Πείραμα επιστημόνων στις ΗΠΑ που έχει να κάνει με φωτοβολταϊκό σύστημα εξοπλισμένο με μπαταρία ιόντων λιθίου (pv-magazine)
Επιστήμονες στις Ηνωμένες Πολιτείες δημιούργησαν μια πλατφόρμα δοκιμών για τη συλλογή ενέργειας σε συστήματα αποθήκευσης ηλιακής ενέργειας και σε ακραίες θερμοκρασίες που κυμαίνονται από -180 C έως 300 C.
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Purdue των Ηνωμένων Πολιτειών ανέπτυξε μια πλατφόρμα δοκιμών για συστήματα αποθήκευσης ηλιακής ενέργειας που λειτουργούν κάτω από ακραίες θερμοκρασίες (από -180 C έως 300 C).
Ως πρώτο πείραμα με την πλατφόρμα, οι επιστήμονες δοκίμασαν ένα φωτοβολταϊκό σύστημα εξοπλισμένο με μπαταρία ιόντων λιθίου (LIB) σε ένα εύρος θερμοκρασιών -105 C και 80 C.
Το σύστημα παρουσιάστηκε στο «Αποτελεσματικά φωτοβολταϊκά ενσωματωμένα με καινοτόμες μπαταρίες ιόντων λιθίου για λειτουργίες ακραίων (+ 80 C έως −105 C)», που δημοσιεύτηκε στο Scientific Reports. Ερευνητές από το Naval Surface Warfare Center της Ιντιάνα συμμετείχαν επίσης στη μελέτη.
«Η έρευνα εισάγει ένα ολοκληρωμένο σύστημα φωτοβολταϊκών και μπαταριών (IntPB) που επιλύει την ασυμβατότητα ακραίων θερμοκρασιών μεταξύ συλλογής ενέργειας και αποθήκευσης με σύζευξη leverlic%50 PV.
Κέρδος απόδοσης ανά C κάτω από 25 C, με μια νέα μπαταρία λιθίου κατασκευασμένη με κάθοδο οξειδίου του βολφραμίου νιοβίου και ηλεκτρολύτη 1M LiFSI», δήλωσε στο pv-magazine ο Vilas G. Pol (συντάκτης της έρευνας).
Οι ερευνητές εξήγησαν επίσης ότι το σύστημα IntPB σχεδιάστηκε για να επιτρέπει μεμονωμένες δοκιμές πηγών παραγωγής ενέργειας όπως φωτοβολταϊκές και πυρηνικές μπαταρίες, μαζί με τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας όπως LIB και πυκνωτές.
Τεχνικά στοιχεία του φωτοβολταϊκού συστήματος
Ο θάλαμος δοκιμής αποτελείται από ένα κέλυφος αλουμινίου με ένα γυάλινο παράθυρο, που επιτρέπει τον φωτισμό από την πηγή φωτός.
Υπάρχουν 2σετ θυρών τροφοδοσίας: μία για υγρό άζωτο (LN2), που ψύχει τα εσωτερικά εξαρτήματα και η άλλη για αέριο αργό, που διατηρεί τον θάλαμο απαλλαγμένο από υδρατμούς και τυχόν κρυστάλλους πάγου.
Η θέρμανση επιτυγχάνεται μέσω πηνίων θέρμανσης, ενώ παρέχονται 8 ηλεκτρικές αποδόσεις για τη λήψη δεδομένων.
Η ερευνητική ομάδα είπε ότι η θερμοκρασία του θαλάμου δοκιμής ελέγχεται από έναν ελεγκτή Instec σε ευθυγράμμιση με τη σωλήνωση ψύξης LN2 πριν εισέλθει στον δοκιμαστικό θάλαμο.
Οι ερευνητές διευκρίνισαν ότι το σύστημα αναπτύχθηκε ως ένα εμπορικά διαθέσιμο σύστημα δοκιμής που είναι ικανό να δοκιμάζει Φ/Β κύτταρα ή μπαταρίες ξεχωριστά σε μια σειρά θερμοκρασιών.
Επιπλέον, δήλωσαν ότι οι σχετικοί εμπορικοί θάλαμοι θερμοκρασίας μπορούν να φτάσουν έως και τους 100 C, αλλά κανένας δεν μπορεί να πέσει κάτω από τους -100 C.
Για την πρώτη της δοκιμή στη νέα πλατφόρμα, η ομάδα χρησιμοποίησε ένα εμπορικά διαθέσιμο πολυκρυσταλλικό πυρίτιο 5 V, 30 mA φωτοβολταϊκό στοιχείο, σε συνδυασμό με ένα κύτταρο νομίσματος LIB οξειδίου του βολφραμίου νιοβίου (NbWO||Li) 3 V.
Όταν αποφορτιστεί με τον κυκλοποιητή μπαταρίας, η μπαταρία παρείχε παρόμοιες χωρητικότητες σε σταθερή εκφόρτιση ρεύματος.
Επιδόσεις σε συγκεκριμένες θερμοκρασίες
Στους 80 C, η χωρητικότητα φόρτισης ήταν 195 mAh g-1 και η ικανότητα εκφόρτισης ήταν 205 mAh g-1.
Στους 50 C η χωρητικότητα φόρτισης ήταν 156 mAh g-1 και η ικανότητα εκφόρτισης ήταν 162 mAh g-1.
Στους -60 C η χωρητικότητα φόρτισης ήταν 71 mAh g-1 και η ικανότητα εκφόρτισης ήταν 76 mAh g-1.
Στους -80 C η χωρητικότητα φόρτισης ήταν 53 mAh g-1 και η ικανότητα εκφόρτισης ήταν 58 mAh g-1. και στους -105 C η χωρητικότητα φόρτισης ήταν 33 mAh g-1 και η ικανότητα εκφόρτισης ήταν 36 mAh g-1.
«Αυτή η ρύθμιση επιτρέπει αξιόπιστες δοκιμές, καθώς οι δυνατότητες φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας είναι 5% μεταξύ τους», τόνισε η ομάδα.
www.worldenergynews.gr
