Op hernieuwbare energie gebaseerde energiesystemen die geen of lage koolstofemissies hebben, vereisen on-demand energieopslag zoals lithium-ionbatterijen. Maar, de degradatie van deze batterijen is zowel operationeel als economisch een grote zorg.

In een nieuwe krant "Een intertemporeel beslissingskader voor elektrochemisch energieopslagbeheer, " gepubliceerd in Natuur Energie , Onderzoekers van Carnegie Mellon University en Tsinghua University stellen een nieuw raamwerk voor dat de degradatie van lithium-ionbatterijen aanpakt, ook wel bekend als elektrochemische energieopslag (EES). Dit doen ze door af te leiden, implementeren en optimaliseren van nieuwe metrics.

Carnegie Mellon-onderzoekers Guannan He, Panayiotis Moutis, Soummya Kar en Jay Whitacre, werkte samen met Qixin Chen van de Tsinghua University. Het werk werd uitgevoerd, gedeeltelijk, bij CMU's Wilton E. Scott Institute for Energy Innovation.

"De kosten van lithium-ionbatterijen zijn de afgelopen jaren drastisch gedaald. Deze batterijen, vooral degenen die goedkoop zijn, degraderen door gebruik en worden nu overwogen voor gebruik in zeer grote netgekoppelde energieopslaginstallaties, " zei Whitacre, de Trustee Professor in Energy in het College of Engineering en directeur van het Scott Institute. "Er is een verfijnde tool voor planning en operationele besluitvorming nodig die het kapot gaan van de batterij op de juiste manier beoordeelt en aanpakt als functie van het gebruik gedurende vele jaren, om optimaal economisch voordeel uit het systeem te halen."

"Het ontwikkelen van een alomvattende en rigoureuze aanpak die EES-degradatie optimaal waardeert en beheert over verschillende beslissingshorizonten, is absoluut noodzakelijk om het risico van waardeverlies door ongepaste overweging voor EES-degradatie te verminderen, " zei hij, een doctoraat student in de afdeling Engineering en Openbaar Beleid.

De auteurs presenteren twee statistieken voor het gebruik van batterijen en planningsbeslissingen:het marginale voordeel van gebruik en het gemiddelde voordeel van gebruik. Het marginale voordeel van gebruik levert langetermijninformatie op voor kortetermijnbeslissingen en is bewezen in de paper om de maximalisatie van het levenscyclusvoordeel mogelijk te maken wanneer kortetermijnbeslissingen worden genomen.

De onderzoekers voerden twee casestudies uit, die meldde dat het voorgestelde raamwerk de levenscycluswaarde van EES met meer dan 30 procent kan verbeteren in vergelijking met de veelgebruikte methode voor het verzenden van batterijen.