robin-glauser-zP7X_B86xOg-unsplash

Farmy wykorzystujące energię słoneczną mogą zaoferować drugie życie akumulatorom pojazdów elektrycznych

Badanie modelowania pokazuje, że systemy ponownego wykorzystania akumulatorów mogą być opłacalne zarówno dla firm produkujących pojazdy elektryczne, jak i dla operacji słonecznych na skalę sieciową.

Ponieważ samochody elektryczne szybko zyskują na popularności na całym świecie, wkrótce pojawi się fala zużytych akumulatorów, których wydajność nie jest już wystarczająca dla pojazdów wymagających niezawodnego przyspieszenia i zasięgu. Jednak nowe badanie pokazuje, że akumulatory te mogą nadal mieć użyteczne i opłacalne drugie życie jako zapasowe miejsce do przechowywania fotowoltaicznych instalacji słonecznych na skalę sieci, w których mogłyby działać przez ponad dekadę w tej mniej wymagającej roli.

Badanie, opublikowane w czasopiśmie Applied Energy , zostało przeprowadzone przez sześciu obecnych i byłych badaczy MIT, w tym postdoc Iana Mathewsa i profesora inżynierii mechanicznej Tonio Buonassisi, który jest kierownikiem Laboratorium Badań Fotowoltaicznych.

Jako przypadek testowy naukowcy szczegółowo zbadali hipotetyczną farmę słoneczną w skali siatki w Kalifornii. Studiowali ekonomię kilku scenariuszy: sama budowa farmy słonecznej o mocy 2,5 megawata; zbudowanie tego samego zestawu wraz z nowym systemem przechowywania akumulatorów litowo-jonowych; i zbudowanie go z zestawem akumulatorów wykonanych z przerobionych akumulatorów EV, które spadły do ​​80 procent swojej pierwotnej pojemności, w punkcie, w którym będą uważane za zbyt słabe do dalszego użytkowania pojazdu.

Stwierdzili, że nowa instalacja akumulatorów nie zapewni rozsądnego zwrotu z inwestycji, ale właściwie zarządzany system zużytych akumulatorów EV może być dobrą, opłacalną inwestycją, o ile akumulatory kosztują mniej niż 60 procent ich pierwotnej ceny.

Nie takie łatwe

Proces ten może wydawać się prosty i od czasu do czasu był wdrażany w mniejszych projektach, ale rozszerzenie go na skalę gridową nie jest proste, wyjaśnia Mathews. „Na poziomie technicznym jest wiele problemów. Jak sprawdzać akumulatory, gdy wyjmujesz je z samochodu, aby upewnić się, że są wystarczające do ponownego użycia? Jak spakować akumulatory z różnych samochodów w taki sposób, aby wiedzieć, że będą one dobrze ze sobą współpracować, a nie będziesz mieć jednego akumulatora, który jest znacznie gorszy od innych i obniży wydajność systemu? ”

Od strony ekonomicznej, mówi, są też pytania: „Czy jesteśmy pewni, że w akumulatorach pozostała wystarczająca wartość, aby uzasadnić koszt wyjęcia ich z samochodów, ich odbioru, sprawdzenia i przepakowania do nowej aplikacji? ” Zespół stwierdził, że w przypadku modelowanego przypadku w lokalnych warunkach Kalifornii odpowiedź jest jednoznaczna.

W badaniu wykorzystano półempiryczny model degradacji baterii, przeszkolony przy użyciu zmierzonych danych, aby przewidzieć zanikanie pojemności tych akumulatorów litowo-jonowych w różnych warunkach pracy, i stwierdzono, że akumulatory mogą osiągnąć maksymalne czasy życia i wartość, pracując w stosunkowo łagodnych cyklach ładowania i rozładowywania – nigdy nie przekracza 65 procent pełnego naładowania lub poniżej 15 procent. Odkrycie to podważa niektóre wcześniejsze założenia, że ​​początkowo maksymalne wykorzystanie akumulatorów zapewni największą wartość.

„Rozmawiałem z ludźmi, którzy powiedzieli, że najlepszą rzeczą jest po prostu ciężka praca baterii i ładowanie wszystkich dochodów z przodu” – mówi Mathews. „Kiedy na to spojrzeliśmy, nie miało to żadnego sensu”. Z analizy jasno wynikało, że maksymalizacja żywotności akumulatorów zapewni najlepszy zwrot.

