Амбітний проект американської компанії «CEO Tesla Elon Musk», вартістю 5 млрд доларів, з будівництва першої «гігафабрики» для виробництва акумуляторів для електромобілів, яке планують завершити до 2017 року (очікуваний обсяг виробництва – до 500000 літій-іонних акумуляторів на рік), може не витримати натиску» інноваційних розробок в області енерготехнологій і опинитися практично безперспективним. Виробничий потенціал нового промислового комплексу «Tesla Motors», який будується на території американського штату Невада, в найближчі п’ять років може бути підірваний появою нових, більш досконалих і низьковитратних акумуляторних батарей. У січні представники компанії «Fuji Pigment» Co. Ltd. (не плутати з «Fujifilm») публічно заявили про розробку інноваційного повітряно-алюмінієвого акумулятора. Перевага цієї розробки полягає в ємності акумулятора, що перевищує показник літій-іонного аналога, який «Tesla» збирається запустити в серійне виробництво, більш ніж у 40 разів. Крім того, «Fuji Pigment» також заявила про перспективу організації масового випуску вже в кінці цього року. Отже, відкриття гігафабрики в 2016 році не виправдає очікувань «Tesla Motors», оскільки її енерготехнології виявляться морально застарілими – цей дорогий проект окупить кожен витрачений долар в кращому разі через 10 років (за умови відсутності виробничого спаду і стабільних продажів виробленої продукції). Суть інноваційної розробки «Fuji Pigment» складається внесення якісних змін у структуру акумуляторного пристрою: будь-який елемент живлення працює за принципом взаємодії позитивного і негативного «полюсів» — катода і анода через середовище – електроліт. Повітряно-алюмінієвий акумулятор виробляє електричний струм за тим же принципом, використовуючи взаємодію кисню і алюмінію з водою в якості електроліту. Особливість цієї технології полягає в тому, що після закінчення експлуатаційного терміну алюмінієвий анод слід повністю міняти, а не перезаряджати. Але цей недолік «Fuji Pigment» планує усунути, використавши «прошарок» з вуглецю і кераміки, яка буде сповільнювати процес корозії і утворення побічних продуктів хімічної реакції – таким чином, удосконалена повітряно-алюмінієва батарея зможе бути повторно заряджена (для цього досить буде додати воду).
Марк Херсам, професор матеріалознавства та інженерії Північно-Західного університету (штат Ілінойс, США), заявив про те, що «якщо «Fuji Pigment» вдасться запустити цей проект, він спровокує справжню революцію в світі сучасних енерготехнологій». Але вчених турбує один технічний нюанс – оскільки повітряно-алюмінієві акумулятори в процесі розрядки можуть деформуватися, що може привести до появи дефектів (тріщин, розломів або відколів) на поверхні корпусу, використання таких елементів живлення в системах, не володіють достатньою стійкістю до відмов, може бути поставлено під питанняРіохей Морі, провідний спеціаліст «Fuji Pigment» в галузі розробки інноваційних енерготехнологій, більш стриманий у своїх заявах: «Ми все ще перебуваємо на стадії розробки та вдосконалення цієї технології – результати нашої роботи будуть надані громадськості в найближчому майбутньому…як ви самі розумієте, такий великомасштабний проект вимагає великої кількості часу і ресурсів». Але «Fuji Pigment» – не єдина компанія, яка займається подібними проектами. Ізраїльська компанія «Phinergy» також активно освоює технологію повітряно-алюмінієвих акумуляторів, а американські стартапи, що спеціалізуються на інноваційних энерготехнологиях – «Pathion» і «Sakti 3» — займаються практичною реалізацією ідеї створення твердотільної батареї нового покоління (з заміною рідкого електроліту керамічним або кристалічним). «Sakti 3» вже представила робочий зразок батареї з продуктивною потужністю в 1000 ватів-годин в розрахунку на літр ємкості – ці показники за меншою щонайменше двоє перевищують потенціал акумуляторів від «Tesla». Виконавчий директор «Pathion» Майкл Ліддл заявив, що такі батареї надійдуть в широкий продаж не пізніше, ніж через два роки. Безумовно, випуск надпотужних акумуляторів нового покоління не був початковою метою будівництва гігафабрики: основним завданням є здешевлення технології виробництва з подальшим збільшенням доступності транспорту майбутнього» — електричних автомобілів – для широких мас («Tesla» планує встановити вартість стандартного электроседана на рівні 35000 доларів США). До речі, введення в експлуатацію повітряно-алюмінієвих і твердотільних елементів живлення може стати переломним моментом для світового автомобілебудування – алюміній дешевше літію, а виробництво твердотілих батарей є більш ефективним з точки зору виробничих витрат. Згідно з даними, наданими Деном Радомскі, віце-президентом консалтингової компанії «NextEnergy», «керівництву «Tesla» слід вже зараз замислитися про те, як краще впоратися з цими викликами, адже ринок диктує свої умови – цей процес можна порівняти з переходом від відеокасет до компакт-дисків. Іншими словами, інновації створюють нову реальність». Втім, не все так безнадійно – тенденції на ринку автомобілебудування можуть дати «Tesla» час, необхідний для перегляду основних напрямків свого розвитку. Оскільки електромобілі постійно піддаються впливу різних температурних режимів, що, в свою чергу, справляє значний вплив на продуктивність елементів живлення, стандарти безпеки обгрунтовано підвищуються. Так як використання літій-іонних батарей в автомобілях пов’язане з низкою проблем, які виникають при наявності високих температур, знадобилися десятки років тестів і удосконалення цієї технології перед тим, як випустити її в масове виробництво. Це означає, що «Tesla» також доведеться задуматися над удосконаленням існуючої технології — фахівці з Наньянського технологічного університету розробили швидкоозарядний акумулятор з діоксид титановим електродом, а команді вчених на чолі з Марком Херсамом з Північно-Західного університету вдалося збільшити виробничий потенціал стандартної літій-іонної батареї, використавши технологію «реструктуризації» («впровадження» в структуру таких матеріалів, як, наприклад, графен). Ця технологія не вимагає повного переоснащення виробничих потужностей, отже, може бути впроваджена в порівняно короткі терміни.
Зрештою, перспективність функціонування майбутньої гігафабрики – питання не стільки технічного характеру, скільки стратегічного. Коли йдеться про інновації, навіть найгеніальніша ідея не спрацює без продуманого підходу до її практичної реалізації. За словами Майкла Ліддла, енерготехнології відносяться до тієї сфери, у якій процес розробки ноу-хау слід оптимізувати у відповідності з вимогами промислового сектора – іншими словами, інвестори будуть набагато охочіше фінансувати виробництво сучасних акумуляторних пристроїв, ніж оплачувати проведення наукових досліджень.Але ситуація може змінитися – ряд великих гравців ринку автомобільного транспорту, серед яких такі гіганти як «Cadillac» і «BMW», взяли активний курс на перепрофілювання промислових потужностей з урахуванням тенденції до просування електромобілів на ринку транспорту. І, як наслідок, проявляють все більший інтерес до питань розробки ефективних елементів живлення для електромобілів (наприклад, «General Motors», є на даний момент головним інвестором «Sakti 3»). Саме тому «CEO Tesla Elon Musk» варто задуматися про перспективи розвитку нових технологій, якщо компанія планує зберегти лідерство в цій області.