Проєкти

ІННОВАЦІЙНІ ПРОЄКТИ

Створення серійного виробництва з виготовлення літій-іонних акумуляторів і акумуляторних батарей

Інноваційними продуктами проєкту є літій-іонні акумулятори і батареї для різних сфер використання, в першу чергу, на електротранспорті та у системах автономного енергозабезпечення, у системах телекомунікації і зв’язку, у військовій техніці та на об’єктах національної оборони і безпеки.

Основні складнощі при створенні нового виробництва викликано надзвичайно жорсткими вимогами до умов виготовлення літій-іонних комірок. Тому спочатку планується створити складальне виробництво літій-іонних акумуляторів з комплектуючих зарубіжних виробників, яке характеризується відносно невеликими об'ємами капіталовкладень і дає можливість переналадки виробництва під нові типи літій-іонних комірок.

У подальшому планується освоїти власне виробництво деяких електронних модулів контролю батарей, систем термостабілізації та корпусних частин.

Орієнтовна вартість інвестицій для реалізації проєкту – 23 млн. євро.

Створення виробництва з переробки та утилізації використаних літій-іонних батарей

Одним з найважливіших напрямків розвитку сучасних технологій є переробка та утилізація використаних літій-іонних батарей з отриманням різних видів сировини з високим рівнем концентрації літію, кобальту, марганцю та інших матеріалів, що можуть бути знову використані для виробництва літій-іонних акумуляторів.

Науковці ІТСТ НАН України великий досвід у розробках ефективних технологій переробки свинцево-кислотних акумуляторних батарей, окремі процеси якої використовуються також і у переробці літій-іонних акумуляторів, а також вивчають нові перспективні екологічно безпечні методи вилучення металів, таких як Li, Mg, Co, Ni і т.д., з відпрацьованих літій-іонних акумуляторів.

Орієнтовна вартість інвестицій для реалізації проєкту – 40 млн. євро.

Створення промислового енергопарку з використанням відновлюваних джерел енергії

При створенні нових автоматизованих високотехнологічних виробництв одним з найважливіших завдань є їхнє якісне та ефективне енергозабезпечення. Для цього в Інституті розроблено й пропонується до реалізації концепцію промислового енергопарку.

Промисловий енергопарк – це комбінована система електро- і теплопостачання споживачів змінного і постійного струму з навантаженням великої потужності і споживачів теплової енергії з диференційованим навантаженням, з управлінням співвідношення генерованих і споживаних потужностей у різних режимах. В основу запропонованого рішення поставлено завдання створення об'єднаної локальної енергосистеми, що функціонує у тому числі з використанням відновлюваних джерел енергії, інтегрованої в промисловий комплекс із високою енергонасиченістю. Цю енергосистему підключено до централізованої електросистеми. Раціональний набір відновлюваних джерел енергії для України – сполучення сонячної і вітрової енергії, а також енергії низкопотенційного тепла. Генеруюче обладнання, що відповідає цим видам енергії, представлено у складі енергопарку вітроелектричними установками, фотоелектричними модулями, сонячними колекторами і тепловими насосами.

Промисловий енергопарк належатиме до класу енергосистем, в якому підсистеми, що використовують відновлювані джерела енергії, сполучені із зовнішньою енергосистемою, водночас становлять автономний сектор енергопарку, розташований на території промислового комплексу, який поставляє енергію тільки для покриття виробничих і службових потреб даного комплексу. Таким чином, енергопарк є комплексною системою, що об'єднує зовнішній і внутрішній потоки енергії.

Оскільки енергія, вироблена локальним сектором енергопарку з нетрадиційними джерелами енергії, використовується безпосередньо для потреб промислового комплексу, виключається проблема втрат енергії при її транспортуванні до споживачів.

