Η Sunlight Group ολοκλήρωσε με επιτυχία το καινοτόμο έργο Έρευνας & Ανάπτυξης SHB, για πιο έξυπνες και υγιείς μπαταρίες λιθίου

Το καινοτόμο έργο R&D των Sunlight Group και ΙΝΕΜ, – Έξυπνη & Υγιής Μπαταρία (SHB), το οποίο υλοποιήθηκε στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος ΕΣΠΑ «Ανατολική Μακεδονία και Θράκη, 2014-2020», ολοκληρώθηκε με απόλυτη επιτυχία.

Σε αυτό το συνεργατικό έργο Έρευνας, Ανάπτυξης και Καινοτομίας η Sunlight Group Συστήματα Αποθήκευσης Ενέργειας, κορυφαία εταιρεία τεχνολογίας και πάροχος καινοτόμων λύσεων αποθήκευσης ενέργειας, και η INEM Technologies p.c., ακαδημαϊκή spin-off εταιρεία, με έδρα την Ξάνθη και με αντικείμενο την ανάπτυξη καινοτόμων τεχνολογιών για μπαταρίες, ένωσαν τις δυνάμεις και ικανότητές τους για να δημιουργήσουν «έξυπνες» και «υγιείς» βιομηχανικές μπαταρίες ιόντων λιθίου – δηλαδή καλύτερες μπαταρίες. Κι αυτό, γιατί εφόσον γίνονται πιο «υγιείς» και πιο «έξυπνες» παρατείνεται και η διάρκεια ζωής τους, με αποτέλεσμα: να μειώνεται το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα, να εξοικονομούνται πολύτιμοι και πεπερασμένοι φυσικοί πόροι, και να αποφεύγεται η δημιουργία αποβλήτων.

Σκοπός του έργου, που υλοποιήθηκε από τον Ιανουάριο του 2021 έως τα μέσα του 2023, ήταν να αναπτύξει ένα εύρωστο μοντέλο πρόβλεψης για την παρακολούθηση της Κατάστασης Υγείας (State of Health, SoH) και της Κατάστασης Φόρτισης (State of Charge, SoC) των μπαταριών ιόντων λιθίου για ηλεκτροκίνητα βιομηχανικά οχήματα – τις μπαταρίες δηλαδή στην παραγωγή των οποίων ειδικεύεται η Sunlight Group. Και το μοντέλο αυτό να ενσωματωθεί στο Σύστημα Διαχείρισης Μπαταρίας (BMS) των αντίστοιχων προϊόντων της Sunlight, ώστε να βελτιστοποιηθούν.

Η καινοτόμος προσέγγιση του έργου SHB ήταν ότι συσχέτισε στο επίπεδο του στοιχείου της μπαταρίας (battery cell) τους εσωτερικούς μηχανισμούς γήρανσης και τις φυσικές παραμέτρους (πίεση, θερμοκρασία), με τις εξωτερικές ηλεκτρικές παραμέτρους για τον προσδιορισμό της Κατάστασης Φόρτισης (SoC) και Κατάστασης Υγείας (SoH) της μπαταρίας.

Αυτός ο συσχετισμός εσωτερικών και ηλεκτρικών παραμέτρων επιτρέπει την ακριβή εκτίμηση του SoC, ώστε οι χρήστες να αξιοποιούν με τον καλύτερο δυνατό τρόπο τους ενεργειακούς πόρους, εφόσον γνωρίζουν την υπόλοιπη φόρτιση στις μπαταρίες τους. Ο αξιόπιστος προσδιορισμός του SoH, από την άλλη, βοηθά τους χρήστες να αξιολογήσουν την κατάσταση των μπαταριών τους, διευκολύνοντας την προληπτική συντήρηση και αντικατάσταση για βελτιωμένη ασφάλεια και απόδοση.

Η πορεία της έρευνας

Το έργο Smart Healthy Battery εξελίχθηκε σε τρεις κατευθύνσεις για να αναλύσει και να αξιοποιήσει, με τον πιο επωφελή τρόπο, τα δεδομένα που προέρχονται από ηλεκτρικές και εσωτερικές παραμέτρους των μπαταριών ιόντων λιθίου για βιομηχανικές εφαρμογές: την απώλεια χωρητικότητας, τη συσχέτιση εσωτερικών και ηλεκτρικών παραμέτρων, και την ανάπτυξη μοντέλου για τον ακριβή προσδιορισμό των παραμέτρων λειτουργίας SoC και SoH.

