Zaloguj się
Zaloguj przez facebook Zaloguj przez Google
Nie pamiętasz hasła?
Nie masz jeszcze konta? Dołącz do nas! Zarejestruj się
  • Tematy
  • Konkursy
  • Wydarzenia
  • Kursy
  • Zostań naszym partnerem
  • O nas
  • Druk 3D
  • Mechatronika
  • Robotyka
  • Elektronika
  • Elektryka
  • Mechanika
Ta witryna używa plików cookie. Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianie ustawień cookie w przeglądarce lub Polityce Prywatności. Korzystanie ze strony wymaga wyrażenia zgody na używanie cookie, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.
Zarejestruj się Zaloguj się
  • Home
  • Tematy
  • Elektryka
  • Magazynowanie Energii

Magazynowanie Energii
Magazynowanie Energii
ANALIZA METOD POMIAROWYCH URZĄDZEŃ DO MAGAZYNOWANIA ENERGII
2214
0
26 kwi 2020
26 kwi 2020
udostępnij artykuł:
polub ten wpis:
(0)

Naukowcy zajmujący się ogniwami galwanicznymi stosują wiele technik badawczych, aby uzyskać wyniki potrzebne do określenia charakterystyki ogniwa pierwszego lub drugiego rodzaju. Urządzenia do magazynowania energii pełnią coraz większą rolę we współczesnym świecie, zarówno w przenośnych urządzeniach elektronicznych, elektrycznych samochodach jak i energetyce. Poniższy artykuł jest fragmentem projektu inżynierskiego realizowanego w laboratorium katedry Fizykochemii i Technologii Polimerów wydziału Chemicznego Politechniki Śląskiej. Istotą pracy było opisanie materiałów oraz metod badań i pomiarów urządzeń elektrochemicznych do magazynowania energii. Do pomiarów został wykorzystany potencjostat SP-150 firmy Bio-Logic SAS oraz oprogramowanie EC – Lab, które umożliwia pomiary i symulacje procesów elektrochemicznych.

1. Badania pojemności akumulatorów

Pojemność ogniwa charakteryzuje wszystkie układy elektrochemiczne magazynujące energię. Jest to parametr informujący o zdolności ogniwa do zakumulowania ładunku elektrycznego. Jako jednostkę pojemności stosuję się amperogodzinę [Ah]. Najbardziej niezawodną metodą badania jest tradycyjny cykl ładowania oraz rozładowania ogniwa, jednak ta metoda nie sprawdza się przy akumulatorach kwasowo-ołowiowych. Organizacja skupiająca inżynierów, zajmujących się motoryzacją, maszynami przemysłowymi oraz lotnictwem (Society of Automotive Engineers) określa pojemność akumulatora rozruchowego na podstawie pojemności rezerwowej, która odzwierciedla czas działania podany w minutach podczas stałego rozładowania prądem o natężeniu 25 A.[1]

a) Metoda rozładowania

Pomiar pojemności ogniwa poprzez rozładowanie jest dobrą metodą, ponieważ pozwala otrzymać dokładne wyniki. Aczkolwiek w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych, nawet przy użyciu bardzo dokładnego sprzętu, odpowiedniej temperatury środowiska oraz zastosowaniu standardów związanych z ładowaniem oraz rozładowaniem ogniwa wyniki między identycznymi testami odbiegają od siebie. Testy akumulatorów litowo-jonowych zapewniają bardziej jednoznaczne wyniki pomiarów. Laboratorium firmy ’’Cadex Electronics’’ przeprowadziło testy 91 akumulatorów rozruchowych, które posiadały różne poziomy wydajności. W ramach testu akumulatory były ładowane do pełna, następnie po 24-godzinnym spoczynku zostały rozładowane prądem o natężeniu 25 A do wartości 10,5 V. Średnia różnica między pojemnością akumulatora w pierwszym a drugim testem wyniosła +/- 15 %. W badaniach innych laboratoriów wystąpiły podobne różnice.[1] Jest to dowód na to, iż metoda rozładowania urządzenia elektrochemicznego nie sprawdza się w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych. W standardowej metodzie rozładowania zwykle nie stosuje się tak dużych prądów rozładowania jak podczas testów firmy ’’Cadex Electronics’’. Prąd należy dobrać do przewidzianej pojemności akumulatora. Przykładowo ogniwo odwracalne o pojemności 40 Ah rozładowuje się prądem o natężeniu 4 A. Ta technika pozwala na sporządzenie wykresu rozładowania ogniwa odwracalnego, w którym jest uwzględnione napięcie oraz procentowy poziom rozładowania. Przykładowy wykres rozładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego znajduję się na ilustracji nr 1.

