Из-за аварии на заводе Toshiba подорожают чипы флэш-памяти

Кризис доступности чипов: в чем причины и как его устранить

Цифровая индустрия переживает самый серьезный за многие годы дефицит полупроводниковой продукции. Чипы лежат в основе большинства вещей, которыми мы пользуемся ежедневно — от смартфонов до автомобилей и телевизоров, и эти потребности только возрастают. В чем причины такого глобального кризиса.

Читайте «Хайтек» в

С чего все началось?

И тут тоже свою роль сыграл коронавирус. Спровоцированный локдауном бум продаж игровых консолей, ноутбуков и телевизоров чуть не оказал огромное влияние на авторынок.

Основная причина — цифровизация всего и вся, переход в онлайн, увеличение объемов трафика и так далее. Промышленность оказалась не готова к такому ажиотажу.

В итоге мы получили глобальный дефицит на рынке микросхем, который угрожает нормальному ходу работы многих отраслей от автомобилестроения до производства ноутбуков и промышленных систем.

Fiat Chrysler был одним из многих автопроизводителей, вынужденных остановить свои заводы в этом году, поскольку работающие с ними производители микросхем на Тайване и в Китае не справлялась с объемом заказов от представителей не автомобильной направленности.

Насколько все серьезно?

  • Полупроводники

По данным аналитического агентства J.P. Morgan, объемы поставок полупроводников в разных отраслях на 10–30% ниже потребностей этих отраслей. Для того, чтобы промышленность смогла нарастить объемы производства, нужно от 6 месяцев до года.

Весь этот период мы будем наблюдать проблемы с поставками разных систем и устройств, где используются чипы.

По данным AutoForecast Solutions, уже заморожено производство более 280 000 автомобилей. По прогнозам IHS Markit, до 500 000 автомобилей могут быть просто не выпущены.

Несмотря на то, что производителям чипов удалось на время «прижать» автомобильную промышленность, для них самих также наступил период потрясений. Калифорнийская Intel, сменившая в этом месяце исполнительного директора, пытается отобрать обратно корону лидера в области передового производства микросхем у тайваньской TSMC.

Еще одним негативным фактором для всего рынка является торговая война между США и Китаем. А это еще один негативный фактор, который провоцирует спад объемов производства.

Тайваньская TSMC пытается справиться с последствиями санкций США против китайской телекоммуникационной группы Huawei и гиганта производства микросхем Semiconductor Manufacturing International Corp.

Санкции привели к тому, что некоторые клиенты перенаправили свои заказы от SMIC другим производителям, например, TSMC. Внутри отрасли нарастает серьезная паника, дефицит чипов слишком велик.

Плюс ко всему, на Тайване, фабрики которого поставляют огромное количество чипов, иногда случаются какие-то проблемы природного характера. Случаются тайфуны, наводнения и землетрясения, из последнего — нехватка воды.

Водохранилища региона заполнены примерно на 20%, что заставляет власти настойчиво рекомендовать промышленным компаниям снижать расход воды на 7-11%. Ну а без воды не удастся и нарастить объемы производства.

В итоге TSMC и VIS, по данным Reuters, начали заключать контракты на поставку воды цистернами, чтобы избежать перебоев с водоснабжением.

Кто страдает от дефицита чипов?

Почти все, кроме самих производителей чипов. Сейчас на их услуги небывалый спрос, который в прогнозируемом будущем не снизится.

За последний год биржевой индекс PHLX Semiconductor, который отслеживает десятки акций крупнейших производителей чипов, вырос сразу на 65%. В то же время индустриальный индекс S&P 500 вырос на 17%, высокотехнологичный индекс Nasdaq Composite — на 43%.

  • Производители автомобилей

Ранее уже сообщалось, что проблемы сейчас у всех, кто использует современные полупроводниковые чипы в производстве. Например, у автомобильной отрасли — здесь такие гиганты, как Nissan, Toyota и Volkswagen, собираются снижать объемы производства.

И не потому, что у них не хватает возможностей для выполнения плана, а потому, что нет чипов, которыми оснащаются современные автомобили. Сейчас машина — это уже не только транспортное средство, но и высокотехнологичная электронная система, сервер на колесах.

  • Производители ноутбуков и телевизоров

Этот кризис пока не привел к дефициту в поставках ноутбуков и телевизоров, в которых используются микросхемы IC (DDI), необходимые для питания электронных дисплеев.

Однако аналитики предупреждают, что и такой дефицит до сих пор вполне возможен, поскольку многие страны сохраняют локдаун или коронавирусные ограничения.

Apple не так давно заявила, что объемы производства новых iPhone 12 сдерживаются нехваткой компонентов, производимых Qualcomm. Европейские компании NXP Semiconductors NV и Infenion Technologies AG указывают на то, что дефицит затрагивает всё больше отраслей и отдельных производителей.

В Sony заявили, что не смогут полностью удовлетворить спрос на PlayStation 5 в 2021 году из-за нехватки компонентов. Кроме того, отмечается и заметный рост цен на чипы. За последние несколько месяцев они подорожали на 15 процентов.

Масштабы закупки чипов российскими компаниями, конечно, трудно сравнить с гигантами вроде Apple. Так что о дефиците говорить вряд ли приходится, а вот поставки, скорее всего, будут приходить с опозданием.

Следовательно, возрастают издержки, а значит, и стоимость продукта. Вендоры, опрошенные «Известиями», говорят о повышении на 20–30%. В ассоциации торговых компаний и товаропроизводителей электробытовой и компьютерной техники (РАТЭК) пока воздерживаются от оценок. По словам представителя РАТЭК Антона Гуськова, до весны потребители вряд ли заметят изменения.

Что это означает для потребителей?

Может увеличиться время ожидания заказанных у дилеров машин, а часть гаджетов может стать дефицитной.

Читайте также:  В Бостоне создан электростимулятор, восстанавливающий память

Крупные игроки, такие как Samsung и Apple, обладают достаточными финансовыми возможностями, чтобы встать во главе очереди для удовлетворения своих нужд. Но намного сильнее могут пострадать более мелкие компании.

Все это означает, что продукты могут стать дороже, или, по крайней мере, не дешеветь спустя какое-то время после выхода на рынок, как обычно бывает.

Бен Вуд, эксперт консалтинговой фирмы CCS Insight

Поэтому эксперты советуют не ждать, а заказывать необходимые гаджеты, так как неизвестно, будут ли они в наличии через месяц или два.

Как это коснулось России?

Проблемы с поставками элементов замечают и в России, говорит гендиректор аналитического агентства Telecom daily Денис Кусков: «На рынке комплектующих и платы, и процессоры, и различные драгоценные металлы, которые используются,— в дефиците, бывают перебои».

Как не ошибиться при выборе USB Flash

25 декабря 2018

В этой статье мы разберём особенности современных флэшек, а заодно выберем наиболее жизнеспособные. Краткое лирическое отступление: я пишу «флэшка» через «э», поскольку flash – радость гиков, а flesh – каннибалов. И да простит меня Владимир Владимирович (Лопатин, а не тот, о ком вы подумали)!

Вечная память

В прошлой статье «Dead Flash» мы уже разбирали проблему низкой надёжности карточек флэш-памяти и постепенное падение их качества. Давайте посмотрим под тем же углом на USB-Flash накопители.

Наверняка при слове «надёжность» вы вспоминаете флэшки выживальщиков. Брутальные девайсы из стали и резины, которые в рекламе топят, бьют молотком и давят машинами, а им хоть бы что. Вот только реальные показатели надёжности не имеют ничего общего с этими издевательствами. Вы нырять с флэшкой собираетесь? Гвозди ей забивать? Пускать поезда под откос?

Обрезиненный корпус создаёт эффект термоса, приводя к перегреву контроллера. Часто внутри не оказывается никаких рёбер жёсткости, поэтому резиновая флэшка хоть и выдерживает приличное давление, на удивление легко ломается при изгибе. Получается эдакий закрытый перелом: достаточно положить её в задний карман джинс, или бросить в наружное отделение сумки, где её от души помнут в час пик.

Металлический корпус хорош всем, кроме сложностей при ремонте. Его сложно вскрыть, чтобы добраться до электроники и попытаться спасти ваши файлы. Так что, металл – рулит, но не стоит гнаться за «гантелями». Флэшка в качественной пластиковой оболочке может оказаться даже более рациональным вариантом.

Говоря о долговечности флэшки, обычно имеют в виду два принципиально разных сценария: её смерть от несчастного случая и естественный износ. Проще всего оценить механическую прочность, защиту от пыли и влаги. Чуть сложнее – от воздействия высоких температур. Производители ещё указывают защиту от магнитных полей и рентгеновского излучения, но я до сих пор сомневаюсь, что два последних показателя имеют практический смысл.

Проблемы с электрической частью – одна из частых причин нестабильной работы или повреждения флэшки. На пятивольтовой шине компьютера может оказаться недопустимое напряжение (особенно у любителей моддинга и дешёвых блоков питания), а на самостоятельно подключённых USB-портах бывает перепутана полярность. Поэтому старые флэшки имели на борту солидный блок электроники, включающий в себя кварцевый генератор опорной частоты, стабилитрон и диоды Шоттки для защиты от обратной полярности.

Кварцевый генератор опорной частоты

Современные флэшки изготавливаются по упрощённой схемотехнике (особенно монолитные, на которых вся нехитрая электронная обвязка расположена прямо на чипе памяти). У них нет надёжной защиты от повышенного напряжения и переполюсовки, что снижает их живучесть.

После того, как несколько новых флэшек сгорели в кривых портах, я стал использовать для подключения к чужим компьютерам старую Transcend V20. Она не блещет характеристиками, но при наличии проблем с питанием просто отключается, а все данные остаются нетронутыми.

Критерии долговечности

Вне экстремальных условий длительность беспроблемного использования флэшки определяется её ресурсом перезаписи, однако он плохо поддаётся экспресс-оценке. Много лет назад всё было просто: хочешь живучую флэшку – берёшь на SLC-чипах в ущерб объёму и цене. Нужно побольше и подешевле – покупай с MLC-чипами, а TLC – дешёвая дрянь для одноразовых затычек USB-портов.

Не обязательно вскрывать флэшку, чтобы узнать, какие чипы памяти и контроллер стоят внутри неё. Воспользуйтесь бесплатной программой Flash Drive Information Extractor. Вот пример определения в ней флэшки Samsung BAR (см. скриншот ниже).

Определяем начинку неразборной флэшки

Сегодня в подавляющем большинстве флэшек используются как раз планарные (2D) модули TLC NAND высокой плотности. Такие хранят 3 бита на ячейку и когда-то считались абсолютным злом, но сейчас им практически не осталось альтернативы. Хорошая новость в том, что изначально низкий ресурс TLC-чипов на уровне 1000 P/E циклов научились продлять за счёт интеллектуальных функций контроллера.

В разных моделях он регулирует износ определённых блоков, подбирает нужное напряжение для чтения/записи каждого из них, применяет алгоритмы кэширования и внутреннего сжатия, заменяет повреждённые блоки резервными и т.д. Конечно, это не настолько интеллектуальные микросхемы, как в SSD корпоративного класса, но и не такие примитивные, как были на заре TLC-памяти, когда её ругали только за сам факт существования.

Читайте также:  Эксперимент российских специалистов: художник против компьютера

В основном планарные чипы TLC NAND производят SanDisk и Toshiba, называя этот класс памяти eD3 . У Intel и Micron ставка на 3D-компоновку чипов, а у Samsung трёхмерные (многослойные) чипы называются V-NAND. Поэтому TLC 3D NAND от Micron и TLC V-NAND от Samsung – это не планарная TLC, а принципиально другая память.

По факту у неё не больше проблем с быстрым износом, чем у MLС-чипов нового поколения, особенно если она управляется умным контроллером. Например, Dell выпускает промышленные SSD-накопители серии Mainstream Read-Intensive на трёхмерных модулях TLC (контрактное производство Samsung).

Единичные модели флэшек всё ещё выпускаются с изначально более живучими и менее требовательными к контроллеру MLC-чипами, однако из-за уменьшения техпроцесса их надёжность уже вплотную приблизилась к показателям TLC-чипов. Очень условно можно считать, что сейчас они обладают вдвое большим ресурсом (а лет пять назад мы бы сказали, что он больше минимум втрое). В целом всё зависит от контроллера и режима использования.

Самые надёжные чипы SLC NAND можно встретить только в сегменте специализированных решений уровня industrial/enterprise. Есть ещё вариант SuperMLC – использование части MLC-чипов в режиме SLC. Так повышается уверенность чтения/записи ценой потери объёма.

Особенности производителей

На первый взгляд, напрашивается логичный вывод: выбирать флэшки из ассортимента тех производителей, которые сами выпускают чипы NAND Flash и брать с MLC NAND. Однако не всё так просто.

Вы видели в продаже флэшки от Intel, снова отделившейся от неё Micron, её сингапурской дочки SpecTek или швейцарской Numonyx? Может быть, вам попадались флэшки южнокорейской SK Hynix, или тайваньской Powerchip Technology?

Конечно нет, если только это не перемаркированные промо-девайсы. Флэшки собственного производства сейчас остались у Samsung, Toshiba и SanDisk. Остальные не занимаются такой мелочью, а поставляют чипы разным компаниям, которые уже и делают конечный продукт.

К примеру, у Samsung есть фирменный накопитель Flash Drive BAR с интерфейсом USB 3.0. Он очень надёжный механически, так как выполнен в металлическом корпусе и имеет жёстко фиксированный разъём. Однако внутри установлена память Samsung TLC NAND с небольшим ресурсом перезаписи.

Toshiba выпускала интересную флэшку TransMemory-EX, в которой использовались собственные чипы MLC-8K, а теперь развивает другие серии TransMemory, в которых использует собственную память TLC NAND и контроллеры от Phison или SSS – как повезёт. У большинства моделей скорость чтения близка к таковой для Samsung BAR, последовательная запись чуть медленнее, а вот на блоках по 4 Кб она падает почти до нуля (от 0,001 до 0,03 Мб/с). Короче, новые флэшки от Toshiba не для работы с мелкими файлами.

SanDisk выпускает очень шуструю флэшку Extreme PRO с MLC-памятью и контроллером уровня SSD. Её скорости сравнимы с таковыми у твердотельных накопителей, а цена даже выше. Недостатки тоже существенные: доступно всего два варианта (128 и 256 Гб). В работе (особенно в режиме совместимости на портах USB 2.0) отмечается сильный перегрев и отключение накопителя прямо во время чтения/записи. Прочность металлического корпуса скрадывается выдвижным разъёмом, который легко сломать.

Любопытный казус: TransMemory-EX U382 и SanDisk Connect – вовсе не флэшки. Это картридеры с намертво запаянными в них карточками microSD собственного производства.

Среди производителей первой линии выбор оказался небольшой. Обратимся ко второй, тем более, что у них порой получаются очень достойные модели.

Рекомендованные модели

Вот редкие флэшки с MLC-памятью:

Эти модели продаются во всех крупных магазинах. Когда в своё время выбирал из них, остановился на JF 780 и JF 750. Последняя препарирована ниже на фото.

Transcend JF 750 32 Гб

Модуль памяти в 32-гигабайтной модели один, и на нём читается маркировка TDGMM9W-0S03. Это просто перемаркированный в Transcend чип Micron MLC 16 нм. Контроллер предсказуемо одноканальный – SM3267. Мы ещё встретим его у Samsung и других производителей.

Для действительно важных файлов я бы рекомендовал использовать флэшки промышленного класса. Например, Transcend JF170 с чипами SLC объёмом до 2 Гб и старым интерфейсом USB 2.0 или Transcend JF740K с памятью SuperMLC, более новым USB 3.0 и объёмом до 32 Гб – смотря сколько у вас данных.

Также стоит обратить внимание на промышленную серию Silicon Power.

