تحول در صنعت ذخیرهسازی انرژی؛ پیشبینی عمر باتریها در چند روز با فناوری جدید ORNL
پژوهشگران آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) در ایالات متحده موفق به توسعه یک چارچوب محاسباتی پیشرفته شدهاند که میتواند روند فرسایش و طول عمر باتریهای شبکههای قدرت را به جای چندین ماه، تنها در چند روز پیشبینی کند. این دستاورد نوین، هزینههای تحقیق و توسعه را به شدت کاهش داده و مسیر توسعه پایدار نیروگاههای خورشیدی و بادی را هموارتر میکند.
عصرنما | سرویس فناوری و انرژی: با گسترش روزافزون نیروگاههای خورشیدی و بادی در سراسر جهان، وابستگی به سامانههای ذخیرهسازی انرژی بیش از هر زمان دیگری احساس میشود. از آنجا که تولید برق تجدیدپذیر همیشه همزمان با اوج مصرف نیست، باتریهای غولپیکر نقشی حیاتی در ذخیره انرژی مازاد و آزادسازی آن در زمان نیاز ایفا میکنند. با این حال، یکی از گلوگاههای اصلی این صنعت، پیشبینی دقیق طول عمر و افت عملکرد این باتریها بوده است.
چالش فرسودگی باتریها (Battery Degradation)
تمام باتریهای قابل شارژ، چه در تلفنهای همراه و چه در شبکههای عظیم برق، با تکرار چرخههای شارژ و دشارژ دچار افت تدریجی ظرفیت میشوند. آگاهی از سرعت این فرسودگی برای اپراتورهای نیروگاهها و تولیدکنندگان برق یک ضرورت است، زیرا مستقیماً بر موارد زیر تأثیر میگذارد:
زمانبندی دقیق برای تعویض تجهیزات و جلوگیری از قطعی برق
برآورد هزینههای تعمیر و نگهداری بلندمدت
تعیین میزان سرمایهگذاری مورد نیاز برای پایداری شبکه
پایان ماهها انتظار با شبیهسازی رایانهای
تا پیش از این دستاورد، شرکتهای سازنده برای سنجش عمر یک باتری مجبور بودند آن را در آزمایشگاه بین ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ بار شارژ و تخلیه کنند؛ فرآیندی که ماهها و گاهی بیش از یک سال زمان میبرد.
اکنون پژوهشگران ORNL با بهرهگیری از رایانش با کارایی بالا (HPC) و مدلهای پیشرفته ریاضی، سامانهای طراحی کردهاند که تمامی فرآیندهای پیچیده شیمیایی و فیزیکی درون سلول باتری را به صورت دیجیتال بازسازی میکند.
برای درک بهتر تفاوت این دو رویکرد، نگاهی به جدول زیر بیندازید:
| شاخص ارزیابی | روش سنتی (آزمایش فیزیکی) | روش نوین (شبیهسازی ORNL) |
| زمان مورد نیاز | چندماه تا بیش از یکسال | تنها چند روز |
| ظرفیت پردازش | محدود به تعداد تجهیزات آزمایشگاهی | بررسی همزمان بیش از ۱۰ هزار سلول |
| هزینههای تحقیق | بسیار بالا | کاهش چشمگیر هزینههای توسعه |
پشتیبانی از فناوریهای رایج و چشمانداز آینده
یکی از مهمترین ویژگیهای این چارچوب محاسباتی، پشتیبانی کامل آن از انواع فناوریهای باتری لیتیوم-یونی است که در حال حاضر رایجترین گزینه برای ذخیرهسازی مقیاسبزرگ محسوب میشوند. این قابلیت به محققان اجازه میدهد تا ترکیبات شیمیایی و طراحیهای نوین را پیش از ساخت فیزیکی، بهینهسازی کنند.
کارشناسان صنعت انرژی معتقدند این فناوری با کوتاه کردن فرآیند ورود محصولات جدید به بازار و افزایش ایمنی باتریها، به شرکتهای برق اطمینان لازم را میدهد تا با خیالی آسودهتر روی پروژههای عظیم انرژیهای تجدیدپذیر سرمایهگذاری کنند.
انتهای پیام/
اشتراکگذاری: