Nuacht Tionscail

D’fhéadfadh feirmeacha fuinnimh gréine an dara saol a thairiscint do chadhnraí feithiclí leictreacha

2021-06-16
Taispeánann staidéar samhaltú go bhféadfadh córais athúsáid ceallraí a bheith brabúsach do chuideachtaí feithiclí leictreacha agus d’oibríochtaí gréine ar scála greille.

David L. Chandler | Oifig Nuachta MIT
22 Bealtaine, 2020



Taispeánann staidéar MIT go bhféadfadh an dara saol úsáideach agus brabúsach a bheith ag cadhnraí feithiclí leictreacha mar stóráil chúltaca do shuiteálacha fótavoltach gréine ar scála greille, áit a bhféadfaidís feidhmiú ar feadh níos mó ná deich mbliana sa ról seo nach bhfuil chomh éilitheach. Taispeánann an íomhá seo léargas 'siar-ar shiúl' ar cheallraí litiam-ian thar chúlra gluaisteán agus painéal gréine.

De réir mar a théann tóir ar fheithiclí leictreacha go tapa ar fud an domhain, is gearr go mbeidh tonn cadhnraí athúsáidte ann nach leor a bhfeidhmíocht a thuilleadh d’fheithiclí a dteastaíonn luasghéarú agus raon iontaofa uathu. Ach léiríonn staidéar nua go bhféadfadh an dara saol úsáideach agus brabúsach a bheith ag na cadhnraí seo fós mar stóráil chúltaca do shuiteálacha fótavoltach gréine ar scála greille, áit a bhféadfaidís feidhmiú ar feadh níos mó ná deich mbliana sa ról nach bhfuil chomh dian sin.

Rinne seisear taighdeoirí reatha agus iar-MIT an staidéar, a foilsíodh san iris Applied Energy, lena n-áirítear an t-iardhochtúire Ian Mathews agus ollamh le hinnealtóireacht mheicniúil Tonio Buonassisi, atá ina cheann ar an tSaotharlann Taighde Fótavoltach.

Mar chás tástála, rinne na taighdeoirí scrúdú mionsonraithe ar fheirm ghréine hipitéiseach ar scála greille i California. Rinne siad staidéar ar eacnamaíocht roinnt cásanna: feirm gréine 2.5 meigeavata a thógáil léi féin; an tsraith chéanna a thógáil in éineacht le córas nua stórála ceallraí litiam-ian; agus é a thógáil le sraith ceallraí déanta as cadhnraí EV athdhéanta a bhí laghdaithe go 80 faoin gcéad dá n-acmhainn bhunaidh, an pointe ag a measfaí go raibh siad ró-lag le húsáid leanúnach feithicle.

Fuair ​​siad amach nach soláthródh an tsuiteáil nua ceallraí glanfháltas réasúnta ar infheistíocht, ach go bhféadfadh córas a bhainistítear i gceart de chadhnraí EV a úsáidtear a bheith ina infheistíocht mhaith bhrabúsach fad is a chosnaíonn na cadhnraí níos lú ná 60 faoin gcéad dá bpraghas bunaidh.

Níl sé chomh furasta

D’fhéadfadh go mbeadh an próiseas simplí, agus cuireadh i bhfeidhm é ó am go chéile i dtionscadail ar scála níos lú, ach níl sé simplí é sin a leathnú go scála greille, a mhíníonn Mathews. â € œTá go leor ceisteanna ar leibhéal teicniúil. Conas a dhéanann tú cadhnraí a scagadh nuair a thógann tú amach as an gcarr iad chun a chinntiú go bhfuil siad maith go leor le hathúsáid? Conas a phacálann tú cadhnraí ó ghluaisteáin éagsúla ar bhealach a bhfuil a fhios agat go n-oibreoidh siad go maith le chéile, agus ní bheidh ceallraí amháin agat atá i bhfad níos boichte ná na cinn eile agus tarraingeoidh tú feidhmíocht an chórais síos? â €
Ó thaobh na heacnamaíochta de, a deir sé, tá ceisteanna ann freisin: “An bhfuil muid cinnte go bhfuil go leor luach fágtha sna cadhnraí seo chun an costas a bhaineann le iad a thógáil ó ghluaisteáin, iad a bhailiú, a sheiceáil agus a athphacáistiú isteach in iarratas nua? â € Maidir leis an gcás múnlaithe faoi dhálaí áitiúla California, is cosúil go bhfuil an freagra láidir, fuair an fhoireann.

D'úsáid an staidéar samhail semiempirical de dhíghrádú ceallraí, oilte ag úsáid sonraí tomhaiste, chun céimnithe acmhainne sna cadhnraí litiam-ian seo a thuar faoi dhálaí oibríochta éagsúla, agus fuarthas amach go bhféadfadh na cadhnraí an saolré agus an luach is mó a bhaint amach trí oibriú faoi thimthriallta luchtaithe agus scaoilte réasúnta socair. â € ”riamh ag dul os cionn 65 faoin gcéad den mhuirear iomlán nó faoi bhun 15 faoin gcéad. Tugann an toradh seo dúshlán do roinnt toimhdí roimhe seo gurb é an luach is mó a rithfeadh na cadhnraí ag an acmhainn is mó i dtosach.