К слову, у меня до сих пор жива флэшка потребительского класса Transcend V185 с SLC NAND 4 Гб. Ей уже лет 12, и она проводила на покой множество других моделей – более новых, скоростных и ёмких, но короткоживущих. Просто её ресурс в 100 тысяч циклов перезаписи сложно выработать за время жизни, даже запуская с неё портейбл-программы.

Скоростные характеристики

Реальные показатели быстродействия флэшек вы не найдёте в их описании. На коробке будут красоваться невнятные «up to 5 Gbps!» и графики в попугаях. К примеру, флэшки Kingston HyperX Savage c контроллером Phison PS2251-08 и памятью Toshiba MLC позиционируются как очень быстрые. Заявленная скорость под 350 Мб/с действительно наблюдается у старшей модели, но буквально на несколько секунд, и только в режиме последовательного чтения.

При копировании файлов с неё (а также многих других моделей с USB 3.x) поначалу радует быстрый старт. Однако ближе к концу операции они резко сбавляют темп, а то и вовсе надолго замирают на отметке 99%. Весь фокус оказывается в быстром кэшировании, а средняя скорость чтения – в разы ниже максимальной. Дополнительным фактором снижения скорости служит перегрев контроллера и чтение/запись мелких файлов – флэшка не оптимизирована для работы с ними.

Читайте также:  С 1 января 2021 года на смартфоны обяжут устанавливать российские приложения

В младших моделях Samsung BAR используется уже знакомый нам одноканальный контроллер Silicon Motion SM3267, что отрицательно сказывается на скорости. Если при чтении она радует пиковыми скоростями выше 140 Мб/с, то линейная запись не дотягивает и до 20 Мб/с, а на блоках по 4 килобайта и вовсе падает до 0,5 Мб/с. Впрочем, это ещё неплохой результат по сравнению с аналогами. К тому же, в обновлённой модели BAR Plus данный недостаток исправили, доведя запись 4-килобайтными блоками до 15 Мб/с.

Конечно, приятные исключения встречаются, но это ёмкие (от 64 Гб) флэшки, которые стоят дороже SSD аналогичной ёмкости. Привязка к объёму здесь не случайна. Высокие скорости подразумевают использование многоканального режима – параллельной работы контроллера с двумя и более чипами NAND Flash.

Особенность современного производства в том, что даже одна модель флэшек может выпускаться с разной начинкой. Например, почти все модели новых флэшек объёмом до 32 Гб включительно используют одноканальный контроллер, поскольку в них установлен всего один модуль памяти. В более ёмкие (от 64 Гб) флэшки той же серии ставят уже многоканальные контроллеры – шустрые, но горячие.

Здесь мог быть второй чип памяти или ваша реклама

Серьёзные производители сейчас указывают разные скорости для флэшек одной серии. Можно проследить, как они увеличиваются соответственно объёму (и числу задействованных у контроллера каналов). Остальные ограничиваются общей характеристикой серии, или вовсе указывают теоретический предел интерфейса USB соответствующей версии.

Обратите внимание, что USB 3.1 Gen 1 = USB 3.0 ≤ 5 Гбит/с. Ситуация такая же, как была в своё время с USB 2.0 Full Speed и USB 1.1 (оба имели потолок в 12 Мбит/с). Если хотите больше – ищите USB 3.1 Gen 2. Впрочем, для флэшек это совершенно неактуально. Это же не SSD, и 10 Гбит/с для них такая же недостижимая планка, как и 5 Гбит/с.

Выбор модели ёмкостью от 64 гигабайт в какой-то мере гарантирует приемлемую скорость, однако на ней уже будет файловая система exFAT, которую поддерживают далеко не все устройства. Флэшки с универсальной FAT32 встречаются только до 32 гигабайт.

Изменение приоритетов

В последние годы изменилось назначение USB-Flash. Раньше с их помощью передавали файлы с одного компа на другой, записывали портейбл-софт и превращали в мультизагрузочные сборки. Сейчас эти сценарии ушли на второй план, а флэшки преимущественно используют для освобождения встроенной памяти смартфонов и планшетов, поскольку всё остальное (при быстром коннекте) удобнее делать по сети.

Постепенно главными для массового потребителя стали иные характеристики флэшек: наличие разъёмов для подключения к смартфону без переходников (Micro-USB, USB Type-C и Lightning), компактность и стоимость за гигабайт.

Производителям ничего не оставалось, как выбросить на рынок кучу однообразных поделок, отличающихся только дизайном. Внутри большинства современных флэшек вы найдёте дешёвый чип TLC NAND и примитивный контроллер, который редко успевает отслеживать износ ячеек и заменять их резервными (если вообще умеет это делать).

Среди всего этого безобразия всё равно приходится что-то выбирать, поэтому для мобильных устройств я бы рекомендовал SanDisk Ultra Dual Drive m3.0 с разъёмом USB MicroB On-The-Go, Kingston DataTraveler microDuo 3C с разъёмом USB Type C и Transcend JetDrive Go 300 с разъёмом Lightning.

Куда делся объём?

Часто в отзывах попадаются возмущённые комментарии о т ом, что вместо 16 Гб на флэшке оказалось всего 15, а вместо 32 Гб – только 30. Причина кроется в разных единицах измерения. Производители считают в десятичной системе счисления, называя гигабайтом 10⁹ байт, а пользователи привыкли к двоичной, полагая, что гигабайт – 2³⁰ байт. Эта разница растёт с увеличением объёма.

К тому же, на флэшках выделяется резервная область для замены контроллером изношенных блоков, которая отъедает ещё процент-другой ёмкости. Дополнительные потери объёма возможны при форматировании с большим размером кластера. Это удобно для быстрого копирования крупных файлов (например, фильмов), но каждый мелкий файл будет съедать больше места, чем фактически занимает. Просто потому, что один кластер не может быть адресован двум разным файлам.

Доступный объём флэшки

Выводы

Согласно теории Джорджа Акерлофа (за которую в 2001 году он получил Нобелевскую премию по экономике), если продавцы знают о товаре больше, чем покупатели, то плохие товары вытесняют хорошие вплоть до полного исчезновения последних с рынка.

В российских реалиях всё ещё хуже: о свойствах товара не знают ни покупатели, ни продавцы. Описания в интернет-магазинах сводятся к дублированию скудной информации от производителя (хорошо, если ещё скопируют без ошибок) и отзывам от неофитов, которые из-за эффекта Даннинга — Крюгера уже считают себя экспертами.

В итоге качественные продукты не выдерживают конкуренции с внешне подобными, но менее надёжными. Покупатели просто считают их одинаковыми и выбирают более дешёвые аналоги, а производство качественных вещей становится принципиально невыгодным.

Читайте также:  Анонсирован новый релиз первой ОС Windows с дополнительным функционалом

Если вам действительно нужен огромный ресурс перезаписи – ищите промышленные флэшки с SLC и SuperMLC чипами. Ссылки на них есть в статье. Вас трудно назвать аккуратным? Берите монолитные флэшки в стальном корпусе с фиксированным разъёмом. Расплатой будет сложная в ремонте конструкция. Нужна скорость? Покупайте модели от 64 Гб и желательно с MLC-чипами. Для требовательных к объёму задач вместо флэшки лучше взять внешний SSD, но это уже тема другой статьи.

Из-за аварии на заводе Toshiba подорожают чипы флэш-памяти

Компании SanDisk и Toshiba объявили о переходе на новый техпроцесс при выпуске модулей флэш-памяти. Во второй половине года компании выпустят чипы, изготовленные по 19-нанометровому техпроцессу, сообщается в официальном пресс-релизе.

SanDisk представила NAND-чип объемом 8 гигабайт, который и будет запущен в массовое производство. При этом уточняется, что к июлю опытные образцы этих чипов будут направлены различным производителям для тестирования.

14 апреля компании Intel и Micron Technology, одни из основных конкурентов SanDisk, также объявили о переходе на новый техпроцесс. На заводах совместного предприятия IM Flash Technologies будут собираться чипы, изготовленные по 20-нанометровому техпроцессу. Таким образом, SanDisk превзошел показатель этого СП на один нанометр.

