Охлаждающие и генерирующие термоэлектрические системы

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.

Продукцией проекта являются устройства охлаждения, термостатирования и генерации. В частности, речь идет о производстве систем охлаждения для твердотельных лазеров, систем термостатирования «cold plate» для диодных лазеров, термостатированных шкафов для телекоммуникационной аппаратуры, торгового охладительного оборудования, термоэлектрических электрогенераторах для индивидуального жилья.

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.
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.
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 керамической термоэлектрических систем, что позволит существенно расширить потенциальные области применения термоэлектричества.
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.

По материалам пресс-релиза ГК «Роснанотех»