Центральним енергетичним і керуючим вузлом енергопарку є підстанція глибокого введення, з'єднана із зовнішньою електромережею; підстанція поєднує та комутує всі вузли і модулі енергопарку, а також оптимізує електропостачання всього промислового комплексу та окремих його підприємств. Підстанцію через комплекс комутуючого устаткування та накопичувальний вузол – акумуляторну станцію – з'єднано з вітроелектричним комплексом і фотоелектричною системою. Акумуляторна станція дає можливість створювати резервні запаси електроенергії і водночас служити станцією змінних акумуляторів для внутрішньозаводських електрокарів.

У цілому енергопарк є за своєю будовою енергопромисловим утворенням, у матеріальній частині і системі управління якого реалізуються ідеї повної і максимальної ефективності, сумісності і узгодження джерел енергії.
Створення промислового енергопарку дозволить знизити вартість споживаної енергії на 20-25% і забезпечити підприємства надійним, високоефективним і якісним енергопостачанням.

Орієнтовна вартість інвестицій для створення енергопарку – приблизно 9,0 млн. євро.

Створення виробництва автономних та мережевих систем зарядки електотранспорту з використанням поновлюваних джерел енергії

Інноваційний продукт – вітросонячні електрогенеруючі гібридні системи зарядки електромобілів потужністю до 50 кВт з системою накопичення електричної енергії та універсальними зарядними пристроями, що реалізують сучасні протоколи зарядки електромобілів.

Гібридні зарядні системи на базі відновлюваних джерел енергії призначені для роботи як в автономному режимі, так і в режимі підключення до об'єднаної енергетичної смарт-системи (smart-grid). Система керування зарядним комплексом забезпечує оптимізацію рівню накопиченої енергії для швидкої зарядки електромобілів з урахуванням їх маршрутів, щільності трафіка, стану текучої зарядженості батарей, інтенсивності локальної вітросонячної генерації, запасу заряду в акумуляторах на даній станції і на сусідніх.

Оснащення зарядних станцій вітросонячними модулями і розумними мережами, що підключені до єдиної системи диспетчеризації енергомереж, дозволить не просто згладжувати нерівномірність вітросонячної генерації та піків споживання, але і дозволить допомагати забезпечувати додаткові сервіси для загальних мереж, такі як стабілізація частоти.

Орієнтовна вартість інвестицій для реалізації проєкту – 12 млн. євро

Створення виробництва інтегрованих систем безперебійного електро- і теплопостачання з використанням поновлюваних джерел енергії

Внаслідок бойових дій енергетична система України зазнала суттєвих пошкоджень, що призвело до значного дефіциту енергії в електромережах країни і систематичних тривалих та аварійних відключень електроенергії у промисловому, комунальному та житловому секторах нашої країни. Також є небезпека пошкодження магістральних трубопроводів із природним газом, який є основним джерелом теплопостачання у житловому секторі України, що в зимових умовах загрожує не лише нормальній життєдіяльності, а й самому життю багатьох українців. Ситуація, що склалася, диктує необхідність не тільки відновлення постраждалих генеруючих та розподільчих об’єктів енергосистеми України, а й впровадження альтернативних рішень у галузі енергетики у напрямку більшої автономності та безперебійності енергозабезпечення локальних об'єктів на основі електрохімічних джерел струму (акумуляторів).

Інноваційним продуктом цього Проєкту є інтегрована система безперебійного електро- і теплопостачання з використанням акумуляторів нового покоління, теплових насосів, а також сонячних та вітроенергетичних установок.

В загальному випадку така інтегрована система складається з наступних основних пристроїв:

електрогенеруючих вітрових та сонячних установок;
батареї акумуляторів, призначеної для акумулювання електроенергії;
інверторів DC/AC, що перетворюють постійний струм від електрогенеруючих установок (вітросонячних) та від батареї акумуляторів в електроенергію змінного струму зі стандартними параметрами для електропостачання споживачів;
випрямляючого і зарядного пристрою, який перетворює електроенергію, що виробляється вітросонячними установками, або поступає від електромережі, в електроенергію з параметрами, необхідними для зарядки батареї акумуляторів;
інтелектуального блоку управління, який узгоджує між собою параметри компонентів системи, а також потужності генерації, енергоспоживання та накопичення енергії.

