اخبار صنعت

مزارع انرژی خورشیدی می توانند دومین عمر باتری خودروهای برقی را ارائه دهند

2021-06-16
مطالعه مدل سازی نشان می دهد سیستم های استفاده مجدد از باتری می تواند برای شرکت های خودروهای برقی و عملیات خورشیدی در مقیاس شبکه سودآور باشد.

دیوید الچندلر | دفتر خبری MIT
22 مه 2020



یک مطالعه MIT نشان می دهد که باتری های خودروهای برقی می توانند یک عمر مفید مفید و سودآور به عنوان ذخیره پشتیبان برای تأسیسات فتوولتائیک خورشیدی در مقیاس شبکه داشته باشند ، جایی که می توانند بیش از یک دهه در این نقش کم تقاضا عمل کنند. این تصویر نمایی از یک باتری لیتیوم یونی را در پس زمینه ماشین ها و صفحات خورشیدی نشان می دهد.

با افزایش محبوبیت وسایل نقلیه برقی در سرتاسر جهان ، به زودی موجی از باتری های فرسوده به وجود می آید که عملکرد آنها دیگر برای خودروهایی که نیاز به شتاب و برد قابل اطمینان دارند کافی نیست. اما یک مطالعه جدید نشان می دهد که این باتری ها هنوز می توانند یک عمر مفید و سودآور به عنوان ذخیره پشتیبان برای تأسیسات فتوولتائیک خورشیدی در مقیاس شبکه داشته باشند ، جایی که می توانند بیش از یک دهه در این نقش کم تقاضا عمل کنند.

این مطالعه ، که در مجله Applied Energy منتشر شد ، توسط شش محقق فعلی و سابق MIT انجام شد ، از جمله Ian Mathews و استاد مهندسی مکانیک Tonio Buonassisi ، که رئیس آزمایشگاه تحقیقات فتوولتائیک است.

به عنوان یک مورد آزمایشی ، محققان یک مزرعه خورشیدی در مقیاس شبکه فرضی در کالیفرنیا را با جزئیات مورد بررسی قرار دادند. آنها اقتصاد چندین سناریو را مطالعه کردند: ساخت مزرعه خورشیدی 2.5 مگاواتی به تنهایی. ایجاد همان آرایه به همراه سیستم ذخیره سازی باتری لیتیوم یون جدید. و ساخت آن با مجموعه ای از باتری های ساخته شده از باتری های الکتریکی EV که به 80 درصد از ظرفیت اولیه خود کاهش یافته بود ، نقطه ای که در آن برای ادامه استفاده از خودرو بسیار ضعیف تلقی می شود.

آنها دریافتند که نصب باتری جدید بازده خالص معقولی برای سرمایه گذاری ایجاد نمی کند ، اما یک سیستم مدیریت صحیح از باتری های EV استفاده شده می تواند یک سرمایه گذاری خوب و سودآور باشد مگر اینکه باتری ها کمتر از 60 درصد قیمت اولیه خود را هزینه کنند.

چندان آسان نیست

این فرآیند ممکن است ساده به نظر برسد ، و گاهی اوقات در پروژه های مقیاس کوچک اجرا شده است ، اما گسترش آن در مقیاس شبکه ساده نیست ، ماتیوس توضیح می دهد. مسائل زیادی در سطح فنی وجود دارد. چگونه باتری ها را از ماشین بیرون می آورید تا مطمئن شوید آنها برای استفاده مجدد به اندازه کافی خوب هستند؟ چگونه می توانید باتری های ماشین های مختلف را طوری جمع کنید که بدانید آنها به خوبی با هم کار خواهند کرد و شما یک باتری نخواهید داشت که بسیار ضعیف تر از بقیه است و عملکرد سیستم را به خطر می اندازد. پایین؟ â €
وی می گوید از نظر اقتصادی نیز س questionsالاتی وجود دارد: آیا مطمئن هستیم که مقدار کافی از این باتری ها باقی مانده است تا هزینه برداشتن آنها را از اتومبیل ، جمع آوری ، بررسی و بسته بندی مجدد توجیه کند. به نظر می رسد که برای مورد مدل شده تحت شرایط محلی کالیفرنیا ، پاسخ بله محکم است.

در این مطالعه از یک مدل نیمه تجربی تخریب باتری ، با استفاده از داده های اندازه گیری شده ، برای پیش بینی محو شدن ظرفیت در این باتری های لیتیوم یونی در شرایط مختلف عملکرد استفاده شده است و مشخص شد که باتری ها می توانند با عمر در زیر چرخه های نسبتاً ملایم شارژ و تخلیه به حداکثر طول عمر و ارزش خود برسند. never € ”هرگز از 65 درصد شارژ کامل یا زیر 15 درصد فراتر نمی رود. این یافته برخی از مفروضات قبلی را که استفاده از باتری ها با حداکثر ظرفیت در ابتدا بیشترین ارزش را می دهد ، به چالش می کشد.