Από την εξειδικευμένη τεχνική της ανάλυσης της διαφορικής χωρητικότητας προέκυψε ότι ο βασικός μηχανισμός που προκάλεσε τον εκφυλισμό των υπό μελέτη στοιχείων ήταν η απώλεια αποθέματος λιθίου, η οποία συνοδευόταν σε δεύτερο βαθμό από την αύξηση της εσωτερικής αντίστασης. Βρέθηκε, επίσης, ισχυρός συσχετισμός αφενός μεταξύ πίεσης και αποθηκευμένης χωρητικότητας, και αφετέρου μεταξύ πίεσης και SoH.

Με βάση τα παραπάνω, αναπτύχθηκε μέθοδος προσδιορισμού του SoC που λαμβάνει υπόψη τη χωρητικότητα η οποία παγιδεύεται αντιστρεπτά, λόγω μεταβολής της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος όπου λειτουργεί η μπαταρία. Συγκεκριμένα, η μέθοδος χρησιμοποιεί το μέγεθος της απώλειας πλήρους φόρτισης όταν ο ρυθμός και η θερμοκρασία εκφόρτισης αποκλίνουν από ό,τι ορίζεται στις προδιαγραφές της μπαταρίας.

Τα οφέλη του έργου

Η υλοποίηση του έργου Smart Heathy Battery οδήγησε σε πολύ ενδιαφέρουσες παρατηρήσεις και δίνει τη δυνατότητα άμεσης εφαρμογής των αποτελεσμάτων του. Συγκεκριμένα, το μοντέλο πρόβλεψης που δημιουργήθηκε θα ενσωματωθεί στο BMS των υφιστάμενων προϊόντων της Sunlight Group, αναβαθμίζοντας τις προδιαγραφές τους. Αυτό σημαίνει πως επετεύχθη πλήρως η κεντρική στόχευση τουSHB, καθώς η ερευνητική ομάδα συνέβαλε στο να αυξηθεί περαιτέρω η απόδοση, αξιοπιστία και ασφάλεια των προϊόντων της Sunlight Group, ώστε να καταστούν ακόμη πιο ανταγωνιστικά. Το ερευνητικό έργο Smart Healthy Battery έχει πολλαπλά οφέλη:

ΓΙΑ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ: Μεγιστοποίηση του ωφέλιμου ζωτικού κύκλου της μπαταρίας, μείωση περιβαλλοντικού αποτυπώματος, εξοικονόμηση φυσικών πόρων, και αποφυγή δημιουργίας αποβλήτων.

ΓΙΑ ΤΗ SUNLIGHT GROUP: Δημιουργία βελτιωμένων, καινοτόμων, ακόμη πιο ανταγωνιστικών προϊόντων που διασφαλίζουν αυξημένη παραγωγικότητα χάρη στον περιορισμό του χρόνου διακοπής λειτουργίας, καθώς και την πιο ομαλή, αποδοτική, αποτελεσματική, αξιόπιστη και ασφαλή λειτουργία των μπαταριών ιόντων λιθίου για ηλεκτροκίνητα βιομηχανικά οχήματα. Και, κατά συνέπεια, βελτιωμένη θέση στην αγορά και παροχή καλύτερων υπηρεσιών στους πελάτες της εταιρείας.

ΓΙΑ ΤΗΝ INEM Technologies, p.c.: Ερευνητική συνεργασία με έναν σημαντικό εταίρο της βιομηχανίας (Sunlight Group) και δημιουργία καναλιού επικοινωνίας για την αξιοποίηση συνεργειών μεταξύ ακαδημαϊκού προσωπικού Έρευνας & Ανάπτυξης και αντίστοιχων βιομηχανικών τμημάτων.

ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑ: Δημιουργία συνθηκών για ανέλιξη επιστημόνων του κλάδου σε ένα ελκυστικό βιομηχανικό-ερευνητικό περιβάλλον, με υψηλό επίπεδο εξειδίκευσης.

ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣ: Ενίσχυση της αλυσίδας αξίας της μπαταρίας στην περιοχή. Η υλοποίηση του έργου Smart Heathy Battery μπορεί να λειτουργήσει ως παράδειγμα καλής πρακτικής (best practice) και για άλλες περιφερειακές και συναφείς επιχειρήσεις να ενταχθούν σε αντίστοιχες αλυσίδες αξίας, μέσω συνεργασιών.