Hybridní úložné systémy a úložná řešení: Stárnutí baterií – cesta k energeticky s dlouhou životností a spolehlivým předpovědím

📡 Neustálé úsilí o vylepšování technologie skladování energie vedlo k fascinujícím inovacím, včetně hybridních úložných systémů. Tyto průkopnické systémy kombinují různé technologie skladování, aby kompenzovaly nevýhody jednotlivých technologií a optimálně využívaly jejich výhody. Vynikajícím příkladem je spojení lithium-iontových baterií a superkondenzátorů. Fraunhoferův institut pro energetickou ekonomiku a technologii energetických systémů IEE ve spolupráci se Skeleton Technologies a AVL dosáhl významného pokroku v technologii predikce stárnutí baterií v rámci výzkumného projektu „SukoBa“, který by mohl způsobit revoluci v aplikaci hybridních úložných systémů.

🔋 Synergie lithium-iontových baterií a superkondenzátorů

Hybridní úložný systém, který integruje jak lithium-iontové baterie, tak superkondenzátory, využívá silné stránky obou technologií a zároveň zmírňuje jejich slabé stránky. Superkondenzátory jsou schopny absorbovat a uvolnit velké množství energie v extrémně krátkém čase. Tato rychlost procesu nabíjení a vybíjení však nevede k výraznému stárnutí, protože proudové síly nejsou omezeny elektrochemickými procesy, ale fyzickými skladovacími kapacitami. Naproti tomu superkondenzátory mají nízkou hustotu energie, což znamená, že nemohou uložit mnoho energie najednou.

Lithium-iontové baterie na druhé straně nabízejí vysokou hustotu energie, a proto mohou ukládat velké množství energie, ale jsou citlivé na vysoké proudové špičky, což může vést ke zvýšenému opotřebení a zkrácení životnosti. Tyto baterie proto nejsou vhodné pro aplikace, ve kterých dochází k častým a intenzivním změnám zátěže, jako jsou elektromobily nebo stavební stroje. Zde přicházejí na řadu superkondenzátory. Dokážou absorbovat špičky zatížení, aniž by zatěžovaly baterii, což vede k rovnoměrnému a šetrnějšímu používání baterie.

🔎 Výzkumný projekt SukoBa a BaSiS

V projektu „SukoBa“ bylo vyvinuto simulační prostředí BaSiS – Battery Simulation Studio, jehož cílem je optimalizovat interakci v hybridních úložných systémech. Základem této technologie je model degradace, který poskytuje přesné předpovědi stárnutí baterií při provozu společně se superkondenzátory. Díky softwaru BaSiS mohou nyní výzkumníci a inženýři procházet různé konfigurace a provozní scénáře a analyzovat jejich vliv na stárnutí baterie.

BaSiS pomáhá upravit provozní podmínky baterie a řídicí algoritmy pro dosažení maximální životnosti při minimálních nákladech. Tato flexibilita je zvláště cenná, protože umožňuje rychle integrovat a testovat nové trendy a technologie ve výzkumu baterií a superkondenzátorů.

💡 Výhody hybridních úložných systémů v praxi

Hybridní úložné systémy nabízejí řadu výhod, které dalece přesahují základní technické aspekty. Umožňují efektivnější využití energie v elektromobilech, stavebních strojích a stacionárních úložištích energie. Hlavní výhodou je prodloužená výdrž baterie. Uvolněním špičkového zatížení se sníží tepelné namáhání baterie, což má za následek menší opotřebení a tím i delší životnost. To zase snižuje celkové náklady, protože náhradní baterie je třeba kupovat a instalovat méně často.

Další výhodou je lepší výkon. Superkondenzátory mohou rychleji absorbovat změny zátěže, což má za následek lepší odezvu celého systému. To je zvláště důležité v situacích, kdy jsou vyžadovány vysoké a rychlé úrovně proudu, například při spouštění elektromotorů nebo rekuperaci brzdné energie (rekuperace).

🌍 Ekonomický a ekologický význam

Technologie ke zlepšení stárnutí baterií a účinnosti hybridních úložných systémů mají také významný ekonomický a ekologický dopad. Prodloužení životnosti baterií snižuje náklady, což vede k širšímu přijetí a používání těchto technologií. Baterie navíc hrají ústřední roli v energetickém přechodu na obnovitelné energie. Efektivnější a trvanlivější systémy skladování energie pomáhají vyrovnat výkyvy v dodávkách energie, což je zásadní pro integraci větrné a solární energie do elektrické sítě.

Z hlediska životního prostředí znamená delší životnost baterie také snížení produkce odpadu a dopadu výroby a likvidace baterií na životní prostředí. Těžba zdrojů, jako je lithium a kobalt, které jsou nezbytné pro výrobu lithium-iontových baterií, má významný dopad na životní prostředí. Delší životnost baterie by proto také mohla vést k nižší spotřebě zdrojů a lepší udržitelnosti.

🚀 Budoucí vývoj a výzvy

Neustálý vývoj a optimalizace hybridních úložných systémů však také přináší výzvy. Jednou z nich je složitost systémové integrace a řízení. Aby byly řídicí algoritmy a tok energie v takových hybridních systémech efektivní, vyžaduje to rozsáhlý výzkum a vývoj. Navíc je třeba dále snižovat náklady na výrobu a integraci superkondenzátorů, aby byly tyto technologie ještě ekonomicky atraktivnější.

Další oblastí výzkumu je zlepšování vědy o materiálech za účelem dalšího zvýšení výkonu jak baterií, tak superkondenzátorů. To zahrnuje vývoj nových materiálů elektrolytů a elektrod, které nabízejí vyšší hustotu energie a lepší nabíjecí a vybíjecí vlastnosti.

🔚 Pokroky v technologii skladování energie

Hybridní úložné systémy, které kombinují lithium-iontové baterie a superkondenzátory, představují významný pokrok v technologii skladování energie. Šikovným využitím příslušných silných stránek a minimalizací slabých stránek obou technologií je dosaženo delší životnosti paměti a zvýšení celkové efektivity systému. S projektem „SukoBa“ a vývojem softwaru BaSiS významně přispěl Fraunhofer IEE, který nabízí technické, ekonomické a ekologické výhody. Budoucnost hybridních úložných systémů je slibná a bude hrát klíčovou roli v udržitelné dodávce a využívání energie.

📣 Podobná témata

• 🔋 Revoluční hybridní úložiště energie: Pohled do budoucnosti
• ⚙️ Hybridní úložné systémy: synergie baterií a superkondenzátorů
• ⚡ Optimalizace energie: Zaměřte se na hybridní technologie
• 📊 SukoBa: Inovace prostřednictvím specializovaných simulací
• 🚗 Efektivní elektromobilita díky hybridním úložným systémům
• 🛠️ ZÁKLAD: Budoucnost simulace baterie začíná nyní
• 🌱 Energie šetrná k životnímu prostředí: Klíčem je hybridní skladování
• 💡 Výzkum a pokrok: Hybridní úložný systém v detailech
• 📉 Snížení nákladů a dlouhá životnost: výhody hybridních úložných systémů
• 🌍 Udržitelné skladování energie prostřednictvím inovativních technologií

#️⃣ Hashtagy: #HybridStorage Systems, #LithiumIonBatteries, #Supercapacitors, #BatteryAging, #SustainableEnergy

☑️ Odborník v oboru, zde se svým vlastním průmyslovým centrem Xpert.Digital s více než 2 500 odbornými články

Konrad Wolfenstein

Rád posloužím jako váš osobní poradce.

Můžete mě kontaktovat vyplněním kontaktního formuláře níže nebo mi jednoduše zavolejte na číslo +49 89 89 674 804 (Mnichov) .

Těším se na náš společný projekt.

Xpert.Digital je centrum pro průmysl se zaměřením na digitalizaci, strojírenství, logistiku/intralogistiku a fotovoltaiku.

S naším 360° řešením pro rozvoj podnikání podporujeme známé společnosti od nových obchodů až po poprodejní služby.

Market intelligence, smarketing, automatizace marketingu, vývoj obsahu, PR, e-mailové kampaně, personalizovaná sociální média a péče o potenciální zákazníky jsou součástí našich digitálních nástrojů.

Více se dozvíte na: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus