„Nippon Paper Industries Co.“ siekia naujų proveržių panaudojant celiuliozės nanopluoštus – medžiagas, pagamintas rafinuojant medienos masę iki šimtųjų mikrono dalių ar dar smulkiau, ir šiuo metu naudojamas tokiuose produktuose kaip sauskelnės ar maisto priedai, su tikslu sukurti superkondensatorius, kurie galėtų kaupti ir išlaisvinti energiją. Šie superkondensatoriai veiktų žymiai efektyviau ir darytų kur kas mažesnį poveikį aplinkai, nei dabartiniai akumuliatoriai.
„Turime greičiau judėti ir bendradarbiauti su kitomis kompanijomis, kad rastume praktinį panaudojimą“, – interviu sakė „Nippon Paper“ generalinis direktorius Toru Nozawa. Celiuliozės nanopluošto (CNF) pagrindu pagaminti superkondensatoriai galėtų būti „pritaikomi tose srityse, kur šiuo metu naudojami ličio jonų akumuliatoriai, pavyzdžiui, automobiliuose ir išmaniuosiuose telefonuose“.
Kompanija siekia parengti bandomąją energijos kaupimo sistemą, kurią ketina pademonstruoti „World Expo“ Osakoje 2025 m., o dar po dešimtmečio visiškai komercializuoti šią technologiją.
Superkondensatoriai elektriniame lauke išlaiko masės neturinčius elektronus, o akumuliatoriai energiją kaupia chemine forma. Šie skirtumai reiškia tai, kad superkondensatoriai idealiai tinka trumpiems ir intensyviems energijos pliūpsniams generuoti – pavyzdžiui, fotoaparato blykstei, – tačiau jie turi tik nedidelę dalį ličio jonų akumuliatorių talpos.
Dėl šios priežasties superkondensatoriai kelis dešimtmečius buvo naudojami nišinėse srityse – nešiojamųjų kompiuterių atsarginėse atminties sistemose, vėjo jėgainių variklių valdikliuose arba kai kurių hibridinių ir įkraunamų transporto priemonių regeneracinėse stabdžių sistemose. Jie taip pat žadėjo išpildyti ilgai nerealizuotą energijos kaupimo sistemos pažadą, nes pasižymi gerokai trumpesniu įkrovimo laiku, mažesne saugumo rizika ir yra visiškai nepriklausomi nuo brangiųjų metalų, tokių kaip kobaltas ar nikelis.
„Superkondensatoriai turi daugybę galimybių ir toliau augti kaip technologija, bet jie yra visiškai kitame technologiniame segmente, nei akumuliatoriai“, – teigė Samas Jaffe, Kolorade įsikūrusio pramonės konsultanto „Cairn Energy Research Advisors“ generalinis direktorius. – Superkondensatoriai nėra ir niekada nebus konkurentai ličio jonų akumuliatoriams.“
Taip pat kyla iššūkių dėl naujų ličio jonų akumuliatorių patobulinimų. Iki šiol jie užtikrindavo didelius energijos kaupimo pajėgumus, tačiau buvo lėčiau įkraunami. Dabar kai kurios akumuliatorių technologijos siūlo 30 minučių įkrovimą, o tokios kompanijos kaip „Volkswagen AG“ siekia sutrumpinti šį laiką iki maždaug 12 minučių, teigė „BloombergNEF“ analitikas Jamesas Frithas.
Superkondensatorių šalininkai tvirtina, kad vis tiek verta stengtis. Energijos tankis jau gerėja, o komponentai gali žengti dar vieną didelį žingsnį į priekį panaudojant CNF, sakė Mikio Fukuhara, Tohoku universiteto mokslininkas, bendradarbiavęs su „Nippon Paper“.
Kovo mėnesį žurnale „Nature“ paskelbtame straipsnyje mokslininkų grupė, įskaitant M. Fukuharą, pateikė įrodymų, kad superkondensatoriai su CNF gali būti naudojami dideliems elektros energijos kiekiams kaupti ir tinkami smulkiajai elektronikai, transportavimui ir atsinaujinančios energijos saugojimui.
Ankstyvi eksploatacijos pavyzdžiai – prietaisai, naudojantys žemą įtampą, pavyzdžiui, išmanieji telefonai ar išmanieji laikrodžiai, sakė M. Fukuhara telefonu. Superkondensatorių naudojimas elektromobiliuose būtų „galutinis pritaikymas“, bet reikia luktelėti naujos pažangos: iš dalies dėl to, kad elektromobiliuose reikalinga didesnė įtampa. „Esu įsitikinęs, kad ateityje jie pakeis ličio jonų akumuliatorius ir taps lemiamu veiksniu siekiant išsaugoti aplinką, – teigė jis. – Tai bus dar viena pramonės revoliucija.“
Konkurentai, dirbantys kituose superkondensatorių tobulinimo projektuose, taip pat nusiteikę optimistiškai. „Baigus kūrimą, ši technologija bus naudojama padidinti elektrinių transporto priemonių ir energijos kaupimo sistemų pajėgumą ir tarnavimo laiką“, – sakė Yoo Seung Joonas, Pietų Korėjos Gwangju mokslo ir technologijos instituto Organinės elektrochemijos ir energetinių medžiagų laboratorijos profesorius.
„Nippon Paper“ taip pat ieško galimybių padidinti medžiagų tiekimą dabartiniams akumuliatorių gamintojams, tuo pačiu plėtodama konkuruojančią technologiją. Kompanija į klientų ratą įtraukė bent vieną pirmaujantį gamintoją ir planuoja atidaryti tiekimo centrus tokiose augančiose rinkose kaip Europa, pirmadienio interviu teigė T. Nozawa.
„Nėra abejonių, kad perėjimas prie elektrinių transporto priemonių paspartės, – sakė jis. – Turime tuo pasinaudoti.“