Чипы флэш-памяти применяются в мобильных устройствах, например, смартфонах и планшетах, а также в компьютерных твердотельных накопителях. Переход на новый, меньший техпроцесс обеспечивает общее уменьшение размеров модулей памяти, а также снижение издержек при производстве.

БЕСПЛАТНЫЕ ПРОГРАММЫ

Программы: Интернет

Бесплатный VPN-клиент. Поддерживаются OpenVPN, IPsec, L2TP, MS-SSTP, L2TPv3 и EtherIP, а также собственный протокол

Разработчик:
SoftEther
Загрузок:
84377
Бесплатная

Программы: iOS

Мессенджер, изначально ориентированный на геймеров, но со временем получивший популярность и среди других групп пользователей

Разработчик:
Discord, Inc.
Загрузок:
3770
Бесплатная

Программы: iOS

WhatsApp — мессенджер для iPhone. Все сообщения, фотографии, видео, документы и звонки защищены сквозным шифрованием

Разработчик:
WhatsApp Inc.
Загрузок:
163737
Бесплатная

Программы: Безопасность

Dr.Web CureIt! — бесплатная антивирусная программа на основе ядра антивируса «Доктор Веб»

Разработчик:
Doctor Web, Ltd.
Загрузок:
1857839
Бесплатная

Программы: Android

Приложение медиаплатформы «Смотрим». Доступен весь контент производства ВГТРК – телеканалы, радиостанции, сайт Вести.ру и интернет-кинотеатр с сериалами, фильмами, документальным кино, телешоу и детскими передачами

Разработчик:
ВГТРК
Загрузок:
4500
Бесплатная

Программы: iOS

YouTube — официальное приложение видеосервиса. Позволяет смотреть видеоролики, следить за каналами и публиковать собственные видео

Разработчик:
Google
Загрузок:
55921
Бесплатная

Программы: Текст

HxD Hex Editor — бесплатный, надежный и быстро работающий шестнадцатеричный редактор

Разработчик:
Maël Hörz
Загрузок:
76630
Бесплатная

Программы: Мультимедиа

Бесплатное приложение камеры для компьютеров и планшетов на Windows 10. Поддерживается фото- и видеосъемка

Разработчик:
Microsoft
Загрузок:
61920
Бесплатная

Программы: Интернет

Telegram Desktop — мессенджер с поддержкой end-to-end шифрования, позволяющий обмениваться текстовыми сообщениями, а также фото- и видео-файлами

Разработчик:
Telegram
Загрузок:
38872
Бесплатная

Выплата единовременных пособий на детей 6–18 лет в размере 10 000 руб. подстегнула спрос на портативную электронику в России

Samsung объявила о том, что она не планирует продолжать производство смартфонов флагманской линейки Galaxy Note, вместо этого компания представит складные Galaxy Z Fold 3 и Galaxy Z Flip 3

Все оборудование, стоимость которого оценивается в десять миллионов рублей, описали и изъяли

Минпромторг РФ ищет подрядчика для проведения маркетингового исследования существующих российских и мировых аппаратно-программных комплексов для развития искусственного интеллекта, в том числе процессоров, имитирующих работу мозга

Госкорпорация «Ростех» разработает первый отечественный процессор нового поколения на открытой архитектуре RISC-V для компьютеров

Выплата единовременных пособий на детей 6–18 лет в размере 10 000 руб. подстегнула спрос на портативную электронику в России

Samsung объявила о том, что она не планирует продолжать производство смартфонов флагманской линейки Galaxy Note, вместо этого компания представит складные Galaxy Z Fold 3 и Galaxy Z Flip 3

Компании Western Digital придётся расплатиться с покупателями своей продукции за “нечестный” подсчёт ёмкости винчестеров

Hewlett-Packard выпустила версию 17-дюймового ноутбука Envy 17 со встроенным контроллером Leap Motion

Американская компания Advanced Micro Devices (AMD) сообщила о выпуске первых двуядерных процессоров Turion 64 X2 для портативных компьютеров

Энергоэффективность и хранение энергии

Мировой рынок хранения энергии

Повсеместное распространение возобновляемых источников энергии ведет к тому, что проблема сохранения излишков электричества, полученного в часы пикового производства, для использования их затем в часы недостаточной выработки (что особенно актуально для солнечной и ветряной генерации), все более остро встает как в частном, так и в промышленном масштабе.

Так, в первой половине 2017 года штату Калифорния в США пришлось избавиться от 300 тыс магаватт электроэнергии из возобновляемых источников, потому что ее негде было хранить. По данным BNEF, Китай по этой же причине теряет порядка 17% произведенной электроэнергии.

Хранилища энергии промышленного масштаба

По данным доклада IRENA, в настоящий момент уже существует рынок вспомогательных сервисов промышленного масштаба, которые обеспечивают бесперебойную работу энергосистем, и он будет все активнее развиваться. На оптовом уровне появляется все больше конкурентных проектов. Так, в недавнем аукционе властей Великобритании определились победители, готовые обеспечить хранилища электроэнергии объемом от 225 МВт. Американская компания Tesla к декабрю 2017 года построила хранилище энергии объемом 100 МВт в Южной Австралии. Аналогичные проекты развиваются также в Германии.

Читайте также:  iPhone 12, скорее всего, не поступит в продажу этой осенью

Автономные энергохранилища необходимы для обеспечения бесперебойных поставок энергии из возобновляемых источников в районах, удаленных от общих сетей, например, на небольших островах или в трудонодоступных местах Крайнего Севера. Ранее подобные локации могли рассчитывать только на электроэнергию, произведенную дизельными генераторами, и были крайне зависимы от внешних поставок топлива.

Vehicle-to-grid (V2G): Технология сетевого хранения электроэнергии в аккумуляторах электромобилей

Технология сетевого хранения электроэнергии в аккумуляторах электромобилей, иначе называемая концепцией динамической зарядки, или «Электомобиль-сеть» — Vehicle-to-grid (V2G), основана на использовании электромобилей и гибридных электромобилей для создания виртуальных систем хранения энергии, подключенных к общей сети.

Домашние системы хранения энергии

С точки зрения развития мировой экономики важным является дальнейшее удешевление домашних систем хранения энергии. По состоянию на конец 2016 года, 55 млн домохозяйств или 275 млн человек использовали электроэнергию от домашних PV-систем или районных микроэлектростанций благодаря значительному снижению цен на солнечную электроэнергию. В Германии за несколько последних лет около 40% всех домашних фотоэлектрических систем было оборудовано блоками для хранения энергии при небольшой финансовой поддержке со стороны государства. В Австралии в 2016 году без какой-либо государственной помощи было установлено около 7 тыс аккумуляторных систем.

Рынок аккумуляторов для хранения энергии достиг объема около 1 ГВт в 2016 году, благодаря благоприятной политике государств и снижению стоимость батарейного оборудования, по данным доклада МЭА по оценке успехов в области внедрения технологий возобновляемой энергетики в мире Tracking Clean Energy Progress 2017.

Перспективы мирового рынка хранения энергии

На рынок в ближайшие 30 лет будет выведено порядка 360 ГВт аккумуляторов для хранения энергии, призванных уравновесить пики и отсутствие выработки электроэнергии, характерные для солнечной и ветряной генерации. В том числе будет развиваться сегмент динамической зарядки электромобилей, который предполагает, что батареи транспортных средств подсоединяются к сети и используются для аккумуляции энергии во время пикового производства и передачи ее в сеть в моменты пикового потребления.

Компании по всему миру до 2050 года инвестируют в производство средств для хранения энергии 843 млрд долл США.

Рынок домашнего хранения энергии имеет потенциал в 250 млрд долларов США, и его экстенсивное развитие в ближайшие годы приведет к значительному снижению стоимости литий-ионных аккумуляторов. Исходя из прогноза спроса на батареи такого типа, аналитики BNEF ожидают снижение средней их стоимости до 94 долл США за кВ/ч в 2024 году и 62 долл за кВ/ч в 2030 году. По данным доклада IRENA, резкое падение стоимости средств для хранения энергии привести к росту установки частных систем хранения в 17 раз.

