ระบบ Sweep Energy Storage System ของ Toyota เป็นความพยายามอันทะเยอทะยานที่จะให้แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าเก่ามีชีวิตใหม่โดยการใช้พลังงานในการดำเนินงานโรงงาน ระบบนี้กำลังทดสอบอยู่ที่โรงงาน Hiroshima ของ Mazda โดยรวบรวมแบตเตอรี่จากแหล่งต่างๆ โดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบทางเคมีหรือสภาพของแบตเตอรี่ และเชื่อมต่อเข้ากับระบบไฟฟ้า แม้ว่าแนวคิดนี้จะฟังดูน่าสนใจในทางทฤษฎี แต่ชุมชนด้านเทคนิคได้ตั้งข้อกังวลอย่างมากเกี่ยวกับความท้าทายในทางปฏิบัติที่เกี่ยวข้อง
ความสัมพันธ์ระหว่างบริษัท Toyota-Mazda
- สัดส่วนการถือหุ้นของ Toyota ใน Mazda : 5% (ผู้ถือหุ้นรายใหญ่ที่สุด)
- ความร่วมมือรวมถึงโรงงานผลิตร่วมกัน
- มีข้อตกลงการแบ่งปันเทคโนโลยี
- โรงงาน Hiroshima ของ Mazda มีระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานความร้อนและพลังงานแสงอาทิตย์ในพื้นที่
 |
|---|
| สิ่งอำนวยความสะดวกทางอุตสาหกรรมที่แสดงให้เห็นความซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับการนำระบบกักเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แล้วมาใช้งาน |
ความซับซ้อนในการจัดการแบตเตอรี่สร้างปัญหาใหญ่ให้วิศวกร
การจัดการแบตเตอรี่ที่มีอายุ องค์ประกอบทางเคมี และระดับการสึกหรอที่แตกต่างกัน เป็นสถานการณ์ฝันร้ายสำหรับวิศวกร ระบบต้องทำงานปรับสมดุลอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ทุกอย่างทำงานพร้อมกัน ซึ่งจะยิ่งอันตรายมากขึ้นเมื่อใช้แบตเตอรี่มือสองเนื่องจากความเสี่ยงจากการเกิดความร้อนที่ควบคุมไม่ได้ ต่างจากแบตเตอรี่ใหม่ที่ทำงานร่วมกันได้อย่างราบรื่น การผสมแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออน นิกเกิล-เมทัล-ไฮไดรด์ และแบตเตอรี่กรด-ตะกั่วเก่า ต้องใช้ซอฟต์แวร์ที่ออกแบบเฉพาะและระบบตรวจสอบที่ซับซ้อนซึ่งสามารถเปลี่ยนเส้นทางพลังงานได้ในเสี้ยววินาที
ความท้าทายจะยิ่งซับซ้อนมากขึ้นเมื่อต้องจัดการกับเซลล์ที่เสียหายภายในแพ็คแบตเตอรี่ เมื่อเซลล์หนึ่งเสียหายในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม วิศวกรมักจะปิดระบบเซลล์ทั้งหมดรอบๆ ส่วนประกอบที่เสียหาย ซึ่งจะลดความจุโดยรวมแต่ยังคงให้ระบบทำงานได้ อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ใช้ได้ดีในทางทฤษฎีมากกว่าในทางปฏิบัติเมื่อต้องจัดการกับโมดูลแบตเตอรี่หลายร้อยตัวจากรถยนต์ที่แตกต่างกัน
ประเภทแบตเตอรี่ที่รองรับโดยระบบ Sweep
- แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออน (จากรถยนต์ไฟฟ้า)
- แบตเตอรี่นิกเกิล เมทัล ไฮไดรด์ (จากรถยนต์ไฮบริด)
- แบตเตอรี่เลด-แอซิด (จากรถยนต์แบบดั้งเดิม)
- ความสามารถในการรองรับเคมีแบบผสมพร้อมการจัดการอัตโนมัติ
 |
|---|
| เครื่องจักรสายการประกอบที่ซับซ้อนสะท้อนถึงความท้าทายทางวิศวกรรมที่เผชิญในการจัดการแบตเตอรี่หลากหลายประเภทในการผลิตยานยนต์ |
ข้อกังวลด้านความปลอดภัยครอบงำการอภิปรายในชุมชน
ความปลอดภัยจากไฟไหม้ได้กลายเป็นประเด็นสำคัญในหมู่ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิค แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แล้วมักประสบปัญหาจากความเสียหายจากน้ำ การกระแทกทางกายภาพ และการเสื่อมสภาพอื่นๆ ที่เพิ่มความเสี่ยงจากไฟไหม้เมื่อเปรียบเทียบกับการติดตั้งแบตเตอรี่ใหม่ ชุมชนแนะนำให้แยกแพ็คแบตเตอรี่แต่ละตัวไว้ในภาชนะเหล็ก แต่วิธีแก้ปัญหานี้กลับมีราคาแพงและใช้พื้นที่ไม่มีประสิทธิภาพ