Magazynowanie Energii
Ilustracja 1: Wykres rozładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego.

b) Technika nieinwazyjna

Kolejnym sposobem pomiaru pojemności jest technika przy pomocy odpowiedniego urządzenia metodą spektroskopii impedancyjnej. Metoda ta jest nieinwazyjna i opiera się na złożonym modelowaniu w celu oszacowania pojemności baterii. Przy napięciu kilku miliwoltów do baterii zostaje wprowadzony sygnał sinusoidalny o wielu częstotliwościach. Po cyfrowej filtracji zostaje utworzony wykres Nyquista, na który zostają nałożone różne modele elektrochemiczne. Istnieje możliwość badania zarówno akumulatorów naładowanych jak i częściowo rozładowanych. Urządzenie wybiera najlepiej pasujące modele oraz na podstawie danych i parametrów szacuje pojemność akumulatora.

c) Technika BCD

Technika BCD określa pojemność akumulatora (ang. BCD – Battery Capacity Determination). Podczas pierwszego etapu pomiaru akumulator zostaje naładowany, następnie pojemność zostaje określona poprzez rozładowanie ogniwa odwracalnego w trybie galwanostatycznym (utrzymując zadaną wartość prądu). Procedurę badania obrazuję ilustracja nr 2. Pierwszy okres ładowania galwanostatycznego przebiega do wartości potencjału EM1, następnie pomiar przechodzi z trybu galwanostatycznego w tryb potencjostatyczny, w którym zostaje utrzymany zadany potencjał EM1. W kolejnym etapie ogniwo zostaje rozładowane w trybie galwanostatycznym do wartości potencjału EM2, podczas tego procesu następuje obliczenie pojemności akumulatora.[3]

Magazynowanie Energii
Ilustracja 2: Wykresy trybu potencjostatycznego (górny) oraz trybu galwanostatycznego (dolny) dla techniki BCD. [3]

2. Badanie stanu zużycia ogniwa metodą dynamicznej odpowiedzi elektrochemicznej

Metoda dynamicznej odpowiedzi elektrochemicznej znajduje zastosowanie w bateriach litowo-jonowych. Została opracowana przez firmę ’’Quick Sort’’. Bazuje na pomiarze ruchliwości jonów przemieszczających się pomiędzy elektrodami. Istotą tego pomiaru jest wprowadzenie do układu krótkich impulsów prądowych. Następnie zostaje przeprowadzona analiza wykresu pojemności od czasu. Bada ona między innymi wartości pojemności ogniwa, stopień jego regeneracji, a także czas który był potrzebny na zregenerowanie się układu. Z wykresów zamieszczonych na ilustracji nr 3 oraz nr 4 możemy odczytać, różnicę w odporności na atak impulsów obciążenia, a także proces szybkiej regeneracji ogniwa wynoszącej do 100% początkowej pojemności. Ponadto możemy zaobserwować, iż druga bateria, której wykres pojemności od czasu jest widoczny na ilustracji nr 4 wykazuje słabsze parametry. Jej pojemność osiąga jedynie 70 % wartości początkowej, a także charakteryzuje się dłuższym czasem potrzebnym do powrotu do stabilnych parametrów.

Magazynowanie Energii
Ilustracja 3: Wykres pojemności baterii od czasu.[4]
Magazynowanie Energii
Ilustracja 4: Wykres pojemności baterii od czasu.[4]

Bibliografia

[1] https://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_measure_capacity (dostęp 22.12.2019 r.)

[2]nhttps://www.powertechsystems.e... 23.12.2019 r.)

[3] ”Battery Capacity Determination technique\”, 02/05/2014 #38 EC-Lab – Technical Note

[4] https://batteryuniversity.com/learn/article/testing_lithium_based_batteries (dostęp 23.12.2019 r.)

Autor: inż. Michał Gocki.

Komentarze (0)
Musisz być zalogowany, by dodać swój komentarz.
Zaloguj się
Poprzedni artykuł Następny artykuł
To może Cię zaciekawić - artykuły z kategorii Elektryka
  • Przekaźniki nadzorcze
    Przekaźniki nadzorcze
    Wykorzystanie przekaźnika typu 70.42 w prawdziwym życiu!
    Czytaj więcej…
    189
    0
  • OPTA
    OPTA
    nowe rozwiązanie w przemyśle!
    Czytaj więcej…
    243
    0
  • Oznaczniki - czyli ważne informacje dla każdego
    Oznaczniki - czyli ważne…
    Czytaj więcej…
    1376
    0
  • Tabliczki Znamionowe: Niezbędne Narzędzia dla Nowoczesnego Przemysłu
    Tabliczki Znamionowe: Ni…
    Czytaj więcej…
    1241
    0
  • LoRaWAN – najszybciej rozwijająca się sieć bezprzewodowa
    LoRaWAN – najszybciej ro…
    Czytaj więcej…
    2741
    1
  • Przekaźniki programowalne
    Przekaźniki programowalne
    Czytaj więcej…
    3746
    0
  • Ograniczanie mocy
    Ograniczanie mocy
    Sterowanie mocą? Czy jest to możliwe?
    Czytaj więcej…
    2573
    0
  • Zegary sterujące
    Zegary sterujące
    Budowa oraz zastosowanie na podstawie produktów F&F
    Czytaj więcej…
    4674
    0
  • Automatyczne przełączniki faz
    Automatyczne przełącznik…
    Urządzenie które może zabezpieczać dane komputerowe jak również …
    Czytaj więcej…
    12749
    0
  • Przekaźnik kontroli faz
    Przekaźnik kontroli faz
    Co to takiego i jak to działa?
    Czytaj więcej…
    8821
    0
  • Transformatory
    Transformatory
    Podstawowe informacje
    Czytaj więcej…
    21196
    0
  • Przekaźniki
    Przekaźniki
    Bicie serca każdej szafy sterującej
    Czytaj więcej…
    3864
    0
  • Prace konkursowe
    Prace konkursowe
    Liga mistrzów automatyki WAGO
    Czytaj więcej…
    2244
    0
  • Świat zasilaczy
    Świat zasilaczy
    Podstawowy element każdego układu. Jak dobrać i czym się charakt…
    Czytaj więcej…
    18099
    0
  • Konkurs WAGO
    Konkurs WAGO
    Mistrz Automatyki WAGO 2020
    Czytaj więcej…
    1460
    0
  • Automatyzacja domowa - Co to właściwie jest?
    Automatyzacja domowa - C…
    Loxone, czyli firma automatyzacji domowej
    Czytaj więcej…
    2992
    0
  • Trójwymiarowe czujniki
    Trójwymiarowe czujniki
    Przyśpieszenie produkcji w branży spożywczej.
    Czytaj więcej…
    1979
    0
  • Podłączenie silnika
    Podłączenie silnika
    Jak podłączyć silnik trójfazowy do jednej fazy
    Czytaj więcej…
    102632
    2
  • Sterowanie Bezprzewodowe
    Sterowanie Bezprzewodowe
    Technologia bezprzewodowa w domu
    Czytaj więcej…
    2261
    0
  • Elektronika - podstawy
    Elektronika - podstawy
    Pomiar napięcia
    Czytaj więcej…
    13310
    0
  • Ściemniacze oświetlenia
    Ściemniacze oświetlenia
    Twórz klimatyczne przestrzenie niewielkim kosztem.
    Czytaj więcej…
    2543
    0
  • Elektronika - podstawy
    Elektronika - podstawy
    Napięcie i jego rodzaje
    Czytaj więcej…
    7793
    0
  • Licznik energii
    Licznik energii
    czyli jak obniżyć koszty energii w przedsiębiorstwie
    Czytaj więcej…
    2866
    0
  • PLC od WAGO
    PLC od WAGO
    Sterownik PFC 100
    Czytaj więcej…
    2712
    0
  • Magazynowanie Energii
    Magazynowanie Energii
    ANALIZA METOD POMIAROWYCH URZĄDZEŃ DO MAGAZYNOWANIA ENERGII
    Czytaj więcej…
    2214
    0
  • Świat automatyki domowej
    Świat automatyki domowej
    Poznajemy automatykę domową na podstawie produktów firmy F&F
    Czytaj więcej…
    3413
    0
  • Volswagen ID.3
    Volswagen ID.3
    Nowa seria samochodów grupy VW oraz inwestycje w sieć ładowania.
    Czytaj więcej…
    2376
    0
  • Nikola Tesla
    Nikola Tesla
    Najważniejsze informacje
    Czytaj więcej…
    8386
    0
  • Oszczędzaj prąd
    Oszczędzaj prąd
    Czytaj więcej…
    3408
    0
  • Co to jest Falownik?
    Co to jest Falownik?
    Czytaj więcej…
    5931
    0
  • Transport elektryczny
    Transport elektryczny
    Samochody ciężarowe i komunikacja miejska
    Czytaj więcej…
    3150
    0
  • Igrzyska w Tokio
    Igrzyska w Tokio
    Bezemisyjne pojazdy Toyoty podczas igrzysk olimpijskich
    Czytaj więcej…
    1529
    0
  • PLC w domu
    PLC w domu
    Inteligentny dom
    Czytaj więcej…
    6786
    0
  • Czujniki
    Czujniki
    Czyli coś się dzieje i coś działa.
    Czytaj więcej…
    6151
    0
Nasi partnerzy
Copyright © 2025 Wszelkie prawa zastrzeżone | Polityka prywatności | Regulamin serwisu
Realizacja: Strony internetowe - bcweb.pl
  • Home
  • Tematy
    • Druk 3D
    • Mechatronika
    • Robotyka
    • Elektronika
    • Elektryka
    • Mechanika
  • Konkursy
  • Wydarzenia
  • Kursy
    • Elektronika
    • Pneumatyka i Hydraulika
    • Druk 3D
    • Programowanie Robotów
    • Automatyka
  • Zostań naszym partnerem
  • O nas
  • Panel użytkownika
  • Zaloguj się
  • Zarejestruj się
Nasi partnerzy