Наибольшую конкуренцию традиционным литий-ионным аккумуляторам составят в ближайшее время аккумуляторы с твердым электролитом, хотя наряду с ними часто упоминаются аккумуляторы на графеновых анодах и аккумуляторы ультрабыстрой зарядки. Однако для внедрения этих и других инновационных технологий потребуется достаточно много времени. Аккумуляторы с твердым электролитом не смогут завоевать более или менее крупную долю рынка раньше конца 2020-х гг.

Села батарейка: что происходит на рынке сохранения энергии

В традиционной энергетике (ТЭС, АЭС, ГЭС) самой важной составляющей систем была турбина, которая преобразовывала энергию источника в механическую для ее дальнейшего применения. Однако при развитии возобновляемых ветряной и солнечной энергетики на первый план выходят накопители энергии, которые позволят эффективно сохранять полученную энергию. Автомобили будущего тоже не смогут обходиться без эффективных батарей.

Типы энергетических систем

Для захвата энергии, ее сохранения и дальнейшего использования доступны разнообразные технологии. Самыми распространенными считаются системы аккумулирования электрической и тепловой энергии. Такие системы бывают нескольких типов:

  • Электрооборудование

Наибольший темп роста хранения энергии за последнее десятилетие пришелся на электрические системы, такие как батареи и конденсаторы. Конденсаторы — это устройства, которые хранят электрическую энергию в виде заряда, накопленного на металлических пластинах. Когда конденсатор подключен к источнику питания, он накапливает энергию, а при отключении от источника высвобождает ее. Батарея же для хранения энергии использует электрохимические процессы. Конденсаторы могут высвобождать накопленную энергию с гораздо большей скоростью, чем батареи, поскольку для химических процессов требуется больше времени.

  • Механические

В системах хранения механической энергии используются базовые идеи физики, которые преобразуют электрическую энергию в кинетическую для хранения и затем преобразуют ее обратно в электрическую для потребления. Такие системы представляют собой большие гидроаккумулирующие плотины, механические маховики и накопители сжатого воздуха.

  • Тепловые

Накопление тепловой энергии позволяет хранить ее и использовать позже, чтобы сбалансировать потребность в энергии между дневным и ночным временем или при смене сезонов. Чаще всего это резервуары с горячей или холодной водой, либо расплавленными солями, ледяные хранилища и криогенная техника.

  • Химические

Используются обычно при хранении водорода. В них электрическая энергия применяется для выделения водорода из воды посредством электролиза. Затем газ сжимается и хранится для будущего использования в генераторах, работающих на водороде, или в топливных элементах. Этот метод является достаточно энергозатратным. Для конечного использования сохраняется всего 25% энергии.

Читайте также:  Электромобили теперь будут заряжаться за 10 минут

В разных сферах промышленности и технологий используются различные типы аккумуляторов с отличающимся химических составом. Литий-кобальтовые батареи, более легкие и с высоким напряжением для быстрой зарядки, применяются в смартфонах и прочей бытовой технике. Более выносливые и габаритные литий-титанатные батареи устанавливают в общественном транспорте, в частности, в электробусах. На электростанциях используют малоемкие, но пожаробезопасные литий-фосфатные ячейки.

30-летняя технология

Самыми популярными аккумуляторами энергии по-прежнему остаются литий-ионные. В 2021 году исполнилось 30 лет с момента выхода в продажу первых таких аккумуляторов Sony.

Первые прототипы литий-ионных батарей появились еще в 1980-е годы. Тогда физик Джон Гуденаф предложил использовать в батарейках кобальтат лития. В 2019 году он получил за свою идею нобелевскую премию.

В 2000-х годах с ростом производства электромобилей спрос на батареи резко вырос. Тогда в аккумуляторах начали применять железофосфат, который обеспечивает меньшую емкость, но может работать на более высоких токах и не выделяет кислород при высокой температуре. Все это делает аккумуляторы более безопасными, но не решает всех их проблем.

В чем минусы литий-ионных аккумуляторов

  • Высокая пожароопасность

При перегреве батарея может взорваться. Для этого достаточно повреждения ее оболочки. Так произошло со смартфонами серии Samsung Galaxy Note 7, в которых из-за тесноты корпуса оболочка аккумулятора со временем перетиралась, внутрь попадал кислород, и устройство загоралось. Именно это побудило авиакомпании требовать перевозить литий-ионные батареи только в ручной клади.

  • Чувствительность к температурам

Охлаждение и перегрев сильно влияют на параметры аккумулятора. Идеальной считается температура среды +20 °C. При любых отклонениях батарея отдает устройству меньший заряд.

  • Саморазряд

В литий-ионных батареях невозможно хранить энергию годами. Литий-ионные ячейки в неактивном состоянии теряют по 3-5% заряда в месяц, то есть, треть заряда в год.

  • Старение

Литий-ионные батареи в неактивном состоянии подвержены старению. Их рекомендуют хранить заряженными до половины емкости.

Эксперименты в отрасли

Химические источники тока основаны на окислительно-восстановительной реакции между элементами. Литий идеально подходит для этой роли: он обеспечивает оптимальное сочетание напряжения, нагрузки тока и энергетической плотности.

Самыми востребованными являются литий-кобальтовые батареи для потребительской мобильной техники. Они имеют напряжение 3,6 В при сохранении высокой энергоемкости, чего достаточно для зарядки смартфонов. Другие виды литиевых батарей имеют меньшее напряжение, и запитать от них современный смартфон невозможно. Если же пытаться объединить батареи в ячейки, чтобы сделать их более мощными, то вырастут габариты.

Производители уже неоднократно пытались представить разработки-альтернативы литий-ионным батареям в смартфонах.

Так, в 2007 году американский стартап Leyden Energy решил использовать новый электролит и кремниевый катод для литий-ионных батареек. Это позволило увеличить устойчивость аккумуляторов к высоким температурам до 300 °C. Но компании так и не удалось создать аккумулятор со стабильными характеристиками — показатели энергоемкости и устойчивости менялись от экземпляра к экземпляру.

Стартап SolidEnergy, в который инвестировала GM, разрабатывает перезаряжаемые литий-металлические батареи. Они обладают удвоенной энергоемкостью по сравнению с литий-кобальтовыми. Но главной проблемой литий-металлических аккумуляторов остается безопасность. Поскольку в их состав входит чистый металлический литий, он действует активнее, чем ионы лития, а это повышает риск возгорания. Компания разработала специальный электролит, снижающий эту опасность. Но в смартфонах и бытовой электронике таких батарей мы пока не увидим.

Toyota работала над серно-магниевыми батареями. Но оказалось, что их невозможно использовать более 50 циклов, так как емкость этих аккумуляторов после этого падает вдвое. Тогда в состав батареи внедрили литий-ионную добавку и довели срок ее службы до 110 циклов. Работы над аккумулятором продолжаются, и пока неясно, получится ли внедрить его в производство.

Компании, которые стремятся предложить аналог литий-ионных батарей, сталкиваются с трудностями.

Главная проблема при создании новых технологий хранения энергии заключается в том, что при улучшении какого-то одного параметра ухудшаются остальные.

Кроме того, крупные компании больше заинтересованы в производстве литий-ионных аккумуляторов, которые отвечают потребностям их продукции. Lux Research сообщала, что вложила в исследование хранения энергии около $4 млрд, а стартапам, создающим «технологии нового поколения», в среднем, досталось по $40 млн. Tesla вложила около $5 млрд в Gigafactory, занимающуюся литий-ионным производством. А США намерены дополнительно субсидировать такое производство, чтобы стать более независимой от внешних рынков страной.

Проблемы рынка

В 2021 году цена кобальта выросла на 40% из-за роста спроса со стороны производителей электромобилей. Основные месторождения кобальта находятся в Демократической Республике Конго. Однако в стране постоянно возникают перебои в цепочках поставок, а также зафиксированы случаи использования детского труда, что оттолкнуло многие компании.

