От +5 до +40 °C: Учёные разработали модель аккумулятора, работающего в широком диапазоне температур

Учёные из Сколтеха, Харбинского политехнического университета и МФТИ создали первую математическую модель ванадиевого проточного аккумулятора, которая позволяет прогнозировать его работу при температурах от +5 до +40 °C. Модель учитывает влияние температуры на ключевые параметры батареи, такие как ёмкость и мощность, и помогает оптимизировать её эксплуатацию. Об этом сообщает «Газета.Ru».

Почему проточные аккумуляторы важны?

Проточные аккумуляторы считаются перспективной технологией для энергосетей будущего. Они способны накапливать большие объёмы энергии и сглаживать колебания от возобновляемых источников, таких как солнечные и ветровые электростанции. Однако их размещение на открытом воздухе делает их чувствительными к сезонным изменениям температуры, которые влияют на вязкость электролита, скорость его циркуляции и общую эффективность системы.

Что делает новая модель?

Разработанная учёными неизотермическая динамическая модель учитывает зависимость характеристик аккумулятора от температуры окружающей среды. Она позволяет предсказывать:

• Напряжение и концентрацию ионов в электролите.
• Скорость потока электролита.
• Ёмкость и мощность батареи.

«Мы создали модель, которая учитывает зависимость вязкости электролита от температуры и прогнозирует ключевые параметры работы батареи», — пояснил Михаил Пугач, старший научный сотрудник Центра энергетических технологий Сколтеха.

Экспериментальная проверка

Для проверки модели учёные использовали данные с двух крупных ванадиевых проточных аккумуляторов мощностью 9 кВт и 35 кВт. Результаты показали, что ошибка предсказаний по напряжению и температуре не превышает 1%. Анализ выявил:

• При низких температурах (+5 °C) вязкость электролита увеличивается, что снижает ёмкость аккумулятора.
• При высоких нагрузках батарея способна «самонагреваться», восстанавливая производительность после нескольких циклов зарядки-разрядки.

Преимущества и перспективы

Новая модель позволяет:

• Оптимизировать работу аккумуляторов в разных климатических условиях, от холодных зим до жаркого лета.
• Разрабатывать алгоритмы управления, которые повышают надёжность и эффективность систем.
• Адаптировать модель для других типов накопителей энергии и топливных элементов.

Это открывает перспективы для использования ванадиевых проточных аккумуляторов в энергосетях, особенно в регионах с экстремальными температурами, где стабильность работы батарей особенно важна.

Вкратце…

Разработка учёных из Сколтеха, МФТИ и Харбинского политеха — это шаг вперёд в создании устойчивых энергетических систем. Математическая модель ванадиевого проточного аккумулятора позволяет прогнозировать его поведение в широком диапазоне температур (от +5 до +40 °C) с высокой точностью. Это делает батареи более надёжными для использования в возобновляемой энергетике, особенно в условиях сурового климата. В перспективе модель может быть адаптирована для других технологий хранения энергии.