“Labhair mé le daoine a dúirt gurb é an rud is fearr le déanamh ach do cheallraí a oibriú go crua, agus d’ioncam go léir a luchtú,” a deir Mathews. “Nuair a bhreathnaíomar ar sin, ní raibh ciall ar bith leis.” Ba léir ón anailís go dtabharfadh uasmhéadú shaolré na gcadhnraí na torthaí is fearr.

Cá fhad a mhairfidh siad?

Fachtóir anaithnid amháin is ea cé chomh fada agus is féidir leis na cadhnraí leanúint ag feidhmiú go úsáideach sa dara feidhmchlár seo. Rinne an staidéar toimhde coimeádach, go scoirfí na cadhnraí óna seirbhís cúltaca feirme gréine tar éis dóibh laghdú go 70 faoin gcéad dá gcumas rátáilte, óna 80 faoin gcéad tosaigh (an pointe nuair a scoir siad ó úsáid EV). Ach b’fhéidir go bhfuil, a deir Mathews, go bhféadfadh sé a bheith sábháilte agus fiúntach leanúint ar aghaidh ag oibriú síos go 60 faoin gcéad den acmhainn nó níos ísle fós. Beidh gá le staidéir phíolótacha níos fadtéarmaí chun é sin a chinneadh, a deir sé. Tá a lán déantúsóirí feithiclí leictreacha ag tosú ar staidéir phíolótacha den sórt sin a dhéanamh cheana féin.

“Is réimse iomlán taighde ann féin é seo,” a deir sé, â € œagus bíonn ilbhealaí díghrádaithe ag an gceallraí tipiciúil. Ag iarraidh a dhéanamh amach cad a tharlaíonn nuair a bhogann tú isteach sa chéim dhíghrádaithe níos gasta seo, is réimse gníomhach taighde é. ”I bpáirt, déantar an díghrádú a chinneadh tríd an mbealach a rialaítear na cadhnraí. “Mar sin, d’fhéadfá do halgartaim rialaithe a oiriúnú i rith shaolré an tionscadail, chun é sin a bhrú amach chomh fada agus is féidir,” a deir sé. Seo treo amháin a leanfaidh an fhoireann ina gcuid taighde leanúnach, a deir sé. “Is dóigh linn go bhféadfadh sé seo a bheith ina fheidhmchlár iontach ar mhodhanna foghlama meaisín, ag iarraidh na cineálacha modhanna cliste agus anailísíocht thuarthach a choigeartaíonn na beartais rialaithe sin thar shaolré an tionscadail a dhéanamh amach.”

D’fhéadfadh eacnamaíocht iarbhír tionscadail den sórt sin athrú go fairsing ag brath ar na struchtúir rialála agus socraithe rátaí áitiúla, a mhíníonn sé. Mar shampla, ceadaíonn roinnt rialacha áitiúla costas na gcóras stórála a áireamh i gcostas foriomlán soláthar fuinnimh in-athnuaite nua, chun críocha rátaí a shocrú, agus ní íocann cuid eile. Beidh eacnamaíocht na gcóras sin an-sonrach don láithreán, ach tá sé i gceist go mbeadh cás-staidéar California mar shampla léiritheach de chuid na S.A.

“Tá a lán stát ag tosú i ndáiríre an sochar is féidir le stóráil a sholáthar,” a deir Mathews. â € œAgus ní thaispeánann sé seo ach gur chóir go mbeadh liúntas acu a ionchorpraíonn cadhnraí dara saol sna rialacháin sin ar bhealach éigin. D’fhéadfadh sé sin a bheith fabhrach dóibh.â €

Taispeánann tuarascáil le déanaí ó McKinsey Corp., de réir mar a fhásfaidh an t-éileamh ar stóráil chúltaca do thionscadail fuinnimh in-athnuaite idir seo agus 2030, go bhféadfadh cadhnraí EV dara úsáid freastal ar leath an éilimh sin, a deir Mathews. Tá roinnt cuideachtaí EV, a deir sé, lena n-áirítear Rivian, a bhunaigh alumnus MIT, ag dearadh a bpacáistí ceallraí go sonrach cheana féin chun an t-athshlánú deireadh saoil seo a dhéanamh chomh furasta agus is féidir.

Deir Mathews gurb é “an pointe a rinne mé sa pháipéar ná go bhféadfadh sé seo a bheith ag obair go teicniúil, go heacnamaíoch.” Don chéad chéim eile, a deir sé, â € œTá a lán geallsealbhóirí ann a dhéanfadh ní mór duit a bheith bainteach leis seo: Ní mór duit do mhonaróir EV, do mhonaróir ceallraí ian litiam, d’fhorbróir tionscadail gréine, na guys leictreonaice cumhachta a bheith agat. ”Is é an rún, a deir sé, â € œwas a rá, â € ˜ Hey, ba chóir duit guys suí síos agus féachaint air seo i ndáiríre, mar is dóigh linn go bhféadfadh sé a bheith ag obair i ndáiríre.â €
Áiríodh ar an bhfoireann staidéir postdocs Bolum Xu agus Wei He, mac léinn MBA Vanessa Barreto, agus an t-eolaí taighde Ian Marius Peters. Thacaigh clár taighde Horizon 2020 an Aontais Eorpaigh, ERF DoE-NSF do Theicneolaíochtaí Gréine Inbhuanaithe Quantum (QESST) agus Fondúireacht Náisiúnta Taighde Singeapór tríd an gComhghuaillíocht um Thaighde agus Teicneolaíocht Singeapór-MIT (SMART) leis an obair.