สำหรับผู้ที่อ่านแบบคร่าวๆ - นี่เป็นระบบสำหรับโรงงาน ไม่ใช่สำหรับรถยนต์! แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าเก่าเหมาะสำหรับการเก็บพลังงาน อัตราส่วนน้ำหนักต่อความจุที่แย่กว่าไม่สำคัญสำหรับแบตเตอรี่ที่วางอยู่บนพื้น
หลักการป้องกันล่วงหน้าจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากไฟไหม้แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นที่ทราบกันดีว่าดับยากเมื่อเริ่มลุกไหม้ วิศวกรต้องออกแบบระบบที่สามารถควบคุมไฟที่อาจเกิดขึ้นและป้องกันไม่ให้ลุกลามไปยังหน่วยแบตเตอรี่ใกล้เคียง ซึ่งต้องมีการจัดระยะห่างอย่างระมัดระวังและอาจต้องมีระบบดับเพลิงอัตโนมัติ
คำถามเกี่ยวกับความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจยังไม่มีคำตอบ
แม้ว่า Toyota และบริษัทพันธมิตร JERA จะประสบความสำเร็จในการบรรลุข้อกำหนดที่น่าประทับใจกับระบบแรกของพวกเขาในปี 2022 - โดยสร้างกำลังการผลิตสูงสุด 485 กิโลวัตต์ และเก็บพลังงานได้ 1,260 กิโลวัตต์-ชั่วโมง - แต่ความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจยังไม่ชัดเจน ความซับซ้อนในการจัดการแบตเตอรี่หลายประเภท การใช้ระบบความปลอดภัย และการบำรุงรักษาโครงสร้างพื้นฐานอาจมีน้ำหนักมากกว่าประโยชน์ของการนำแบตเตอรี่เก่ามาใช้ใหม่
ชุมชนด้านเทคนิคชี้ให้เห็นว่าวิธีการนี้มีความหมายเฉพาะกับการดำเนินงานขนาดใหญ่ที่มีทรัพยากรด้านวิศวกรรมอย่างเพียงพอเท่านั้น บริษัทขนาดเล็กน่าจะพบว่าการซื้อระบบแบตเตอรี่ใหม่ที่มีมาตรฐานจะคุ้มค่ากว่าการจัดการกับความซับซ้อนของแบตเตอรี่รีไซเคิลแบบผสม
ประสิทธิภาพระบบ Toyota-JERA (2022)
- กำลังการผลิตสูงสุด: 485 kW
- การเก็บพลังงาน: 1,260 kWh
- กำลังไฟฟ้าเทียบเท่า: บ้านเรือนมากกว่า 1,200 หลังเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง
- การเชื่อมต่อกริด: เครือข่ายไฟฟ้า Chubu Electric Power
 |
|---|
| ภายในโรงงาน Hiroshima ของ Mazda ที่กำลังทดสอบผลกระทบทางเศรษฐกิจที่เป็นไปได้จากการรีไซเคิลแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าสำหรับการดำเนินงานของโรงงาน |
การใช้งานในอนาคตและความต้องการการมาตรฐาน
แม้จะมีความท้าทายในปัจจุบัน แต่แนวคิดนี้ได้จุดประกายการอภิปรายที่น่าสนใจเกี่ยวกับการออกแบบแบตเตอรี่แบบโมดูลาร์สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าในอนาคต สมาชิกชุมชนบางคนมองเห็นโมดูลแบตเตอรี่มาตรฐานที่สามารถเปลี่ยน อัพเกรด หรือนำไปใช้ใหม่ได้ง่ายตลอดวงจรชีวิต ซึ่งจะต้องมีความร่วมมือทั่วทั้งอุตสาหกรรมในเรื่องขนาด การเชื่อมต่อ และมาตรฐานความปลอดภัย - คล้ายกับที่เรามีขนาดมาตรฐานสำหรับแบตเตอรี่แบบดั้งเดิม
ความสำเร็จของระบบ Toyota ที่โรงงานของ Mazda จะเป็นตัวกำหนดว่าวิธีการนี้จะได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางหรือยังคงเป็นเพียงวิธีแก้ปัญหาเฉพาะสำหรับบริษัทที่มีความเชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมลึกซึ้งและความต้องการในการดำเนินงานเฉพาะ
อ้างอิง: Toyota Is Recycling Old EV Batteries to Help Power Mazda's Production Line