Для України застосування таких інтегрованих рішень з комплексним використанням теплових насосів, сонячних батарей, вітроенергоустановок та акумуляторів стає не лише критично важливим, а й життєво необхідним за таких причин:

дозволяє забезпечити безперебійне постачання електроенергією та теплом житлових, адміністративних та комерційних будівель в умовах тривалих відключень енергопостачання в окремих районах або навіть загальнонаціонального блекауту;
зменшує навантаження на об'єднану енергосистему України;
знижує вартість тепло- та електропостачання в умовах зростання цін на енергоносії;
сприяє підвищенню енергетичної безпеки шляхом зменшення залежності від постачання імпортного природного газу;
дає можливість зменшення викидів СО2 у глобальному масштабі;
сприяє подальшому зближенню України та ЄС щодо реалізації передових стандартів та рішень у галузі енергоефективності та декарбонізації.

Вченими ІТСТ НАН України спільно зі спеціалістами МНПК «ВЕСТА» вже розроблено та виготовлено промисловий зразок потужної гібридної трифазної системи WESTA 50B230 на 50 кВт як засобу для ефективного та безперебійного постачання електроенергії для комерційних та промислових об’єктів. Ця система дозволяє використовувати у своєму складі вітрову і сонячну генерацію, а також забезпечувати автономний режим електропостачання в умовах відключень в централізованих електромережах за рахунок акумуляторної системи, здатної постачати електроенергію потужністю 50 кВт протягом 4 годин.

Орієнтовна вартість інвестицій для реалізації проєкту – 15 млн. євро.

Створення серійного виробництва клапано-регульованих свинцево-кислотних VRLA батарей подвійного призначення

Інноваційними продуктами проєкту є свинцево-кислотні акумуляторні батареї зі зв'язаним електролітом напругою 12 В та ємністю від 40 до 225 А·год.

VRLA батареї відповідають найсучаснішим і перспективним вимогам ринку, що пред'являються до такої продукції. Вони не вимагають спеціальних умов розміщення, мають високу стійкість до саморозряду й глибоких розрядів і є повністю вибухо- і екологічно безпечними. Ці батареї мають збільшену енергоємність, надійність, термін служби. Батареї є повністю придатними до утилізації.
Завдяки цим якостям такі батареї знаходять широке застосування як джерела енергії практично у всіх галузях народного господарства, збройних силах України, підрозділах аварійно-рятівних служб.

Орієнтовна вартість інвестицій для реалізації проєкту – 20 млн. євро.

ПЕРСПЕКТИВНІ ІННОВАЦІЙНІ ПРОЄКТИ

Розробка нового покоління плазмових актуаторів для керування структурою повітря при обтіканні аеродинамічних поверхонь

Плазмовий актуатор – це електронний пристрій, що генерує заряджені частинки (плазму), за допомогою яких можна керувати рухом потоків повітря над обтічними поверхнями. В якості останніх можуть виступати:

крила літаків;
лопаті вертольотів;
оперення крилатих і тактичних ракет;
елементи екіпажів ВШНТ;
крила безпілотних літальних апаратів;
лопатки авіаційних газових турбін;
лопаті вітроелектричних установок;
багатоелементні профілі та ін.

В результаті електрогазодинамічної взаємодії між розрядною плазмою і навколишнім газом відбувається досить ефективне перетворення електричної енергії у кінетичну енергію газового потоку в приповерхневому шарі, що дозволяє впливати на ламінарний або турбулентний потік повітря над обтічною поверхнею без застосування витратних матеріалів.
Головні переваги плазмових актуаторів: висока надійність, простота конструкції, можливість інтеграції їх в аеродинамічні поверхні, невисокі витрати енергії, можливість керування потоком в реальному часі за рахунок високої частоти спрацьовування. Усе це визначає перспективність їх застосування у літальних апаратах для силової дії на течію газу, зниження поверхневого тертя і, таким чином, для зменшення витрати палива і забруднення атмосфери.