По данным Fastmarkets, цены на самый дорогой в мире металл для производства аккумуляторов в марте 2021 года выросли до $42 за 1 кг. Аналитики предрекают, что к концу 2021 года они достигнут $57, а в 2024 году составят уже $80.

Международное энергетическое агентство отмечает, что в 2020 году продажи электромобилей подскочили на 40%, а в первом квартале 2021 года они выросли вдвое по сравнению с аналогичным периодом прошлого года.

Эндрю Миллер, директор по продуктам Benchmark Mineral Intelligence, говорит, что рынок пока наблюдает рост цен на кобальт, но к концу 2021 года может столкнуться с реальным дефицитом предложения.

Читайте также:  Холдинг «Бакулин Моторс Групп» представил собственную модель вездехода

Существует еще одна проблема, связанная с пандемией коронавируса и ее последствиями. В связи с сохраняющимся дефицитом чипов на глобальном рынке их также недополучают производители электромобилей.

Крупнейшие мировые автопроизводители признали дефицит микрочипов в начале 2021 года. Nissan, Honda и Ford были вынуждены сократить объемы выпускаемых автомобилей и закрыть некоторые свои заводы. Hyundai Motor был вынужден приостановить сборку автомобилей в Южной Корее. Позднее, в апреле, Ford и General Motors начали выпускать электромобили в некомплектном состоянии. Производители пообещали, что добавят нужную электронику в свои авто, когда появится такая возможность.

Гендиректор Tesla Илон Маск связал рост цен в цепочках поставок с удорожанием стоимости электромобилей Model 3 и Model Y. Однако, по его мнению, дефицит микрочипов продлится недолго.

Пути решения

Автоконцерн General Motors в сотрудничестве с SolidEnergy Systems организовал прроизводство аккумуляторов Ultium для своих электромобилей. Они будут включать жидкий электролит, аноды на базе графита и катоды с комбинацией никеля, кобальта, марганца и алюминия. Это снизит потребность в дефицитных металлах, а также позволит удвоить плотность хранения заряда в аккумуляторах без ущерба для безопасности. Цена аккумуляторов при этом опустится на 50‒60%, их масса сократится. GM рассчитывает снизить стоимость хранения 1 кВт‧ч электроэнергии с $150 до $100 к 2025 году.

В Китае появляется все больше электромобилей на альтернативных литий-железо-фосфатных аккумуляторах. Они дешевле и менее токсичные, однако имеют меньшую емкость. Их используют Tesla Model 3, китайский автопроизводитель BYD, а скоро начнет внедрять Volkswagen. Но пока на ЛЖФ-аккумуляторы приходится всего 14% рынка, а к 2030 году этот показатель составит от 15% до 20%.

Tesla и Volkswagen также обещают в ближайшие годы сократить использование кобальта. В 2020 году Илон Маск провел специальную онлайн-презентацию под названием Tesla Battery Day, в ходе которой он заявил, что в течение трех лет Tesla наладит серийное производство нового поколения аккумуляторов, которые будут существенно мощнее и долговечнее нынешних, а обойдутся вдвое дешевле (примерно в $25 000).

Новая аккумуляторная батарея Tesla 4680 имеет в шесть раз большую мощность, чем предшественники, и в пять раз большую энергоемкость. При этом ее размер составляет всего 46х80 мм. Tesla решила проблему терморегулирования, создав конструкцию цилиндрической формы, и внедрила новые технологии, чтобы сократить путь прохождения энергии внутри конструкции.

Успешный гибрид

Пока ведутся разработки альтернатив литий-ионным аккумуляторам, компании ищут пути более эффективного сохранения энергии. Успешным вариантом использования усовершенствованных литий-ионных батарей стало их встраивание в гибридные энергетические системы.

В промышленной энергетике такие системы получили развитие в 2020-е годы. Они позволяют объединить преимущества нескольких способов аккумулирования и сохранения энергии. Одним из ярких примеров являются аккумуляторные станции Tesla.

Первую такую станцию построила Tesla в Южной Австралии в 2017 году. Строительство заняло всего три месяца. Компания обещала, что при превышении этого срока страна получит батарею бесплатно.

Hornsdale Power Reserve построена на промышленных литий-ионных аккумуляторах Tesla Powerpack и инверторах, произведенных на Gigafactory. Она имеет мощность 100 МВт и может обеспечивать электричеством более 30 тыс. домохозяйств. Станция обеспечила снижение расходов на эксплуатацию сети региона примерно на 90%. За первые дни ее работы расходы на обслуживание сети снизились на $1 млн.

Южная Австралия получает энергию преимущественно из солнечных батарей и ветрогенераторов. Но иногда необходимо задействовать газогенераторы, подключенные к паровым турбинам, и вырабатывать недостающую часть энергии.

Аккумуляторная батарея Tesla накапливает энергию, когда она подается в сеть региона в избытке, а потом отдает ее обратно, когда возникает дефицит. Таким образом, потребность в газогенераторах отпадает.

Кроме того, батарея реагирует на перепады в электросети. Когда произошло внезапное отключение угольной электростанции Loy Yang A 3, станция Tesla среагировала на 4 секунды быстрее, чем резервный генератор частотного контроля и вспомогательных услуг (FCAS) в Квинсленде.

По расчетам чиновников, емкость батареи составляет около 2% от условной емкости всей сети, однако это дает 55% экономии на эксплуатационных расходах.

У системы есть и минусы. Станция включается всего на несколько минут, поэтому неизвестно, сколько циклов заряда выдержат ее батареи, прежде чем их придется заменить.

Тем не менее, в Австралии уже запланировано строительство подобных аккумуляторных систем в Южной Австралии, на Северной территории, в Квинсленде и Новом Южном Уэльсе.

Теперь Tesla собирается подключить гигантскую батарею к электросети Техаса. Компания строит станцию хранения энергии мощностью более 100 МВт в техасском Англтоне.

Батарея сможет обеспечивать энергией около 20 тыс. домов. Детали конструкции пока не разглашаются, а сам проект держится в секрете.

В Нидерландах в 2020 году была введена в эксплуатацию гибридная система накопления энергии из литий-ионных аккумуляторов производства швейцарской компании Leclanché и механических накопителей от голландского разработчика S4 Energy. Литий-ионные батареи имеют мощность 8,8 МВт и емкость 7,12 МВт·ч, они работают вместе с шестью шестью маховиковыми системами KINEXT общей мощностью 3 МВт. Таким образом, объект аккумулирует 1 ГВт энергии, которую использует местный системный оператор TenneT для стабилизации энергосистемы. Маховики позволят продлить срок службы батарей как минимум до 15 лет.

Читайте также:  В Австралии доставку еды будут осуществлять дроны

В других странах подобные проекты находятся на стадии разработки и внедрения. Подробнее о них РБК Тренды расскажут в следующем материале.

Перспективы рынка аккумуляторов

Исследователи Европейского патентного ведомства и Международного энергетического агентства в 2020 году проанализировали зарегистрированные с 2000 по 2018 годы патенты на изобретения и разработки в сфере аккумуляторных батарей и накопителей энергии. Они сделали вывод, что за последние десять лет число патентов в сфере хранения электроэнергии росло существенно быстрее других сфер. Выяснилось также, что оно еще в 2011 году превысило число патентов из области батарей для мобильной бытовой электроники меньшей емкости.

Согласно подсчетам авторов работы, пристальное внимание к литий-ионным технологиям привело к тому, что с 2010 года аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%, а для стационарных установок в электроэнергетике — на две трети.

Девять из десяти крупнейших обладателей патентов — это азиатские компании. Семь из них во главе с Panasonic и Toyota базируются в Японии, а еще две — Samsung и LG — Electronics в Южной Корее. Единственный представитель другого региона — немецкий концерн Bosch — занял пятое место.

То, что в этом направлении активно идет развитие, подтверждает и исследование BloombergNEF, аналитики которого выяснили, что средняя цена литий-ионных аккумуляторов упала с $688 до $137 за киловатт-час за 2013−2020 годы. Они прогнозируют, что к 2023 году цены будут близки к $100 за кВт·ч.

Средняя цена на аккумуляторы для электромобилей составила $126/кВт·ч. Таким образом, стоимость батарейного блока в общей цене автомобиля снизилась до 21%.

К 2030 году стоимость аккумуляторов может снизиться до $58 за кВт·ч за счет новых технологических достижений.

Системы накопления (хранения) энергии (СНЭ)

Содержание

Россия

Инвестиции от Группы Всемирного банка

3 октября 2018 года Группа Всемирного банка объявила о предоставлении 1 млрд долларов США на реализацию глобальной программы по ускорению инвестиций в создание аккумуляторных батарей для энергосистем в развивающихся странах и странах со средним уровнем дохода. По информации компании, программа поможет этим странам увеличить использование возобновляемых источников энергии, в частности, ветровых и солнечных, повысить энергобезопасность, улучшить стабильность сети и расширить доступ к электроэнергии.

На октябрь 2018 года, ожидается, что предоставление 1 млрд долларов США Группой Всемирного банка позволит дополнительно мобилизовать 4 млрд долларов США в виде льготного финансирования проектов в области изменения климата и государственных и частных инвестиций. Программа ставит своей целью профинансировать работы по созданию накопительных мощностей в размере 17,5 гигаватт-часов (гВт/ч) к 2025 году, что более чем втрое превысит общую емкость накопителей энергии в размере 4-5 гВт/ч, имеющуюся на 2018 год во всех развивающихся странах.

На октябрь 2018 года батареи, используемые в системах производства электроэнергии, являются дорогостоящими, а большинство проектов сосредоточено в развитых странах. Разработанная по запросу стран программа `Ускорить внедрение батарейного накопления энергии” в целях содействия развитию позволит профинансировать и защитить от риска инвестиции, например, в проекты по организации парков по производству солнечной энергии в промышленных масштабах, снабженных батареями для хранения электроэнергии, и по созданию внесетевых систем, в том числе минисетей, и автономных батарей, которые могут способствовать стабилизации и повышению мощности сетей.

В рамках программы будет также оказываться поддержка широкомасштабным проектам по демонстрации пригодных для развивающихся стран технологий хранения электроэнергии, например, аккумуляторных батарей, которые отличаются долговечностью, устойчивостью к суровым условиям и высоким температурам и сопряжены с минимальными экологическими рисками.

Группа Всемирного банка вкладывает 1 млрд долларов США своих собственных средств в эту программу и привлечёт ещё 1 млрд долларов США в виде льготного финансирования на проекты, связанные с изменением климата, через такие каналы, как Фонд чистых технологий (CTF) Фондов климатических инвестиций. Ожидается, что программа позволит дополнительно мобилизовать 3 млрд долларов США из средств государственных и частных фондов и инвесторов.

Программа предусматривает также создание глобального “мозгового центра” по вопросам хранения электроэнергии, который объединит национальные лаборатории, исследовательские институты, учреждения, занимающиеся вопросами развития, и благотворительные организации. В центре его внимания будут вопросы развития международного сотрудничества и наращивания технологического потенциала с целью разработки решений в области хранения электроэнергии и их адаптации с учетом потребностей и условий развивающихся стран.

Группа Всемирного банка взаимодействует со странами-клиентами в вопросах содействия установке аккумуляторных батарей при создании систем генерирования солнечной и ветряной энергии, осуществляя на октябрь 2018 года такие проекты в Африке, Южной Азии и Тихоокеанском регионе. На октябрь 2018 года Группа Банка профинансировала примерно 15 процентов стационарных мощностей по хранению электроэнергии, которые уже созданы или создаются в развивающихся странах, главным образом в рамках проектов по созданию минисетей и повышению надежности энергоснабжения в островных государствах. [1]

Россия не успела вовремя начать внедрение СНЭ

Чтобы нагнать отставание в секторе хранения энергии, России следует начать с разработки собственных технологий и на этом этапе ориентироваться на испытательные пилотные проекты на базе импортных технологий, считают эксперты “Роснано” и ЦСР. Видимо, роль РФ на мировом рынке накопителей энергии останется довольно скромной, а потребители уже опасаются того, что им опять придется платить энергетикам за новые технологии [2] .

Читайте также:  Создана технология, способная отапливать помещение через стекла

Россия не успела вовремя начать внедрение систем накопления (хранения) энергии (СНЭ) и вынуждена будет догонять зарубежные страны, следует из представленного 3 июля экспертного доклада Центра стратегических разработок (ЦСР) и “Роснано”. Как отмечается в докладе, мировой рынок СНЭ в энергетике к 2025 году превысит $18 млрд, у потребителей (“интернет энергии”) — $10,8 млрд. В 2017 году объем рынка составлял $2,6 млрд. В РФ пока из таких технологий есть только 1,4 ГВт гидроаккумулирующих станций (ГАЭС), иные технологии практически не применяются, единственный крупный завод аккумуляторов — “Лиотех” “Роснано”, другие работают на военные заказы с устаревшими технологиями, считают эксперты. Максимальный объем рынка СНЭ в РФ к 2025 году может достигнуть $8,6 млрд, но “реалистичный” — лишь $1,5–3 млрд.

Ключевая проблема СНЭ — их высокая цена. Стоимость хранения энергии (около $0,4 за кВт•ч) в разы выше производства, говорит Наталья Порохова из АКРА, средняя конечная энергоцена в РФ — $0,05. “Промышленность следит за сектором накопителей, но ожидает удешевления технологии,— говорит замглавы “Сообщества потребителей энергии” Валерий Дзюбенко.— Сейчас СНЭ на предприятиях используются редко и только как резерв на короткий период”. Но при достижении экономической эффективности потребители будут активно инвестировать в СНЭ, это позволяет снижать энергозатраты в периоды пиковых цен.

В РФ с 2017 года есть стратегия развития СНЭ, а вице-премьер Аркадий Дворкович в 2016 году поручал министерству и “Роснано” разработать техзадание на создание госпрограммы поддержки кластера. В Минэнерго `Ъ` заявили, что сформирована “дорожная карта” по развитию СНЭ, но системы надо опробовать на “пилотах” и при положительных результатах внедрять технологии. Но опробование технологии — дело “Роснано” и других компаний отрасли, говорят в ведомстве.

Ликвидировать с ходу технологическое отставание эксперты ЦСР и “Роснано” не предлагают. По их мнению, РФ может добиться успеха в “постлитиевых” и металл-воздушных аккумуляторах, проточных батареях, гравитационных и водородных технологиях. В докладе предложен “стратегический маневр”. Сначала предлагается не ждать, когда технологии подешевеют, а начинать создавать внутренний спрос — за счет пилотных проектов (испытательных полигонов). “Пилоты”, говорится в докладе, на первом этапе ограничатся изолированными энергосистемами, электротранспортом, передвижными источниками энергии и т. д., при этом здесь предполагается использовать импортные технологии, а на следующем этапе заменять их отечественными.

Первые российские “умные” накопители энергии большой мощности начали работать на солнечных электростанциях в Туве

Новосибирские инженеры из компании “Системы накопления энергии” (СНЭ, проект Роснано) и ученые НГТУ НЭТИ запустили первые отечественные “умные” накопители энергии большой мощности, наладка которых завершилась в Туве 18 октября 2019 года. Устройство не просто запасает энергию и отдает ее в сеть, а само решает, в какое время и в каком количестве это делать в зависимости от задач, которые перед ним стоят. Создание “умных” накопителей соответствует потребностям рынка EnergyNet Национальной технологической инициативы. Разработка выполнена в том числе на средства гранта Минобрнауки России.

Инженеры компании “Системы накопления энергии” (СНЭ, проект Роснано) и ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ завершили наладку первого российского накопителя высокой мощности, сообщил руководитель проектов СНЭ Роман Фролов.

