Manapság egy cégnek egyszerre kell megfelelnie gazdasági, energiahatékonysági és környezetvédelmi szempontoknak. A fenntartható energiaforrás kiválasztása az egyik alapfeltétel. Az elektromos eszközökben működő lítiumion alapú energiaforrás működését, hatását, valamint kutatási és fejlesztési lehetőségeit néztük meg egy német vállalat esetében a Jungheinrich Fenntartható intralogisztikai megoldások című négyrészes webináriumának első előadásán.

Technológiai együttműködés a lítiumion akkumulátorok hatékonyságnövelése érdekében

A Jungheinrich és a Triathlon Batterien GmbH közös vállalata, a JT Energy Systems részesedést szerzett a drezdai székhelyű, mesterséges intelligenciával foglalkozó és akkumulátor-specialista NOVUM vállalatban. A technológiai együttműködés a lítiumion akkumulátorok élettartamának meghosszabbítása érdekében jött lére. A mesterséges intelligencia alapú elemzőeszközök használata alkalmassá teszi a használt akkumulátorokat a második és harmadik felhasználásra, és ezáltal jelentősen hozzájárul a fenntarthatóság növeléséhez.

„A lítiumion akkumulátorok gyakran tovább tartanak, mint az eszközök, amelyekben használják őket” – mondta az egyik kulcskérdésről Reinhild Kühne, a JT Energy Systems ügyvezető igazgatója. „A jövőben még jobban ki tudjuk majd aknázni az akkumulátor teljes potenciálját, hogy második és harmadik életciklusukban is újrahasznosíthassuk azokat.”

A Novum mesterséges intelligencián alapuló tesztrendszerei ebből a célból pontosan elemzik a használt lítiumion akkumulátorok állapotát, egészen a cellák szintjéig.

„90 másodperc elteltével pontosan tudjuk, mekkora az akkumulátor maradványkapacitása” – ismertette a részleteket Mandy Schipke, a NOVUM ügyvezető igazgatója. „Ez lehetővé teszi, hogy kiszámítsuk az adott akkumulátor használati idejét a különböző alkalmazási feltételek között. A tapasztalatok azt mutatják, hogy sok, korábban kiselejtezett akkumulátorban vannak olyan cellák, amelyek megfelelőek és biztonságosak a további felhasználásra.”

Így történik a hatékonyság felmérése és osztályozása

A modulszintű első átvizsgálás után, amely információt nyújt az akkumulátor általános állapotáról, a cellák szintjén további teszteket végeznek. Az elemzés alapján a cellákat állapotuk szerint minőségi osztályokba sorolják. A teljesen ép cellák újra beépíthetőek az akkumulátorokba, amelyeket kedvező áron, használt akkumulátorokként értékesítenek újbóli felhasználásra. A kevésbé hatékony cellákat helyhez kötött akkumulátorokban és nagyméretű tárolórendszerekben használják. Ily módon a használt cellák csupán kis részét kell újrahasznosítani, amelyek már elérték tényleges élettartamuk végét, és már semmilyen célra nem használhatók tovább.

„A lítiumion akkumulátorok alkalmazása ezzel a kiegészítő állomással az élettartamuk során sokkal fenntarthatóbbá és ökologikusabbá válik” – fogalmazott Reinhild Kühne. A 2021 decemberében aláírt együttműködés értelmében a partnerek a lítiumion akkumulátorok gyártása és újrahasznosítása során a CO₂-kibocsátás további csökkentését igyekeznek elérni a közös fejlesztések révén. Ezzel új mércét teremthetnek az akkumulátoriparban – írták.

„Az új tesztrendszerek minden akkumulátortípusra alkalmazhatók, ezért különösen sokoldalúak és méretezhetőek. A mesterséges intelligencia önállóan tanulja meg, hogyan kezelje az új akkumulátortípusokat” – mondta a részletekről Mandy Schipke.

„Maximális rugalmasságot biztosít számunkra az a szabadalmaztatott mérési módszer is, amellyel nincs szükségünk információra az akkumulátor előéletéről. Még a balesetet szenvedett járművekből származó akkumulátorokat is - ahol már nincs hozzáférés az akkumulátorkezelő rendszerhez - be tudjuk kategorizálni, és biztonságosan újrahasznosíthatjuk azokat az erőforrás-kímélő körforgásos gazdaság jegyében. Eddig az ilyen akkumulátorokat mindig teljes mértékben ártalmatlanítani kellett” – emelte ki a szakember.

Távolról segíthet a tesztrendszer szakembere

A rendszer által gyűjtött tesztadatokat egy felhőben tárolják. A NOVUM mesterséges intelligenciája minden egyes további adatkészlettel javítja az információ minőségét. A felhőkapcsolat a jövőben új szolgáltatásokat is lehetővé tesz: amennyiben például a Jungheinrich szervizszakember felcsatlakozik a felhőhöz, akkor közvetlenül az ügyfél telephelyén végezhet akkumulátorelemzést, és távolról eldöntheti, hogy az akkumulátort ki kell-e cserélni, vagy sem. Ehhez a gyakorlatban mindössze egy kis, hordozható szervizeszközre van szükség. A használt akkumulátorok maradványértékének meghatározása ugyanígy lehetséges.

„Tesztrendszereink a fenntarthatóság, az értékmegőrzés és az átláthatóság irányába mozdítják el a fejlesztést a használt akkumulátorok kezelésében. Nagyon örülünk, hogy a NOVUM szakembereivel közösen jelentősen hozzájárulunk az energetikai fordulat sikeréhez” – mondta Reinhild Kühne, a JT Energy Systems ügyvezető igazgatója.

Miért pont a lítium?

A ma használt akkumulátorok működési elve, hogy elektronok vándorolnak egy anód és egy katód között. „Mindezt pedig az teszi lehetővé, hogy van egy összekötő anyag, az elektrolit, amelyben az ionok ide-oda mozoghatnak a pozitív és a negatív töltésű pólusok között. Amennyiben töltjük, akkor az áram kémiai energiává alakul, az anód és a katód anyaga is visszaáll. Amikor pedig használjuk az eszközt, akkor a kémiai reakció elindul, energia szabadul fel, elektromos áram lesz” – írtuk le korábban a folyamatok részleteiről.

A lítiumion (Li-ion) technológia kialakulásakor az 1960-as években a hagyományos savas ólom akkumulátor helyett elkezdték használni a nikkel alapúakat is, majd ezt váltotta fel a lítium, aminek tárolókapacitása az előző többszöröse, ráadásul a legkönnyebb fém (ami a járműveknél különösen fontos), valamint esetében nem tapasztalható a nikkelnél jellemző kristályképződés.

A lítiumion akkumulátor hajtotta járművek technológiája forradalmasította az elektromos anyagmozgató gépek piacát is. A nagy teljesítményű energiacellákkal jobb teljesítményt és meggyőző többletértéket nyújtanak a hagyományos savas ólomakkumulátorokkal szemben. A Li-ion akkumulátorok a műszakoktól függetlenül bármikor tölthetőek és alkalmazhatóak. Csupán 30 perces köztes töltéssel a 24 voltos akkumulátor teljesítményének 50 százalékát felveszi. 80 voltos akkumulátor esetében a köztes töltés 53 percet tesz ki. A teljes töltöttség 24 Voltos akkumulátornál 80 perc alatt, 80 voltos akkumulátornál 105 perc alatt érhető el. Összehasonlításképpen egy savas akkumulátor töltési ideje 8-10 óra. Ráadásul a Li-ion akkumulátorok élettartama háromszor hosszabb, mint a hagyományos energiatárolóké.