Проточные аккумуляторы считаются ключевым элементом энергосетей будущего: они способны аккумулировать большие объемы энергии и сглаживать колебания от возобновляемых источников. Однако такие системы обычно размещают на открытом воздухе, где они подвергаются сезонным колебаниям температуры. Это сказывается на вязкости электролита, скорости его циркуляции и, как следствие, на эффективности всей батареи.
«Мы создали неизотермическую динамическую модель, которая учитывает зависимость вязкости электролита от температуры и позволяет прогнозировать ключевые параметры работы батареи — напряжение, концентрацию ионов, скорость потока, емкость и мощность», — пояснил руководитель группы Михаил Пугач, старший научный сотрудник Центра энергетических технологий Сколтеха.
Для проверки модели исследователи использовали экспериментальные данные с двух крупных аккумуляторов мощностью 9 и 35 кВт. Ошибка предсказаний по напряжению и температуре не превысила 1%. Дополнительный анализ показал, что при низких температурах вязкость электролита возрастает, что снижает емкость. Однако при высоких нагрузках аккумулятор способен «самонагреваться» и восстанавливать производительность уже через несколько циклов.
Разработанная модель поможет создавать более надежные и эффективные алгоритмы управления проточными аккумуляторами в разных климатических зонах. Она также может быть адаптирована для других типов систем накопления энергии и даже топливных элементов, что открывает перспективы для ее широкого применения в энергетике.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Journal of Power Sources (прим. – Пресс-служба РНФ).
