I sistemi di alimentazione basati su fonti rinnovabili che hanno emissioni di carbonio zero o basse richiedono lo stoccaggio di energia su richiesta come le batterie agli ioni di litio. Ma, il degrado di queste batterie è una delle principali preoccupazioni dal punto di vista operativo ed economico.

In un nuovo documento, "Un quadro decisionale intertemporale per la gestione dell'accumulo di energia elettrochimica, " pubblicato in Energia della natura , I ricercatori della Carnegie Mellon University e della Tsinghua University propongono un nuovo framework che affronta il degrado delle batterie agli ioni di litio, noto anche come accumulo di energia elettrochimica (EES). Lo fanno derivando, implementare e ottimizzare nuove metriche.

I ricercatori della Carnegie Mellon Guannan He, Panayiotis Moutis, Soummya Kar e Jay Whitacre, ha collaborato con Qixin Chen della Tsinghua University. Il lavoro è stato condotto, in parte, al Wilton E. Scott Institute for Energy Innovation della CMU.

"I costi delle batterie agli ioni di litio sono diminuiti drasticamente negli ultimi anni. Queste batterie, soprattutto quelli a basso costo, si degradano con l'uso e sono ora contemplati per l'uso in impianti di stoccaggio dell'energia collegati alla rete molto grandi, " disse Whitacre, il Professore Fiduciario in Energia presso il College of Engineering e direttore dello Scott Institute. "Per ottenere un vantaggio economico ottimale dal sistema è necessario un raffinato strumento di pianificazione e decisione operativa che valuti e affronti correttamente la rottura della batteria in funzione dell'uso per molti anni".

"Sviluppare un approccio completo e rigoroso che valuti e gestisca in modo ottimale il degrado dell'EES su diversi orizzonti decisionali è fondamentale per mitigare il rischio di perdita di valore da una considerazione inappropriata per il degrado dell'EES, " disse, un dottorato di ricerca studente presso il Dipartimento di Ingegneria e Politiche Pubbliche.

Gli autori presentano due metriche per il funzionamento della batteria e le decisioni di pianificazione:il beneficio marginale dell'utilizzo e il beneficio medio dell'utilizzo. Il vantaggio marginale dell'utilizzo porta informazioni a lungo termine a decisioni a breve termine ed è dimostrato nel documento per consentire la massimizzazione del beneficio del ciclo di vita quando vengono prese decisioni a breve termine.

I ricercatori hanno condotto due casi di studio, che ha riferito che il quadro proposto può migliorare il valore del ciclo di vita di EES di oltre il 30 percento rispetto alla metodologia comune di spedizione della batteria ampiamente utilizzata.