В Сколтехе упростили создание и обслуживание ванадиевых батарей
Ученые из Сколтеха представили модель, которая упрощает конструирование и эксплуатацию ванадиевых проточных аккумуляторов — промышленных накопителей энергии, которые обещают сыграть важную роль в энергетической трансформации и уже активно используются для сглаживания пиковой нагрузки на энергосеть в Китае, Германии и США. Без этой или подобной технологии невозможен массовый переход на электротранспорт и возобновляемые источники энергии. Кроме того, она сделает атомные электростанции эффективнее и безопаснее и обеспечит резерв мощности для объектов критически важной инфраструктуры.
Исследование опубликовано в Journal of Power Sources. «Проточные аккумуляторы — один из видов химических накопителей энергии. Как и в литий-ионных батареях, основные составляющие — это два электрода и электролит, то есть среда, обеспечивающая перенос ионов. Но химическая реакция, которая дает энергию, происходит не на электродах, а в жидком электролите», — рассказал первый автор исследования, старший научный сотрудник Центра энергетических технологий Сколтеха Михаил Пугач.
«В практическом смысле отличие в том, что проточные накопители гораздо более тяжелые и громоздкие, чем привычные аккумуляторы, поэтому для портативных устройств они не подходят. Зато выигрывают в емкости, долговечности и эксплуатационной гибкости — все это ценно для накопления в масштабе энергосети. Кроме того, ванадиевые накопители быстро перезаряжаются, не пожароопасны и не зависят от импортного сырья. А сам ванадий еще и легко перерабатывается», — добавил ученый.
Ванадиевые проточные накопители — наиболее развитая и широко внедренная в отрасли технология для запасания энергии в масштабе сети. Энергетические компании используют ее для сглаживания пиков спроса на электричество, которые возникают, например, когда в жаркую погоду потребители массово включают кондиционеры. Еще бо́льшая перегрузка сети может возникнуть при широком распространении электромобилей, если водители будут примерно в одно время вечером ставить их на зарядку после возвращения домой с работы.
Что касается колебаний на стороне генерации, увеличение доли возобновляемых источников энергии будет вызывать подъемы и спады мощности в зависимости от погодных и других условий — с ними тоже помогут справиться встроенные в сеть промышленные накопители. Наконец, эта технология хорошо подходит в качестве резервного источника питания для объектов, работа которых не может прерываться: АЭС, дата-центров и так далее.
«В отличие от литий-ионных аккумуляторов ванадиевые накопители могут сохранять почти неизменную емкость даже по прошествии большого количества циклов эксплуатации — при условии правильного дизайна и обслуживания. В этом смысле польза от нашей модели двойная: во-первых, она помогает изготовителю подобрать оптимальные материалы, которые повысят надежность аккумулятора и замедлят деградацию емкости. Во-вторых, модель подскажет компании, которая обслуживает накопитель, когда и как это сделать — речь идет об исправлении баланса состава электролита, который со временем нарушается», — пояснил соавтор исследования, научный сотрудник Центра энергетических технологий Сколтеха Сергей Парсегов.
Таким образом, предложенная модель поможет реализовать на практике одно из преимуществ ванадиевых проточных аккумуляторов перед другими технологиями накопления энергии. По словам исследователей, сильная сторона их подхода в том, что он не требует большого количества информации о мембране того или иного накопителя. Обычно при моделировании требуется указывать конкретную технологию, габариты и материалы, используемые в системе. Представленное учеными из Сколтеха и их соавторами решение постепенно адаптируется к накопителю в ходе эксплуатации и со временем выходит на высокий уровень точности.
В основе модели лежит очень подробное описание физических процессов в устройстве. Именно оно позволяет достичь высокой точности предсказаний на основании сравнительно небольшого набора входных данных. «Физическая модель основана на модели, которую мы с коллегами опубликовали ранее по результатам моего диссертационного исследования в Сколтехе, — поделился Пугач. — В прежней модели нужна была детальная информация о свойствах мембраны, а новой этого не нужно, потому что мы встроили дополнительные коэффициенты, которые позволяют подстраивать модель под текущее состояние мембраны».
Модель принимает ряд базовых параметров и при помощи специального алгоритма приводит параметры в соответствие с результатами измерений, полученных в ходе короткого эксперимента. Ранее в Сколтехе предложили выравнивать нагрузку на энергосеть за счет выращивания салата при искусственном освещении в часы наиболее дешевого тарифа для промышленного потребителя электроэнергии. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
Telegram 
Дзен 
VK Исследователи из МИЭМ ВШЭ и ИПКОН РАН разработали новую математическую модель мониторинга, которая позволяет фиксировать источник опасных подземных вибраций в реальном времени. Технология поможет снизить риск повреждения зданий, дорог и другой инфраструктуры рядом с карьерами и шахтами.
До недавних пор обмеление Каспия после 1991 года списывали на глобальное потепление. Авторы новой научной работы опровергли эту гипотезу: 63 процента падения уровня приходится на некий неизвестный фактор. Причем попытки выяснить его природу вряд ли можно назвать успешными.
На севере Австралии живет паук с весьма необычными охотничьими повадками. Он возводит «конструкцию», которая работает как древнее метательное оружие. Добыча взлетает над землей, а потом запутывается в паучьей сети. Такая тактика охоты, по-видимому, применяется лишь по отношению к конкретному виду муравьев.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
В нижних и верхних слоях Урана астрономы впервые зарегистрировали угарный газ и циановодород. Новые данные указали на то, что недра планеты могут быть значительно обогащены кислородом. Это открытие поможет разрешить давнюю загадку о том, сформировался ли Уран иначе, чем его ближайший сосед Нептун, или их образование шло по схожему сценарию.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно