься о перспективах развития новых технологий, если компания планирует сохранить лидерство в этой области.
