РОСНАНО создаст производство термоэлектрических систем для охлаждения и генерации электричества нового поколения на основе прорывной российской технологии CERATOM

Участниками проекта являются РОСНАНО, ООО «Термиона» - заявитель и основной исполнитель, который будет осуществлять запуск и операционное управление производством, а также заказ опытно-технологических работ и ОКР. В качестве стратегического партнера проекта выступит группа компания «Концерн РИО», которая будет осуществлять операционное управление, а также займется реализацией и продвижением продукции проекта. В качестве финансового соинвестора проекта выступит иностранный банк.

Общий объем финансирования Проекта составляет 1 702 млн. рублей. Объем инвестиций, представляемых РОСНАНО составляет 600 млн. рублей. 

Производство ТЭС будет осуществляться на арендуемых производственных площадях завода ОАО «Элма» в г. Зеленоград. Сборочное производство будет размещаться на предприятии «ЯК-44», входящее в группу компаний «Концерн РИО». Начало реализации проекта намечено на 2010 год, выход на полную мощность - в 2014 году. 

До настоящего времени в производстве термоэлектрических модулей и ТЭС использовался ряд дорогостоящих, неэффективных и нефункциональных материалов. Выполняя достаточно утилитарную функцию, а именно обеспечивая конструкционную прочность термоэлектрического модуля, эти материалы так же оказывали и сильное негативное влияние на модули, конечную продукцию на их основе и на процесс производства, а именно:

• существенно увеличивали себестоимость;
• снижали КПД;
• не позволяли варьировать форму и размер модуля в широких пределах;
• сильно снижали эксплуатационные характеристики, надежность,  тем самым ограничивая область применения систем / модулей.

Главное, эти материалы создавали серьезные технологические препятствия для автоматизации производства, поэтому на сегодняшний день большая часть керамических модулей в мире собирается вручную.

Термоэлектрические системы, произведенные по технологии CERATOM, лишены этих недостатков, так как в них эти материалы или отсутствуют или заменены на более дешевые и эффективные наноструктурированные композиты, сочетающие в себе недостижимые или «несочетаемые» в обычных материалах свойства и характеристики. Кроме этого, технология CERATOM предусматривает полную автоматизацию как производственного процесса получения наноструктурированных композитов, так термоэлектрических систем и конечной потребительской продукции.

Эти конкурентные преимущества позволят занять заметную долю рынка в существующих сегментах применения термоэлектричества, а также выйти на принципиально новые рынки, где использование классических керамических модулей технологически невозможно. 

Основным рынком, на который ориентирована продукция Проекта, является рынок систем охлаждения и термостабилизации для различных типов лазеров (твердотельных и диодных). В системах охлаждения лазеров используются как традиционные способы охлаждения (воздушное, жидкостное) так и комбинированные на основе термоэлектрических модулей (далее ТЭМ). Комбинированные системы охлаждения являются наиболее эффективными с точки зрения отвода тепла с единицы площади и используются для охлаждения твердотельных и мощных диодных лазеров. 

Термоэлектричество является одним из перспективных направлений в альтернативной энергетике, так как является одним из самых дешевых и надежных источников альтернативной энергии. Себестоимость генерации энергии в термоэлектрической системе CERATOM составляет 0,07 $/Вт, что сравнимо  с себестоимостью генерации в тепловой и атомной энергетике и в разы дешевле других источников альтернативной энергии. 

Использование термоэлектричества позволяет осуществлять активное охлаждение, термостатирование и генерацию электроэнергии в тех случаях, когда невозможно использовать традиционные методы (компрессионные холодильники, абсорбционные холодильники, утилизация паразитного тепла в промышленности и быту). ТЭМ используются для охлаждения различной аппаратуры в транспорте, космических аппаратах, для охлаждения лазерной и телекоммуникационной техники, электроники, для охлаждения в производственных процессах и быту. 

«Применение термоэлектрических систем в качестве генераторов, преобразующих паразитное тепло в электричество, сильно ограничено ввиду низкого КПД керамических термоэлектрических систем, высокой стоимости и конструкционных недостатков, связанных с использованием керамики в качестве теплопроводов. Реализация проекта позволит вывести на рынок термоэлектричества принципиально новый продукт, лишенный недостатков керамических термоэлектрических систем, что позволит существенно расширить потенциальные области применения термоэлектричества, - заявил управляющий директор РОСНАНО Дионис Гордин. - И проект и технология являются частью наметившегося мирового переворота в данной индустрии, основанного на уходе от стандартной классической конструкции ТЭ модуля, а так же заимствовании и адаптации более эффективных технологий, методов  и подходов из  смежной сферы – микроэлектроники».

Продукция ориентирована на экспорт, рост доли экспорта в выручке: от 75% в 2010 году до 88% в 2016 году. Среди основных потребителей - производители лазеров и лазерных диодов (Sahajanand Laser Technology, Profina Inc., Sensor Electronic Technology Inc., Laird Technologies, Laserlabs, Polaris), а также производители коммерческих и бытовых холодильных устройств (ООО «Сервиспласт», ОАО «ЮТК» и др.), строительные компании.

Объем мирового рынка систем охлаждения твердотельных лазеров в 2008 г. составил $ 1,38 млрд., объем мирового рынка систем термостабилизации для диодных лазеров мощностью более 1 Вт - $ 360 млн. Планируемая доля рынка продукции проекта при выходе на проектную мощность в сегменте систем охлаждения для твердотельных лазеров составляет  5%, в сегменте систем охлаждения для диодных лазеров – 6,8%. 

Сегмент рынка термоэлектрических модулей, используемых в системах охлаждения лазеров, является наибольшим сегментом рынка ТЭМ и составил  в 2008 г. $ 220 млн. (в натуральном выражении ~7 млн. шт.). В целом по итогам 2008 г. объем мирового рынка керамических термоэлектрических модулей оценивается в размере $ 569,4 млн. (в натуральном выражении 38 млн. шт.). Потенциал рынка оценивается специалистами в 6,2 млрд. модулей. Только в России спрос мог бы составлять около 155 млн. термоэлектрических модулей, если бы охлаждающие, термостабилизирующие, генераторные устройства, использующие ТЭМ, полностью заменили бы существующие устройства, не использующие эффект Пельтье, в таких отраслях промышленности и областях применения как автомобилестроение, лазерная техника, производство компьютеров, производство холодильного оборудования, систем кондиционирования, производство электрогенерирующих устройств. Несмотря на прогнозируемый спад рынка в 2009 г. до $ 456 млн. в дальнейшем прогнозируется рост рынка термоэлектричества с темпом CAGR 20%.

Рынок ТЭМ характеризуется низкой концентрацией, доля четырех крупнейших игроков на мировом рынке ТЭМ составляет всего 11,6%. Основные производители керамических ТЭМ – Melcor (США), Ferrotec (Япония), Marlow (США), Tellurex (США), Fuxin (КНР). Наибольшим спросом (80% рынка) пользуются модули стандартных размером 40х40 и 30х30 мм мощностью 40-70 Вт.

Российский рынок керамических ТЭМ в 2008 г. составил $ 3,5 млн. (в натуральном выражении 230 тыс. шт.). При этом объем производства ТЭМ российскими компаниями составил $18,2 млн.(1,2 млн. шт.), 89% произведенной продукции поставляется на экспорт. Основные производители Криотерм (24%), СКБ Норд, РМТ, Остерм, НПО Кристалл, НПО РИФ, АДВ-Инжиниринг.