Soluciones sostenibles para empresas: aprovechar el poder de las baterías inteligentes
Publicado: 2023-07-15Los equipos de investigación y desarrollo (I+D) han estado invirtiendo continuamente su tiempo en el campo del almacenamiento de energía. Al hacer esto, han descubierto y allanado el camino para un futuro más limpio e inteligente.
El mercado de baterías inteligentes tiene un valor de más de $ 30 mil millones actualmente . Se prevé que aumente aún más en los próximos años y ¿adivinen qué? Esta es ahora la oportunidad para que las empresas aprovechen y utilicen estas baterías inteligentes para sus futuras estrategias de innovación.
Profundicemos en este artículo para obtener más información sobre el futuro de las baterías inteligentes y sus capacidades.
Sistemas de gestión de baterías (BMS)
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Cada batería que usa tiene un sistema de administración de batería (BMS). BMS es una tecnología que admite la supervisión de un paquete de baterías. Esta supervisión incluye lo siguiente:
- Supervisión de baterías
- Proporcionar protección de la batería
- Estimación del estado operativo actual de la batería
- Siempre actualizado con la optimización del rendimiento de la batería
- Proporcionar informes sobre el estado operativo de todos los dispositivos externos
Las baterías recargables de iones de litio (li-on) tienen la mayor densidad de energía y son una opción estándar para los productos de consumo. Puede encontrarlos en sus teléfonos móviles, automóviles eléctricos, computadoras portátiles y más. Sin embargo, cuando las baterías de iones de litio funcionan en entornos que no les son favorables, se convierte en un problema. Los problemas más comunes que enfrenta son cuando hace mucho calor o frío.
BMS tiene muchas características de diseño, siendo la protección de la batería y la gestión de la capacidad una de ellas. La protección de la batería tiene dos áreas clave:
- Seguridad eléctrica, que no permite que la batería se dañe cuando se somete a circunstancias difíciles
- Protección térmica, que implica el control de la temperatura para mantener la estabilidad y evitar a toda costa el sobrecalentamiento
Sin embargo, a lo largo de la historia, hemos visto que los sistemas de gestión de batería se han considerado una ocurrencia tardía. Muchas empresas ahora están incorporando software de administración de baterías para desbloquear todo el potencial de las baterías . Esto se hace a través de dos productos principales:
- Algoritmos BMS de alto rendimiento
- Plataformas en la nube
Ambos productos traducen los datos telemáticos estándar en conocimientos avanzados para prolongar la vida útil, la seguridad y el rendimiento de la batería.
Optimización de la inteligencia de la batería
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La optimización de la inteligencia de la batería está cambiando por completo el campo de la gestión de la batería al desbloquear todo el potencial de las baterías, aumentar su ciclo de vida, mejorar las características de seguridad y optimizar su rendimiento.
La inteligencia de la batería se centra en conectar los datos de la batería con los sistemas de batería, la electroquímica y la ciencia de datos para aumentar el ciclo de vida de la batería y sus características de seguridad.
- Implicaciones prácticas de la inteligencia de la batería
Se están utilizando experiencias prácticas de inteligencia de baterías a través de algoritmos BMS y plataformas en la nube.
algoritmos BMS
Los algoritmos BMS se pueden aplicar a las necesidades de su aplicación de batería. Su objetivo principal es prolongar la vida útil de la batería y maximizar la potencia y la seguridad . Hay empresas en todo el mundo que utilizarán diferentes algoritmos BMS. Un buen ejemplo es Elysia . Ofrece un conjunto de potentes algoritmos BMS para desarrolladores de sistemas de baterías.
Sus algoritmos están integrados en las pilas de software existentes para aumentar la seguridad y la vida útil de la batería. Está diseñado principalmente para:
- Automotor
- automovilismo
- Micromovilidad
- vehículos pesados
- Almacenamiento estacionario
El software incorporado se puede instalar a través de su BMS y le brinda control en tiempo real sobre su estado de carga, capacidades de carga rápida, energía y carga, estado de salud y reduce el tiempo de inactividad.
Plataformas en la nube
Las plataformas en la nube son parte de la optimización de la inteligencia de la batería, ya que mejoran la seguridad, el ciclo de vida y el rendimiento de un sistema de batería. Convierten los datos telemáticos estándar en conocimientos creados a través de experiencias de batería del mundo real . Las plataformas en la nube son excelentes para monitorear y comprender mejor el rendimiento a largo plazo de sus baterías, ya que le informan claramente sobre sus factores de degradación.
Las plataformas en la nube como Elysia pueden ayudarlo a monitorear lo siguiente:
- Comprenda el estado de salud de la batería (SOH): el estado de su batería es importante y las plataformas en la nube pueden informarle cuándo cambiarla. Los autos eléctricos tienen un ciclo de vida promedio de la batería de 10 a 20 años , pero la batería puede degradarse mucho más rápido en climas más cálidos.
- Tendencias de la flota: Todas las baterías que no alcanzan los objetivos de vida reciben automáticamente una bandera roja, identificando las causas y brindando recomendaciones para cada vehículo conducido. Por ejemplo, esto puede incluir si la batería se carga rápidamente en climas cálidos, lo que puede acelerar el proceso de degradación.