18 октября 2019 года в селах Мугур-Аксы и Кызыл-Хая Монгун-Тайгинского района Республики Тыва запущены в работу автономные гибридные энергетические установки, состоящие из солнечной электростанции, систем накопления энергии и дизель-генераторов. В эксплуатацию введены два накопителя общей емкостью 710 кВт·ч. Накопители работают в составе двух автономных гибридных солнечно-дизельных энергоустановок (АГЭУ), они состоят из солнечных электростанций суммарной мощностью 550 кВт, дизельных генераторов (ДЭС) и накопителей.

Станции построены в рамках энергосервисного контракта с регионом на собственные средства группы компаний “Хевел”. Такая финансовая модель позволила избежать роста тарифов для конечных потребителей электроэнергии и обеспечила снижение нагрузки на региональный бюджет за счет сокращения субсидий на компенсацию затрат по поставке дизельного топлива после завершения срока возврата инвестиций в рамках энергосервисного контракта. Реализация проекта обеспечила надежное, качественное и бесперебойное круглосуточное электроснабжение двух удаленных населенных пунктов региона, в которых проживают около 7 тысяч человек.

Задача накопителя – обеспечивать количество и качество электроэнергии в системе электроснабжения гибридной электростанции, компенсировать неравномерность выработки электроэнергии солнечной электростанцией и минимизировать потребление дизельного топлива. Сейчас основной потребитель накопителей – изолированные энергосистемы с применением возобновляемых источников энергии, а также энергосистемы, имеющие резкопеременный график нагрузки. По словам технического руководителя разработки, директора Института силовой электроники НГТУ НЭТИ профессора Сергея Харитонова, главным преимуществом накопителя являются электронные схемы управления и программы, которые позволяют управлять режимами работы в автономном режиме, без участия человека.

“Система сама определяет, когда нужно запасать энергию, а когда включаться на ее отдачу, анализируя множество параметров потребления энергии. Фактически это автоматизированная система, которая исключает риск человеческой ошибки”, – говорит С.Харитонов.

Суть разработки специалистов СНЭ и НГТУ НЭТИ заключается в создании комплекса оборудования, позволяющего накапливать электрическую энергию в период ее избытка и мгновенно возвращать в сеть в периоды дефицита. Накопители большой мощности пока не производятся в России, их делает всего несколько производителей в мире. Российская разработка окажется существенно дешевле, чем у зарубежных конкурентов, а также является более “умной” и быстродействующей за счет уникального программного продукта. В отличие от зарубежных аналогов, которые только накапливают и отдают энергию, разработка ученых НГТУ НЭТИ анализирует множество параметров, за счет чего может улучшать качество тока, а это значительно повышает срок службы электрооборудования. Следующее поколение накопителей, испытания которого сейчас проходят в НГТУ НЭТИ, будет обладать элементами искусственного интеллекта, в частности, анализировать уровень освещенности на солнечной станции, чтобы автоматически подбирать оптимальный режим работы.

Читайте также:  Создан 3D-принтер, печатающий объекты полностью, а не слой за слоем

Накопителям под силу решить целый ряд важных проблем в энергетике.

“Разработанные нами накопители повысят эффективность и надежность в электроснабжении потребителей, а также улучшат качество электрической энергии. Это позволит снизить износ электрических сетей и электрооборудования. Другая проблема, которую позволит решить накопитель, – обеспечение дополнительной электроэнергии во время пикового потребления”, – говорит научный руководитель проекта, проректор НГТУ НЭТИ по учебной работе Сергей Брованов.

Существенная часть разработки выполнена сотрудниками Института силовой электроники НГТУ НЭТИ и кафедры электроники и электротехники НГТУ НЭТИ под техническим руководством профессора Сергея Харитонова.

На первых российских накопителях будут использованы батареи новосибирского завода “Лиотех”, который, как и СНЭ, является портфельной компанией Роснано.

“Мы провели всестороннее тестирование аккумуляторов “Лиотех”, и они подтвердили заявленные производителем характеристики”, – говорит руководитель проектов СНЭ Роман Фролов.

Сейчас СНЭ работает над созданием двух систем хранения энергии по 2 МВт мощностью и 4 МВт·ч энергоемкости. Это крупнейшие на сегодняшний момент накопители на территории СНГ, они будут сданы заказчику до конца года. Эти системы хранения энергии также будут применены на солнечных электростанциях, но на гораздо более мощных, чем в Туве. В случае появления новых заказов можно будет говорить о создании новосибирского кластера накопителей энергии большой мощности, в который войдут “Лиотех”, СНЭ (проект Роснано) и НГТУ НЭТИ. Аккумуляторы будет поставлять завод “Лиотех” (проект Роснано), суперконденсаторы – ТЭЭМП и завод радиодеталей “Оксид”, а специалисты НГТУ НЭТИ будут заниматься разработкой новых систем и научным сопровождением производства. Всего в работе кластера может быть задействовано не менее двадцати новосибирских предприятий. В результате в производстве накопителей будет использовано около 95% российских комплектующих. Перспективы создания холдинга высоко оценил министр промышленности Новосибирской области Андрей Гончаров, присутствовавший на презентации накопителя.

В создании кластера также выражала заинтересованность корпорация “Росатом”. 20 декабря 2018 года в Новосибирске с рабочим визитом побывал вице-президент по стратегическому развитию и маркетингу АО “ТВЭЛ” (топливная компания “Росатома”) Илья Галкин. Он провел рабочее совещание с губернатором Новосибирской области Андреем Травниковым. На совещании обсуждались вопросы создания промышленного кластера на базе ООО “Системы постоянного тока” и НГТУ НЭТИ. Ранее представители ТВЭЛ выражали заинтересованность в надежных автоматизированных системах накопления энергии для обслуживания атомных электростанций и других предприятий холдинга.

На презентации экспериментальных образцов накопителей в феврале 2018 года присутствовал мэр Новосибирска Анатолий Локоть, который высоко оценил перспективы использования систем накопления: “Системы накопления энергии найдут широчайшее применение в новосибирском хозяйстве. У нас все системы жизнеобеспечения завязаны на электроэнергию. На “Горводоканале” нужен резерв. Потому что в случае сбоя с подачей электроэнергии могут возникнуть очень серьезные проблемы: мы просто утонем в сточных водах. Другое применение накопителей – жилые дома. Сейчас в каждом высотном доме на случай пожара должен стоять дизель-генератор для обеспечения работы лифта. Этот генератор банально простаивает. Вместо него можно ставить накопитель, который мог бы параллельно решать другие задачи. Это огромный рынок, дома сдаются каждый месяц”. Мэр дал поручение своим заместителям рассмотреть вопрос применения накопителей в “Горэлектротранспорте”, в Новосибирском метро и на “Горводоканале”.

Накопители электрической энергии разработаны специалистами кафедры электроники и электротехники НГТУ НЭТИ и Института силовой электроники под научным руководством проректора по учебной работе д-ра техн. наук Сергея Брованова, техническое сопровождение осуществлял заведующий кафедрой электротехники и электроники д-р техн. наук, проф. Сергей Харитонов. Часть разработки выполнена в рамках гранта Минобрнауки России. Производство накопителей было создано при финансовой поддержке правительства Новосибирской области. Создание “умных” накопителей соответствует потребностям рынка EnergyNet Национальной технологической инициативы.

Компания “Системы накопления энергии” – дочерняя компания фирмы “Системы постоянного тока” (СПТ) и Роснано. Наблюдательный совет Фонда инфраструктурных и образовательных программ Роснано утвердил решение о создании совместной с СПТ компании “Системы накопления энергии”, которая и будет заниматься инжинирингом накопителей, говорится в сообщении на сайте Роснано от 1 февраля 2017 г. СПТ производит источники бесперебойного питания, промышленные зарядные устройства, а также системы управления электропитанием с 1992 г. Среди клиентов компании Россети, Газпром, РЖД, АЛРОСА, “Норильский никель” и другие крупные российские компании. Объем выручки в 2017 г. – более 250 млн рублей. СПТ уже имеет опыт установки систем накопления энергии, в 2017 г. компания установила системы электроснабжения для Сколково мощностью около 200 киловатт-часов. В настоящее время 80% специалистов компании – выпускники НГТУ НЭТИ.

Ссылка на основную публикацию