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La confiabilidad de los componentes de los vehículos eléctricos

La evaluación de la confiabilidad de los componentes de los vehículos eléctricos (EV) ha sido estudiada por centros de investigación internacionales, la industria y los fabricantes de equipos originales en los últimos años. Las baterías de iones de litio son el componente sensible más importante del tren motriz eléctrico de un vehículo eléctrico.

En otras palabras, las baterías de iones de litio para aplicaciones de movilidad eléctrica son uno de los componentes principales de un vehículo eléctrico que debe ser confiable y seguro durante la vida útil del vehículo eléctrico. Por ello, investigar cómo evaluar la fiabilidad de la batería de Li-ion ha sido una tarea muy recomendable en la mayoría de proyectos europeos.

Además, con el aumento en el número de nuevos vehículos eléctricos fabricados por los fabricantes de automóviles europeos, ha habido competencia por la adquisición de mercado por parte de estas empresas para atraer clientes y ganar más cuota de mercado.

Este artículo proporciona una descripción general completa de la evaluación de la confiabilidad de las baterías de iones de litio desde un punto de vista práctico y técnico. Además, se examinó un estudio de caso que evalúa la confiabilidad desde un punto de vista práctico y técnico.

La edificación y el sector de la movilidad son los dos sectores que actualmente consumen grandes cantidades de energía fósil. El objetivo del trabajo es analizar críticamente la integración de la carga energética de los vehículos eléctricos (EV) con la carga energética del edificio.

Los métodos cualitativos y cuantitativos se utilizarán para analizar los planes de movilidad y edificios de energía casi nula/neta de Europa junto con los desafíos de los planes. Se propone incluir o excluir la carga EV de la carga de energía del edificio y seguir la ruta de cálculo de emisiones en lugar de la ruta de cálculo de energía del edificio para determinar los beneficios.

Se utilizan dos estudios de casos reales en un clima de Europa Central para analizar el rendimiento energético del edificio con y sin integración de carga EV y las emisiones generadas por su interacción. Se muestra que reemplazar los automóviles que funcionan con combustibles fósiles por vehículos eléctricos dentro de los límites del edificio puede reducir las emisiones generales entre un 11 y un 35 %, según el caso de estudio. Sin embargo, la demanda de energía aumentó entre un 27 % y un 95 % cuando se agregó la carga EV a la carga del edificio.

Por lo tanto, el objetivo de lograr el objetivo de construcción de energía casi cero/neta cero se vuelve más difícil. Por lo tanto, la vía de las emisiones puede representar los beneficios de los vehículos eléctricos y la integración de la carga del edificio.

Debido al comportamiento no lineal del material y los requisitos de aplicación en conflicto, seleccionar un grado de acero eléctrico específico para una máquina eléctrica de alta eficiencia es un desafío durante su fase de diseño. Con un conocimiento suficiente sobre las relaciones entre las propiedades magnéticas y del material y modelos de materiales capaces, se puede hacer posible un diseño de materiales para requisitos específicos.

En este trabajo se examinan las relaciones entre el comportamiento de magnetización, la pérdida de hierro y los parámetros materiales más importantes para aceros eléctricos de grano no orientado, a saber, aleación, espesor de chapa y tamaño de grano, en aceros eléctricos fabricados en laboratorio a base de hierro de grado 2.4. y 3,2% en peso de silicio.

Se logran diferentes espesores finales y tamaños de grano para ambas aleaciones a través de diferentes parámetros de fabricación para producir un total de 21 estados finales del material, que se caracterizan por métodos de caracterización de materiales de última generación. Las propiedades magnéticas se miden en un probador de una sola hoja, se cuantifican hasta 5 kHz y se utilizan para parametrizar el modelo de pérdida IEM semifísico.

De los parámetros de pérdida se deriva un material a medida, caracterizado por su grosor y tamaño de grano. La influencia de diferentes grados de acero y la posibilidad de un diseño de materiales a la medida se analiza en el contexto de una aplicación ejemplar de movilidad eléctrica mediante la realización de simulaciones de elementos finitos de máquinas eléctricas y el procesamiento posterior en cuatro de los veintiún materiales y el diseño a medida. material.

Resulta que los materiales más gruesos con una aleación y un tamaño de grano adaptados pueden conducir a menores pérdidas de hierro y que los tres parámetros examinados son en realidad palancas para el diseño del material, donde se pueden ahorrar recursos a través de la optimización específica.

La transformación de nuestro sistema energético hacia emisiones netas de carbono cero se correlaciona con un mayor uso de fuentes de energía renovable (RES) de baja densidad energética, como B. Fotovoltaica (FV). Como fuente de flexibilidad, los sistemas fotovoltaicos descentralizados en particular se instalan a menudo en combinación con sistemas de almacenamiento de baterías.

Estos sistemas de almacenamiento pueden ser regulados, es decir, controlados por los operadores, quienes pueden así asumir un papel activo en el mercado como prosumidores de energía. Los respectivos modos de funcionamiento de la batería se basan en las decisiones individuales de los prosumidores, que a su vez están fuertemente influenciadas por el marco regulatorio existente.

Los marcos regulatorios difieren de un país a otro, pero casi todos los marcos regulatorios tienen un mecanismo de tarifa de red que traslada la infraestructura de red y los costos operativos a los clientes finales. Esto plantea la pregunta de hasta qué punto las diferentes cargas de la red conducen a diferentes decisiones del prosumidor, es decir, modos de funcionamiento de la batería y, por lo tanto, a diferentes configuraciones del sistema de energía (costes del sistema).

Para evaluar esta pregunta, usamos (a) un modelo básico de optimización lineal del mercado mayorista de energía, que vinculamos rigurosamente con (b) un análisis de la utilización de la red de pico a pico y (c) una evaluación general de los costos de energía para prosumidores y consumidores. Este riguroso ciclo de análisis se aplica a dos esquemas de asignación de red prototípicos.

Mostramos que las regulaciones de recargo de red basadas en la utilización de red igual a pico pueden incentivar mejor el comportamiento orientado a la red de distribución y compartir mejor las cargas financieras entre hogares prosumidores y consumidores puros que en el caso de estructuras de tarifas de red volumétricas. Este documento muestra además que la operación de batería orientada a la red per se no conduce a una integración óptima de energía renovable a nivel del mercado mayorista y la reducción de las emisiones de CO2.

Con el fin de identificar los efectos de la creciente integración de la industria, se lleva a cabo un análisis para un entorno sin y con consideración de movilidad eléctrica a nivel nacional. Como conclusión más amplia, nuestros resultados muestran que los marcos regulatorios futuros deberían centrarse más en la integración del prosumidor, incluso a través de un diseño de tarifas de red apropiado que refleje la naturaleza cada vez más descentralizada de nuestro sistema energético futuro.

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