פיתוח סוללות חדשניות לאוטובוסים חשמליים

בפרויקט המחקר האירופי סיירה (Sierra), המשתתפים מפתחים מארז סוללות ייעודי שתוכנן במיוחד לאוטובוסים. המארז מבוסס על תאי NMC עשירים בניקל. המערכת הכוללת עתידה לעבור אימות עד לרמת מוכנות טכנולוגית 6 בפרויקט הנוכחי. שלב חשוב זה מיועד להכין את הטכנולוגיה החדישה לקראת ייצור תעשייתי עתידי ומסחור המוני.

שוק האוטובוסים החשמליים כולל כלי רכב בעלי מגוון רחב של תרכובות כימיות לתאי הסוללה. חלקם משתמשים בתרכובות מבוססות ניקל, ואחרים מסתמכים על ליתיום ברזל פוספט. מערכות סוללה ליישומים כבדים חייבות לעמוד בדרישות מחמירות במיוחד, בעיקר בכל הנוגע לצפיפות אנרגיה, בטיחות, תוחלת חיים, יכולת טעינה מהירה ומשקל כולל.

הפרויקט מובל על ידי הוועדה הצרפתית לאנרגיות חלופיות ואטום (CEA), ונועד לקדם את כימיית NMC כטכנולוגיה מובילה למגזר האוטובוסים החשמליים. המכון האוסטרי לטכנולוגיה (AIT), שותף מרכזי במיזם, מציין כי לתאים עשירים בניקל פוטנציאל אדיר להגדלת האנרגיה הסגולית. הפרויקט מאגד 11 שותפים מתוך שבע מדינות ברחבי אירופה.

המיזם השאפתני נועד לכסות יכולות מפתח לאורך כל שרשרת הערך של ייצור סוללות, מפיתוח חומרים ושילוב מערכות ועד שלבי האימות הסופיים. הפרויקט זוכה למימון ממשי מטעם האיחוד האירופי במסגרת תוכנית המחקר והחדשנות אופק אירופה, עם תקציב מרשים של כשמונה מיליון אירו אשר יוקצו לקידום הפיתוחים הטכנולוגיים.

ככל שצפיפות האנרגיה בתאים עולה, כך גוברות הדרישות לניהול תרמי, שלמות מבנית וניטור מצב רציף. המכון האוסטרי מסביר, כי ארכיטקטורות קונוונציונליות של מארזי סוללות מגיעות יותר ויותר לקצה גבול היכולת שלהן מבחינת בטיחות, עמידות ומשקל המערכת. לכן הפרויקט שואף לפתח מארז סוללות קל משקל ובעל ביצועים גבוהים במיוחד.

חידושים טכנולוגיים מרכזיים כוללים מודלים רב־ממדיים לעיצוב קומפקטי ובטוח, וכן הדמיה של התנהגות תרמית ומכנית. נוסף על כך ישנו ייצור יעיל בפעימה אחת של מארזים מחומרים מרוכבים קלים. הקונספט כולל מערכות ניטור רב־שלביות למיפוי תרמי ולקביעת מצב הטעינה, תוך הפחתת רמת המורכבות של מערכת ניהול הסוללה עצמה.

המערכת משלבת קירור מתקדם ופסי צבירה מודפסים כדי לתמוך בהספקי טעינה גבוהים לאורך חלון פעולה רחב. שילוב המארז בתוך הרכב כולו ייבחן גם באמצעות תאום דיגיטלי. כל עבודת הפיתוח נעשית לפי גישת הבטיחות והקיימות, תוך שילוב שיקולים אלו מן ההתחלה. המכון האוסטרי תורם לקונסורציום האירופי את מומחיותו בפיתוח מבוסס מודלים.

דוקטור מירזה פופובץ (Mirza Popovac), מנהל פרויקטים במכון האוסטרי, מסביר כי נעשה שימוש בשיטות מבוססות סימולציה ברמת המארז והרכב כדי לפתח תפיסות קלות משקל וחסכוניות באנרגיה לתחבורה כבדה. לדבריו, גישה זו מאפשרת לאמת החלטות תכנוניות בשלב מוקדם מאוד, ולשפר באופן נקודתי ובעל משמעות את הביצועים של כלי רכב מסחריים חשמליים עתידיים.

לפרטים נוספים