Jak długo będą trwać?

Jednym nieznanym czynnikiem jest to, jak długo akumulatory mogą nadal użytecznie działać w tym drugim zastosowaniu. W badaniu przyjęto konserwatywne założenie, że akumulatory zostaną wycofane z usługi rezerwowej farmy słonecznej po tym, jak zmniejszyły się do 70 procent ich pojemności znamionowej, z początkowych 80 procent (moment wycofania się z użycia EV). Ale może się zdarzyć, że Mathews kontynuuje pracę do poziomu 60 procent pojemności lub nawet mniejszej, może okazać się bezpieczny i opłacalny. Mówi, że konieczne będą długoterminowe badania pilotażowe, aby to ustalić. Wielu producentów pojazdów elektrycznych już rozpoczyna takie badania pilotażowe.

„To cały obszar badań sam w sobie”, mówi, „ponieważ typowa bateria ma wiele ścieżek degradacji. Próbowanie dowiedzieć się, co się stanie, gdy przejdziesz do tej fazy szybszej degradacji, jest to aktywny obszar badań. ” Częściowo degradacja zależy od sposobu kontrolowania akumulatorów. „Tak więc możesz faktycznie dostosować algorytmy sterowania przez cały czas trwania projektu, aby po prostu naprawdę je wypchnąć w miarę możliwości”, mówi. Mówi, że jest to jeden kierunek, w którym zespół zamierza podążać w swoich bieżących badaniach. „Uważamy, że może to być świetna aplikacja do metod uczenia maszynowego, próbująca znaleźć rodzaj inteligentnych metod i analiz predykcyjnych, które dostosowują te zasady kontroli w trakcie realizacji projektu”.

Wyjaśnia, że ​​rzeczywista ekonomika takiego projektu może się znacznie różnić w zależności od lokalnych struktur regulacyjnych i ustalania stóp procentowych. Na przykład niektóre lokalne przepisy zezwalają na uwzględnienie kosztów systemów magazynowania w całkowitych kosztach nowego zaopatrzenia w energię odnawialną do celów ustalania stawek, a inne tego nie robią. Ekonomika takich systemów będzie bardzo specyficzna dla danego miejsca, ale studium przypadku z Kalifornii ma stanowić przykładowy przykład w USA.

„Wiele stanów naprawdę zaczyna dostrzegać korzyści, jakie może zapewnić pamięć”, mówi Mathews. „A to po prostu pokazuje, że powinni oni mieć dodatek, który w jakiś sposób zawiera baterie drugiej generacji w tych przepisach. To może być dla nich korzystne. ”

Niedawny raport McKinsey Corp. pokazuje, że ponieważ popyt na przechowywanie zapasowe dla projektów związanych z energią odnawialną rośnie od teraz do 2030 r., Akumulatory EV drugiego zastosowania mogłyby potencjalnie pokryć połowę tego zapotrzebowania, mówi Mathews. Mówi, że niektóre firmy EV, w tym Rivian , założone przez absolwenta MIT, projektują już swoje zestawy akumulatorów specjalnie po to, aby maksymalnie ułatwić sobie wycofanie z eksploatacji.

Mathews mówi, że „powiedziałem w tym artykule, że technicznie, ekonomicznie… to może zadziałać”. W następnym kroku mówi: „Jest wielu interesariuszy, którzy musieliby się w to zaangażować: musisz mieć swojego producenta pojazdów elektrycznych, producenta akumulatorów litowo-jonowych, dewelopera projektów słonecznych, facetów z elektroniki energetycznej”. Mówi, że intencją „było powiedzenie:„ Hej, powinniście naprawdę usiąść i naprawdę na to spojrzeć, ponieważ uważamy, że to może naprawdę zadziałać ”.

Zespół badawczy obejmował doktorów Bolum Xu i Wei He, studentkę MBA Vanessę Barreto oraz naukowca Iana Mariusa Petersa. Prace były wspierane przez program badawczy Unii Europejskiej „Horyzont 2020”, DoE-NSF ERF dla kwantowych zrównoważonych technologii słonecznych (QESST) oraz Singapore National Research Foundation za pośrednictwem Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART).

Źródło: David L. Chandler, http://news.mit.edu/2020/solar-energy-farms-electric-vehicle-batteries-life-0522

Tagi: , , , , , , , ,
poprzedni
następny

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *