En schematisk bild visar den intertemporella beslutsramen för hantering av nedbrytning av litiumjonbatterier. a, Beslutsvariabler, mål och viktiga insatser för varje beslut och deras relationer. b, Dataflödesdiagrammet visar de nödvändiga procedurerna för simuleringar och beslut för att praktisera ramverket och dataflödet från varje procedur till nästa. MBU, marginell nytta av användning; ABU, genomsnittlig nytta av användning; ACD, genomsnittskostnad för nedbrytning. Kredit:Carnegie Mellon University, Institutionen för samhälls- och miljöteknik
Förnybart baserade kraftsystem som har noll eller låga koldioxidutsläpp kräver energilagring på begäran som litiumjonbatterier. Men, nedbrytningen av dessa batterier är ett stort problem både operativt och ekonomiskt.
I ett nytt papper, "En intertemporal beslutsram för hantering av elektrokemisk energilagring, " publicerad i Naturenergi , Carnegie Mellon University och Tsinghua University forskare föreslår en ny ram som tar upp nedbrytning av litiumjonbatterier-även känd som elektrokemisk energilagring (EES). De gör detta genom att härleda, implementera och optimera nya mätvärden.
Carnegie Mellon forskare Guannan He, Panayiotis Moutis, Soummya Kar och Jay Whitacre, samarbetade med Qixin Chen från Tsinghua University. Arbetet genomfördes, till viss del, vid CMU:s Wilton E. Scott Institute for Energy Innovation.
"Kostnaderna för litiumjonbatterier har sjunkit drastiskt de senaste åren. Dessa batterier, särskilt de som är billiga, försämras med användning och övervägs nu för användning i mycket stora nätbundna energilagringsanläggningar, "sade Whitacre, förvaltarprofessorn i energi vid College of Engineering och direktör för Scott Institute. "Ett förfinat verktyg för planering och operativt beslutsfattande som korrekt värderar och hanterar batterinedbrytning som en funktion av användning under många år behövs för att få optimal ekonomisk nytta av systemet."
"Att utveckla ett heltäckande och rigoröst tillvägagångssätt som optimalt värderar och hanterar EES-försämring över olika beslutshorisonter är absolut nödvändigt för att minska risken för värdeförlust på grund av olämplig hänsyn till EES-försämring, " sa han, en Ph.D. student vid Institutionen för teknik och offentlig politik.
Författarna presenterar två mått för batteridrift och planeringsbeslut:den marginella nyttan av användningen och den genomsnittliga nyttan av användningen. Den marginella nyttan med användning ger långsiktig information till kortsiktiga beslut och bevisas i tidningen för att maximera livscykelfördelen när kortsiktiga beslut fattas.
Forskarna genomförde två fallstudier, som rapporterade att det föreslagna ramverket kan förbättra livscykelvärdet för EES med över 30 procent jämfört med den vanliga metod för batteriutskick som används i stor utsträckning.
