تطوير البطارية كنظام تخزين للطاقة

 مشروع تطوير البطارية كنظام تخزين للطاقة بناءً على تنفيذ تقنية النانو وتصميم نظام الإدارة الذكية:

  تتمتع مصر بموقع يتميز بالطقس المشمس وسرعات الرياح العالية مما يجعلها مؤهلة لاِستغلال هذه الطاقة المتجددة فىِ مجال توليد الطاقة الكهربائية مثال على ذلك محطة بنبان لإنتاج الكهرباء.

      يعتبر دمج موارد الطاقة المتجددة فىِ الشبكات الدقيقة السبيل للحصول على مصادر طاقة مستدامة ونظيفة، ولكن وجود بعض المشاكل الشائعة الحدوث فىِ هذه الشبكات، على سبيل المثال الطبيعة المتقطعة لتوليد الطاقة المتجددة وكذلك خصائص عدم اِستقرارها، يجعل اِدماج بعض العناصر الإضافية المساعدة فىِ هذه الشبكات ضرورة لحل هذه المشكلات.

      يعد من أحد الحلول الواعدة هو استخدام البطاريات كأنظمة تخزين للطاقة، والتي لديها القدرة على تحسين إدارة شبكات التوزيع، وتحسين كفاءتها، وضمان أمان أعلى لإمدادات الطاقة، ولكن التكلفة الاِستثمارية العالية للبطاريات وقصر عمرها هى عيوب جوهرية تحول دون استخدامها بالشكل الأمثل في شبكات توليد الكهرباء.

    وتعد البطاريات عنصر مهم فىِ تطبيق السيارات الكهربائية (EVs) خاصةً مع القلق المتزايد بشأن زيادة اِنبعاث الغازات الدفيئة وزيادة أسعار الوقود وتوقع نفاد النفط فىِ المستقبل القريب، لذلك تم توجيه العديد من الأبحاث فىِ الأونة الأخيرة لتحسين أداء البطاريات كأنظمة تخزين للطاقة من خلال تحسين تقنيات تصنيعها وتطوير أنظمة إدارتها.

مجمع بنبان للطاقة الشمسية بأسوان

     يقدم هذا المشروع تقنية النانو كتقنية جديدة لتصميم البطاريات كأنظمة تخزين للطاقة كما يقدم نظامًا ذكيًا لإدارتها، حيث يتم توضيح طرق مختلفة لتحسين عمر دورة البطاريات، مثل استخدام إضافات للاكتروليت أو تعديل تكوين مادة الكاثود أو الانود.

    ولتطوير بطاريات عالية الطاقة يجب تقليل المقاومة التىِ تحد من معدلات الشحن والتفريغ لتحسين قدرة خلايا للطاقة، حيث يمكننا تقليل المقاومة المختلفة الموجودة فىِ الخلايا، بالنسبة إلى نفس مادة الإلكترود، سيؤدي اِستخدام الأقطاب المصنعة بكفاءة عالية إلى خلايا ذات مقاومة أقل حيث يتم زيادة طول الأقطاب عند تعبئتها فىِ نفس حجم الخلايا، هذا ببساطة لأن المقاومة تتناسب مع سمك الأقطاب وتتناسب عكسيًا مع مساحة الأقطاب.

     نقدم في هذا المشروع أدلة تجريبية لإظهار إنه يمكن تحسين الأداء الكهروكيميائي والسلامة الحرارية للبطاريات التجارية، بناءً على تحليل موسع وشامل، نقترح نموذجًا لشرح الملاحظات السابقة بالإضافة إلى الحقائق الحالية.

     أخيرًا يمكن القول أن الحصول على نموذج قائم على تكنولوجيا النانو، بالإضافة إلى تطوير نظام فعال لإدارة ذكية / مثالية للبطاريات كأنظمة تخزين للطاقة وتصميم دائرة الكترونية لهذا الغرض، أهدافًا أساسية لهذا للمشروع.

تطبيقات البطاريات كأنظمة تخزين الطاقة

• تنمية المهارات العلمية للكادر المصري.
• تحسين كفاءات مؤسسات التعليم العالي المصرية.
• تصميم أنظمة ذكية جديدة لإدارة البطاريات.
• تحسين الخبرة العملية في إنتاج البطاريات كأنظمة تخزين للطاقة.
• توفير موارد جديدة من الطاقة النظيفة كمحاولة لحل مشكلة ندرة الطاقة التي قد تواجه معظم الدول مثل مصر.
• تحسين المستوى البحثي لتكنولوجيا البطاريات كأنظمة تخزين للطاقة وأنظمة إدارتها.
• قد يؤدي توفير إمدادات ثابتة من الطاقة الكهربائية إلى جذب الاستثمارات الصناعية والتجارية التي يكون لها تأثير إيجابي على تطبيقات الشبكات الصغيرة الذكية والمركبات الكهربائية.
• تطوير مهارات البحث العملي لحل مشكلة حقيقية.
• نشر جزء من نتائج المشروع في مجلة ومؤتمرات دولية.

نتائج المخرجات المتوقعة من المشروع:

• تقديم نموذج أولي للبطاريات كأنظمة تخزين قائم على تكنولوجيا النانو.
• تصميم أنظمة ذكية جديدة لإدارة البطاريات.
• توفير موارد جديدة من الطاقة النظيفة كمحاولة لحل مشكلة ندرة الطاقة التي قد تواجه معظم الدول مثل مصر.
• نشر مقالات بحثية في المجلات والمؤتمرات الدولية.
• حل المشكلات البيئية.
• تحسين المستوى البحثي لتكنولوجيا البطاريات كأنظمة تخزين للطاقة وأنظمة إدارتها.
• تطوير مهارات البحث العملي لحل مشكلة حقيقية.
• تشجيع البحوث المشتركة مع الصناعة.

1. Jackleen S. Same, A. El-Tayeb, Ibrahim Moukhtar, Esam H. Abdelhameed, Adel Z. El-Dein, Effect of Thermal Parameters on Behaviour of A Lithium-Ion Battery: Simulation Study, Int. J. Electrochem. Sci., 17(2022) Article ID: 220951, doi: 10.20964/2022.09.65.

Link: http://www.electrochemsci.org/list22.htm#issue9

2. Marwa Mahmoud Hamed, A. El-Tayeb, Ibrahim Moukhtar, A.Z. El Dein, Esam H. Abdelhameed; A review on recent key technologies of lithium-ion battery thermal management: External cooling systems, Results in Engineering, Volume 16, 2022 100703,, ISSN 2590-1230, https://doi.org/10.1016/j.rineng.2022.100703.

Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590123022003735

هيئة تمويل العلوم والتكنولوجيا والابتكار

STDF – Sience and Technology Development Fund

https://stdf.eg/

التواصل :

د/ أحمد الطيب محمد معوض خليل – الباحث الرئيسى للمشروع

E-mail:  ahmed_al_tayeb@aswu.edu.eg

Tel: 00201099074051

د/ إبراهيم مختار عبدالجواد –  الباحث المساعد للمشروع

E-mail:  ibrahim_mokhtar@aswu.edu.eg

Tel: 00201129797097