- Seguridad de la batería: La plataforma detecta cualquier tipo de defecto latente antes de que tenga algún impacto en los clientes. Las características de seguridad de Elysia pueden identificar todos los problemas de seguridad tanto a nivel de paquete como de celda.
- Control de calidad de la batería: la plataforma en la nube identifica todas las tendencias de calidad de producción de la batería, minimizando las acciones de servicio. Esto brinda a los OEM la oportunidad de trabajar de manera efectiva con los proveedores de celdas y eliminar todos los problemas identificados en las etapas de producción anteriores.
Cuando los problemas se identifican antes en la etapa de desarrollo del producto, se reducen los costos de propiedad, lo que permite a los administradores de flotas y desarrolladores de sistemas de baterías crear baterías de clase mundial.
- Inteligencia artificial (IA) y ciencia de datos
La ciencia de datos sigue un proceso estructurado paso a paso para proporcionar resultados y la IA los optimiza. Los datos se generan cada minuto, midiendo métricas importantes de las funciones de la batería, incluida la temperatura, el voltaje y la volatilidad en las corrientes de la batería.
Cinco pasos importantes para realizar la ciencia de datos incluyen:
- Hacer preguntas interesantes
- Obtención y modelado de datos
- Explorando datos
- Comunicar los resultados
- Visualizando los resultados
A través de los datos que recopilamos, los usamos para obtener más información y para:
- Tomando una desición
- Dar predicciones futuras
- Comprender el presente y el pasado.
- Crear un nuevo producto e industria.
Junto con la ciencia de datos, la IA afecta la forma en que se investiga el nuevo material de la batería, comprende los problemas antes en la etapa de desarrollo del producto y predice su rendimiento a lo largo de su ciclo de vida . Todos estos impactos deben analizarse a través de las métricas adecuadas.
Las baterías con IA pueden recopilar grandes cantidades de datos, lo que significa que son uno de los activos más inteligentes que puede utilizar. Todos los datos procesados permiten a todos los fabricantes de baterías, operadores de flotas y otros lograr métricas comerciales cruciales con respecto al ciclo de vida de la batería, su valor y la gestión de la garantía.
Cuantos más datos recopile, mejor será, por lo que, en este caso, obtendrá información más precisa.
- Electroquímica en el diseño e investigación de baterías
Cuando se trata de la optimización de la inteligencia de la batería, la electroquímica juega aquí un papel esencial. El proceso electroquímico se enfoca en cómo los iones de litio se mueven de un punto a otro en la batería cuando se produce electricidad.
Siempre que esté diseñando nuevos materiales y baterías, siempre es importante ir con un circuito cerrado de flujo de iones y electrones dentro de las celdas y aplicarle electroquímica para que pueda identificar los pasos más lentos inicialmente. Posteriormente, se pueden tomar las medidas adecuadas para acelerar y controlar el proceso.
Los iones de litio pasarán por algunos pasos cuando intentan llegar de un punto a otro. El paso más lento durante este proceso dependerá de las condiciones que lo rodean y de los materiales de los electrodos.
¿Por qué es importante la electroquímica para la inteligencia de las baterías? Bueno, es excelente para ayudar a las industrias a diseñar una batería de alto rendimiento que sea mucho más rápida y utilice materiales menos costosos para impulsar automóviles eléctricos y otras aplicaciones importantes.
Beneficios que obtienes con baterías inteligentes
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Cuando usa baterías inteligentes, obtiene algunos de los mayores beneficios que existen y son:
- Mayores ganancias: El hecho de que las baterías inteligentes busquen almacenar energía de manera eficiente te ayuda a ahorrar dinero durante la fase de desarrollo.
- Más características de seguridad: la seguridad es una preocupación principal con respecto a las baterías. Si no se producen de manera efectiva durante la fase de desarrollo, pueden causar mucho daño. Estos daños pueden deberse a que una batería explotó y lastimó a las personas a su alrededor.
- Rendimiento mejorado: equilibrar el almacenamiento de energía y las capacidades ágiles es crucial si desea que el ecosistema energético de su organización sea estable. Las baterías inteligentes controlan todas las métricas para mejorar el rendimiento y garantizar que la batería funcione bien en condiciones óptimas.
En general, las baterías inteligentes tienen muchos beneficios asociados con ellas. Teniendo en cuenta que puede sufrir diferentes condiciones ambientales, pueden controlar lo que sucede en la batería para garantizar que el proceso de degradación se ralentice. Por ejemplo, cuando hace demasiado calor o frío, el proceso de carga rápida se ralentiza para garantizar que la salud de la batería se mantenga óptima y funcione bien.
El futuro son las baterías inteligentes
Las baterías inteligentes han recorrido un largo camino para brindarnos algunas de las mejores experiencias al usar nuestras baterías y garantizar que, a lo largo del tiempo, funcionen bien y tengan un ciclo de vida prolongado. Diferentes condiciones ambientales pueden afectar seriamente la velocidad de degradación de las baterías y sabemos que en diferentes partes del mundo, el clima no es el mismo.
Después de todo, muchos consumidores, productores, operadores de red y otros se enfrentan continuamente a la presión de mejorar el uso de la energía. Por lo tanto, administrar el consumo de energía en las baterías es más importante que nunca y esto es exactamente lo que las baterías inteligentes pueden hacer.