ماتیوس می گوید: "من با افرادی صحبت کرده ام که گفته اند بهترین کار این است که فقط باتری خود را بسیار سخت کار کنید و تمام درآمد خود را از قبل بارگیری کنید." وقتی ما به آن نگاه کردیم ، به هیچ وجه منطقی نبود. از تجزیه و تحلیل مشخص بود که حداکثر عمر باتری ها بهترین بازده را ارائه می دهد.

چقدر طول خواهند کشید؟

یکی از عوامل ناشناخته این است که چه مدت باتری ها می توانند به طور مفید در این برنامه دوم كار كنند. این مطالعه یک فرض محافظه کارانه را مطرح کرد که باتری ها پس از کاهش 70 درصدی از ظرفیت نامی خود ، از 80 درصد اولیه (زمانی که آنها از استفاده از EV بازنشسته شده بودند) از خدمات پشتیبان گیری مزرعه خورشیدی خارج می شوند. اما ماتیوس می گوید که ممکن است ادامه کار تا 60 درصد ظرفیت یا حتی کمتر از آن بی خطر و با ارزش باشد. او می گوید که برای تعیین این موضوع به مطالعات آزمایشی بلند مدت نیاز است. بسیاری از تولیدکنندگان خودروهای برقی در حال حاضر شروع به انجام چنین مطالعات آزمایشی کرده اند.

او می گوید: "این به خودی خود یک حوزه تحقیقاتی است ،" زیرا باتری معمولی دارای چندین مسیر تخریب است. سعی کنید بفهمید چه اتفاقی می افتد وقتی وارد مرحله سریع تر تخریب می شوید ، این یک منطقه فعال تحقیقاتی است. تا حدی تخریب با روش کنترل باتری ها تعیین می شود. "بنابراین ، شما ممکن است الگوریتم های کنترلی خود را در طول عمر پروژه تطبیق دهید تا بتوانید آن را تا آنجا که ممکن است از بین ببرید." او می گوید این راهی است که تیم در تحقیقات مداوم خود دنبال خواهد کرد. "ما فکر می کنیم این می تواند یک برنامه عالی برای روش های یادگیری ماشین باشد ، در تلاش برای کشف نوع روش های هوشمند و تجزیه و تحلیل های پیش بینی کننده که این سیاست های کنترلی را در طول عمر پروژه تنظیم می کند."

او توضیح می دهد که اقتصاد واقعی چنین پروژه ای بسته به ساختارهای نظارتی محلی و تعیین نرخ می تواند بسیار متفاوت باشد. به عنوان مثال ، برخی از قوانین محلی اجازه می دهد تا هزینه سیستم های ذخیره سازی در هزینه کلی یک منبع انرژی تجدیدپذیر جدید ، برای اهداف تعیین نرخ لحاظ شود ، و برخی دیگر اینطور نیست. مسائل اقتصادی چنین سیستم هایی بسیار مختص به سایت خواهد بود ، اما مطالعه موردی کالیفرنیا به عنوان یک مثال گویای ایالات متحده در نظر گرفته شده است.

ماتیوس می گوید: "بسیاری از ایالتها واقعاً در حال مشاهده مزایای ذخیره سازی هستند." this € this و این فقط نشان می دهد که آنها باید کمک هزینه ای داشته باشند که به نوعی باتری های عمر دوم را در آن مقررات گنجانده باشد. این می تواند برای آنها مطلوب باشد

متیوس می گوید که گزارش اخیر McKinsey Corp نشان می دهد که با افزایش تقاضا برای ذخیره سازی پشتیبان برای پروژه های انرژی تجدیدپذیر از سال 2030 تا کنون ، استفاده از باتری های الکتریکی دوم می تواند نیمی از این تقاضا را برآورده کند. به گفته وی ، برخی از شرکت های EV ، از جمله Rivian ، که توسط یکی از فارغ التحصیلان MIT تأسیس شده است ، در حال طراحی بسته های باتری خود به طور خاص هستند تا بتوانند تا انتهای عمر خود را تا حد ممکن آسان کنند.

ماتیوس می گوید - نکته ای که من در مقاله به آن اشاره کردم این بود که از نظر فنی ، اقتصادی ، این می تواند کارساز باشد. او می گوید در مرحله بعد ، "بسیاری از ذینفعان که باید در این امر مشارکت داشته باشید: شما باید سازنده EV خود ، سازنده باتری لیتیوم یونیتان ، توسعه دهنده پروژه خورشیدی خود ، بچه های لوازم الکترونیکی قدرت را داشته باشید. او می گوید ، "قصد گفتن این بود" ، " سلام ، شما واقعاً باید بنشینید و واقعاً به این موضوع نگاه کنید ، زیرا ما فکر می کنیم که واقعاً می تواند کار کند.
تیم تحقیق شامل Bolum Xu و Wei He ، دانشجوی MBA ونسا بارتو و دانشمند تحقیقاتی Ian Marius Peters بودند. این کار توسط برنامه تحقیقاتی افق 2020 اتحادیه اروپا ، DoE-NSF ERF for Quantum Sustainable Solar Technologies (QESST) و بنیاد ملی تحقیقات سنگاپور از طریق اتحادیه تحقیقات و فناوری سنگاپور-MIT (SMART) پشتیبانی شد.