Het testbankproject voor energieopslag van de Council for Scientific and Industrial Research (CSIR) kwam tot stand in het kader van het Energy Storage Partnership van de Wereldbank, een belangrijk programma ter bevordering van energieopslag in ontwikkelingslanden. Het zal bestaan uit een batterijtestbank in de open lucht die gericht is op het testen/integreren op systeemniveau en een batterijproefbank in de open lucht die gericht is op het testen van batterijmodules/pakketten.
De indoor batterij testbank is opgezet in een samenwerking tussen CSIR en VITO. De Vlaamse regering heeft de testbank voor indoor batterijen ondersteund door de financiering van de projectactiviteiten, door opleiding en capaciteitsopbouw en de vereiste testinfrastructuur. In mei van dit jaar wordt de testbank volledig operationeel om de Zuid-Afrikaanse belanghebbenden in de hele waardeketen van batterijen, van fabrikanten tot eindgebruikers, te ondersteunen.
"CSIR en VITO zijn in december 2020 een partnerschap aangegaan om een testbank op te zetten in Zuid-Afrika en heeft als doel om ondersteuning en begeleiding te bieden aan bedrijven in de lokale batterijwaardeketen," vertelt CSIR energy storage testbed supervisor Renesh Thakoordeen aan Engineering News.
VITO heeft de belangrijkste apparatuur aangeschaft voor de indoor testbank, die bestaat uit een Chroma batterijtester, een Weiss klimaatkamer en andere test- en meetapparatuur.
Het initiatief voorziet in een goed verpakt aanbod op maat dat momenteel wordt geëxploiteerd door internationale bedrijven die assemblagefabrieken in Zuid-Afrika willen oprichten. Deze fabrieken vereisen strenge batterijtests, zoals blijkt uit het aantal verzoeken van de industrie om medewerking.
De Zuid-Afrikaanse industrie heeft nood aan hoogwaardige lokale test- en certificeringsfaciliteiten voor lithium-ionbatterijen. De industrie en de consumenten worden niet beschermd tegen ondermaatse technologieën, zowel door invoer als door lokale assemblagelijnen.
Het testbanklaboratorium en het personeel van het CSIR bevatten een waardepropositie die dergelijke normen en ondersteuning kan ontwikkelen door het testen van de prestaties en kennis van batterijen van hoge kwaliteit. De testbankfaciliteit zal prestatie- en betrouwbaarheidstests omvatten; levensduur van de batterij; opslagcapaciteit; levensduur van de cyclus; ontladingsdiepte; verificatie en validatie; services voor oude batterijen; aftermarket-diensten voor batterijen; en postmortale analyse, die deel uitmaakt van de analyse van de achterliggende oorzaken.
Tot de verwachte doelmarkten behoren stationaire batterijen (van nutsbedrijven tot woningen), microgrids, elektrische mobiliteit (van lichte tot zware voertuigen), de medische industrie (pacemakers, gehoorapparaten enz.), de landbouw en wegenwerken.
De testbankfaciliteit zal het South African Bureau of Standards (SABS) helpen bij het opstellen van een norm voor lithium-ionbatterijen, aangezien voor deze batterijen geen uitgebreide reeks normen bestaat.
In de literatuur in Zuid-Afrika zijn loodzuur-batterijen uitgebreid behandeld, maar er is een lacune als het gaat om lithium-ion-batterijen.
Normen voor batterijen, levensduur, capaciteit en ontlading zijn vooral van cruciaal belang voor de aftermarket van batterijen. Het testen van aftermarket-batterijen is van groot belang voor het terugdringen van verspilling door hergebruik en recycling. Gebruikte en afgedankte batterijen voor elektrische voertuigen (EV) zijn nog steeds geschikt voor minder veeleisende toepassingen, zoals noodstroomvoorziening, netwerkondersteuning of opslag in woningen in combinatie met zonne-energie op het dak.
Een EV bestaat uit vele 18650-batterijen - dat zijn lithium-ion-cellen van 18 mm x 65 mm - en defecte cellen worden meestal weggegooid. De testbank zal deze defecte batterijen opnieuw gebruiken voor elektrische fietsen; er is echter meer onderzoek nodig.
Climate Chamber
De klimaatkamer van de faciliteit zal waardevolle gegevens opleveren over de veilige werkingszone van een batterij die wordt gebruikt in een ruw klimaat en bij hoge temperaturen die de optimale prestaties beïnvloeden.
De strenge temperaturen in de Noordkaap kunnen bijvoorbeeld gevolgen hebben voor mijnmachines en voertuigen. Deze testbankfaciliteit zal waardevolle gegevens opleveren over de batterijen waarop deze machines draaien, zodat de mijn de levensduur van de batterijen kan verlengen en een veilige werkingszone kan instellen.
Zodra de batterij het einde van zijn levensduur heeft bereikt, kan hij opnieuw worden getest om te bepalen of hij geschikt is voor andere toepassingen, of hij kan worden gerecycleerd.
Het CSIR ziet de testbank als een "springplank" voor de intermitterende uitdaging van hernieuwbare energie. Nu de belasting steeds vaker wegvalt, wenden veel bedrijven en huiseigenaren zich tot zonne-energie en batterijen in een poging hun afhankelijkheid van het net te verminderen. Vermindering van de afhankelijkheid van netbelasting en diesel hangt echter af van de mate waarin consumenten batterijen gaan gebruiken.
Grootschalige energieopslagsystemen in batterijen kunnen snel worden vervaardigd en ingezet, waardoor batterijen een betrouwbare bijdrage kunnen leveren aan de crisis in de elektriciteitsvoorziening. De batterijen moeten echter altijd worden opgeladen en kunnen niet volledig worden losgekoppeld van het net of een hernieuwbare energiebron.
Batterijen zijn ook nuttig voor de toegang tot energie in plattelandsgebieden. Transmissielijnen in afgelegen gebieden zijn duur, dus een eenvoudigere en goedkopere optie zou kunnen zijn om een microgrid met zonnepanelen op te zetten voor plattelandsgebieden, waarvoor batterijen nodig zijn.
De testbankfaciliteit zal nuttig zijn om het belastingsprofiel van deze gebieden te bepalen, aangezien hun ligging in valleien of op grotere hoogte een ander belastingsprofiel vereist. De testbank zal gegevens van onschatbare waarde opleveren voor het oplossen van deze behoeften.
De testbank voor energieopslag wordt in twee fasen gecoördineerd, waarbij fase 1 gericht is op de testbank binnen, terwijl de testbank buiten voor fase 2 is gepland.
De outdoor testbank is bedoeld om grotere batterijen op utiliteitsschaal te testen en de industrie een platform te bieden voor het testen van nieuwe batterijtechnologieën, zoals vanadium redox flow batterijen, die veelbelovend lijken.
Andere uitgangsmogelijkheden zijn het testen van omvormers, brandbeveiliging, rondetijdsefficiëntie en recycling.
Bedrijven en KMO's worden aangemoedigd om met het CSIR samen te werken en hun onderzoeks- en ontwikkelingsaanbod op het gebied van batterijopslag en batterijonderzoek te verkennen.
Bron: advertorial Engineering News & Mining Weekly (24 feb 2023)
