1. Zergatik da funtsezkoa kudeaketa termikoa ibilgailu elektrikoen baterientzat?

Kudeaketa termikoa baterien errendimendua, segurtasuna eta iraunkortasuna bermatzeko oinarrizko zutabeetako bat da, batez ere automozio bezalako aplikazioetan. Zelula elektrokimikoek funtzionatzeko tenperatura-tarte egokia dute, eta tarte horretatik kanpo egoteak —tenperatura gehiegizkoa edo eskasa izanik— degradazio azkarra edo segurtasun-arriskuak eragin ditzake.

Kudeaketa termikorik gabe, bateria gehiegi berotu daiteke karga azkarretan edo potentzia handiko eskarietan, edo gehiegi hoztu ingurune hotzetan, eta horrek autonomia eta eraginkortasun energetikoa kaltetzen ditu. Nolabait, motorraren hozte-sistemaren parekoa da: ondo funtzionatzen duenean ikusezina da, baina huts egiten duenean funtsezkoa bihurtzen da.

2. Nola eragiten dio tenperaturak baterien errendimenduari eta segurtasunari?

Tenperaturak bateriaren ia parametro guztiak baldintzatzen ditu. Gehiegi hozten bada, prozesu elektrokimikoak moteldu egiten dira, barne-erresistentzia handitu eta eskuragarri dagoen edukiera murriztu. Aldiz, gehiegi berotzen bada, erreakzio kaltegarriak sor daitezke, hala nola elektrolitoaren galera, dendriten hazkundea eta baita fuga termikoa edo sute-arriskua ere.

Horregatik, errendimendua baino harago, segurtasunari loturiko alderdi kritikoaz ari gara. Batez ere ibilgailu elektrikoetan, non bateria ziklo intentsuetan eta eskari aldakorretan lan egiten duen, oso garrantzitsua da zelula guztietan tenperatura egonkor eta uniformea mantentzea, hutsegite lokalizatuak saihestu eta sistema osoaren bizitza erabilgarria luzatzeko.

3. Zein dira etorkizuneko erronkak kudeaketa termikoaren arloan, mugikortasun elektrikoaren testuinguruan?

Erronka nagusietako bat da kudeaketa termikorako soluzio trinkoagoak, energetikoki eraginkorragoak eta egokigarriagoak diseinatzea. Ibilgailu elektrikoek gero eta energia-dentsitate handiagoa eta prestazio hobeak dituzten heinean, hozte-sistemek garatu egin behar dute horrekin batera, espazioa edo pisua handitu gabe.

Gainera, elektrifikazioa ez da klima epelera mugatzen. Bateriek berdin funtzionatu behar dute bai Eskandinavian, bai Espainiako hegoaldean. Horretarako, muturreko baldintzetan ere sistemaren osotasuna arriskuan jarri gabe erantzuten duten estrategiak behar dira. Horregatik, ikerketa gaur egun ez da beroa nola xahutu aztertzen soilik, baizik eta nola berreskuratu edo modu aktiboan kudeatu, material berriak, isolamendu-teknikak eta kontrol termikorako estrategia adimendunak integratuz.

4. Zer rola dute modelo surrogatuek kudeaketa termikoaren sistemak hobetzeko?

Modelo surrogatuek edo ordena murriztuko modeleek (ROM), batez ere machine learning teknikekin sortutakoek, bateria-sistemen diseinu termikoan eta optimizazioan iraultza ekarri dute. Simulazio tradizionalek —askotan oso konputazio-astunak eta motelak izanik— ez bezala, ROMek jokabide termiko eta elektrikoa zehaztasun handiz eta denbora askoz laburragoan iragartzea ahalbidetzen dute.

Modelo hauek simulazio edo esperimentu bidezko datuetan oinarrituta entrenatzen dira, eta aldagaien arteko erlazio ez-lineal konplexuak jasotzeko gai dira. Horrela, karga-profil jakin batek zelula bat nola berotuko duen aurresan daiteke, gune kritikoak identifikatu edo hozte-sistema baten eraginkortasuna ebaluatu hainbat agertokitan. Horrek diseinu iterazio azkarrago eta zehatzagoak egitea ahalbidetzen du, eta erabaki informatuak hartzea garapenaren hasierako faseetan.

5. Zer aurrerapen egin ditu CIC energiGUNEk bateria-diseinu termikoan modelo surrogatuen bidez?

CIC energiGUNEn ROM elektrotermikoak garatzen ari gara, zelulen portaera baldintza errealetan erreproduzitzen dutenak, eta kalkulu-abiadura ehunka aldiz azkarrago dutenak eredu osoekin alderatuta. Eredu horiek zehaztasun handiko 3D simulazioetatik eta esperimentu kontrolatuetatik eratorritako datuekin entrenatu dira.

Horrela, segundo gutxitan ebaluatu daiteke diseinu edo kontrol-estrategia baten errendimendu termikoa, eta horrek erraztu egiten du erabakiak hartzea diseinu kontzeptual edo balidazio birtualeko faseetan. Gainera, baliabide konputazional gutxi behar dutenez, ezin hobeak dira optimizazio-plataformetan, kontrol prediktiborako algoritmoetan edo hardware-in-the-loop (HiL) sistemetarako denbora errealeko simulazio-inguruneetan integratzeko. Azken finean, simulazio aurreratua industria-beharren erritmoari egokitzen ari gara.

6. Nola lagundu dezake CIC energiGUNEk industriari baterien kudeaketa termikoa hobetzeko?

Gure simulazio- eta balidazio-gaitasun termikoei esker, baterien, ibilgailuen edo biltegiratze-sistemen fabrikatzaileen benetako beharretara egokitutako soluzioak eskain ditzakegu. Kontzeptu-fasetatik hasita —pack termikoki eraginkorrak diseinatzen lagunduz—, dagoeneko erabileran dauden sistemak optimizatzeraino, simulazio aurreratuak eta laborategiko saiakerak erabiliz.

Halaber, beroa berreskuratzeko estrategietan eta muturreko baldintzetako errendimendu-analisietan ere lan egiten dugu, eta horri esker aurreratu ditzakegu, askotan oso fase aurreratuetan soilik antzematen diren arazoak. Gure helburua da balioa ematea soluzio sendo, balidatu eta gaur egungo energia eta mugikortasun sektorearen erronkei egokituarekin.