Бюро научно-технической информации. Март 2020 №3

В числе проблем сегодняшней «зелёной» энергетики — хранение большого количества избыточной энергии.

Прототип проточного ванадиевого аккумулятора. Фото Евгения Карпушкина, МГУ.
Радиочастотную автометку можно устанавливать в верхней части лобового стекла. Фото: «Микрон».

Новый тип аккумуляторов для хранения энергии

В числе проблем сегодняшней «зелёной» энергетики — хранение большого количества избыточной энергии, которая может накапливаться в условиях сильного ветра или высокой солнечной активности. Свинцово-кислотные и литий-ионные аккумуляторы для этой роли, увы, не годятся. Так, батареи первого типа имеют крайне ограниченную ёмкость, к тому же они слишком объёмные и дорогие. Литий-ионные аккумуляторы мало пригодны для использования на крупных промышленных объектах из-за склонности к перегреву.

Сотрудники кафедры коллоидной химии МГУ под руководством доцента Евгения Карпушкина собрали первый в России лабораторный прототип проточного окислительно-восстановительного аккумулятора. В проточных окислительно-восстановительных батареях для хранения электроэнергии используют ёмкости с жидким электролитом. Жидкий электролит пропускают через ядро батареи, состоящее из положительной и отрицательной полуячеек, разделённых мембраной. Когда солнечные панели или ветрогенераторы производят электроэнергию, насосы прокачивают отработанный электролит через ячейки, где он заряжается в результате электрохимической реакции и возвращается обратно в ёмкость, в которой хранится. При возникновении потребности в электроэнергии через ячейку прокачивается заряженный электролит, который в ходе обратной реакции возвращает накопленную электроэнергию в сеть. Важное преимущество проточного аккумулятора: его ёмкость определяется исключительно объёмом резервуаров, а выходная мощность зависит от площади мембраны и количества ячеек, собранных в общую систему (стек). Проточные батареи могут быть масштабированы для хранения очень большого количества энергии и передачи её потребителю с исключительно высокой скоростью.

В лабораторном прототипе проточного аккумулятора, созданного в МГУ, электролитом стал раствор солей ванадия. Главное достоинство ванадиевого проточного аккумулятора в том, что в обеих его частях (в двух полуячейках, на электродах которых происходит их окисление и восстановление) находятся растворы солей одного металла. Ионы ванадия стабильны и могут долго циркулировать через ячейку без нежелательных побочных явлений. Недостаток один: относительно высокая стоимость ванадия (более 60$ за один килограмм оксида ванадия).

Сейчас российские химики занимаются поиском оптимального материала для мембран в проточных аккумуляторах. Через мембрану должны проходить только определённые ионы. Кроме того, она разделяет две очень разные по химическим свойствам системы, поэтому должна быть исключительно химически стойкой.

Сим-Сим, открой ворота!

При въезде на закрытый паркинг, охраняемую территорию водителям надо либо показывать охране пропуск, либо, в случае автоматического проезда, прикладывать соответствующую пластиковую карточку к считывающему устройству. Так или иначе, эти действия требуют некоторого времени.

Бесконтактная RFID-система* доступа на парковку, разработанная компанией «Микрон», даёт возможность сократить время проезда автомобиля через шлагбаум, ворота или пункт пропуска платных дорог, а значит, увеличить пропускную способность КПП. Автомобиль идентифицируется на расстоянии до 15 м, и контроль въезда/выезда автомобилей происходит в автоматическом режиме.

Система включает автомобильные метки, стандартное программное обеспечение, RFID-считыватель и контроллер, которые монтируются на имеющемся оборудовании КПП: шлагбауме, воротах и др. Автомобили, имеющие доступ на территорию, маркируются ультравысокочастотными (УВЧ) RFID-метками, которые наклеиваются на лобовое стекло или тыльную часть зеркала заднего вида. В память метки записывается необходимая для идентификации объекта информация и вносится в единую информационную базу с целью привязки к конкретному владельцу. Метки устойчивы к механическим повреждениям, воздействию тепла и света. Их невозможно подделать ввиду использования цифрового кодирования, что исключает несанкционированный заезд транспорта.

При приближении транспорта к КПП происходит считывание информации с метки и обмен данными с системой контроля доступа. Если проезд разрешён, шлагбаум автоматически открывается. При необходимости могут быть реализованы дополнительные опции, например, распознавание номеров, автоматизация проезда гостевых автомобилей, мониторинг перемещения транспорта и др.

RFID-система идентификации автомобиля работает автономно, не требует специальных условий эксплуатации (в том числе смены шлагбаума), устойчива к помехам и может интегрироваться с имеющейся системой контроля доступа.

Первая отечественная промышленная сеть 5G

Автопроизводители активно развивают цифровое производство и разрабатывают беспилотную автотехнику. Для этого требуется внедрение новых информационно-коммуникационных технологий. Именно этим занялся завод «КамАЗ» в Набережных Челнах — производитель тяжёлых грузовых автомобилей. Здесь впервые в России развернули промышленную 5G-зону частной сети беспроводной высокоскоростной передачи данных (стандарт LTE — Long-Term Evolution). Сеть, предназначенная для решения технологических задач, объединила различные элементы производственной системы предприятия в закрытый контур, что должно обеспечить повышенную безопасность и надёжность. На первом этапе здесь развёрнуты системы видеонаблюдения и групповой связи, защищённого доступа к локальным информационным ресурсам и виртуального решения для удалённого обучения персонала.

Разработчики (МТС и Ericson) заверяют, что достигнуты требуемые характеристики сети: во время тестирования максимальная скорость передачи данных в стандарте LTE достигла 46 Мбит/с, в стандарте 5G — 870 Мбит/с.

Комментарии к статье

* RFID (Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация) — способ автоматической идентификации объектов, в котором с помощью радиосигналов считывается или записывается информация, хранящаяся в RFID-метках (транспондерах).

 

Случайная статья

Товар добавлен в корзину

Оформить заказ

или продолжить покупки