Cloud-basierte KI-Technologie für sicherere und langlebigere Batterien entwickelt

Zusammenarbeit zwischen der Nanyang Technological University und Durapower

17.11.2023

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Wissenschaftler der Nanyang Technological University, Singapur (NTU Singapur) und der Durapower Technology Singapore Pte Ltd haben eine cloudbasierte Technologie entwickelt, die die Lebensdauer und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien erheblich verbessern kann.

Da sich der weltweite Wandel hin zu erneuerbaren Energien und Elektrofahrzeugen beschleunigt, ist die Nachfrage nach effizienten, sicheren und nachhaltigen Batterien zu einem dringenden Anliegen geworden. Auch die Nachfrage nach Energiespeichersystemen für Rechenzentren ist mit der Zunahme des Cloud-Computing gestiegen.

Mit Hilfe des Internets der Dinge (IoT) und der künstlichen Intelligenz (KI) kann diese neue Lösung Unternehmen und Rechenzentren dabei helfen, die mit Lithium-Ionen-Batterien verbundenen Risiken zu verringern, einschließlich der potenziellen Brandgefahr, insbesondere in heißen und feuchten Klimazonen wie Singapur.

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Das von NTU-Assistenzprofessor Hung Dinh Nguyen und Durapower-CEO Kelvin Lim geleitete Forschungsprojekt wird von der Energiemarktbehörde (EMA) und der Nationalen Forschungsstiftung Singapur (NRF) im Rahmen des Plans für Forschung, Innovation und Unternehmen (RIE) 2020 unterstützt.

In den letzten vier Jahren hat das gemeinsame Team ein Brand- und Explosionsmanagementsystem (FXMS) entwickelt, das die Technologie des digitalen Zwillings nutzt - bei der eine virtuelle Nachbildung einer realen Batterie erstellt wird, die die reale Batterie widerspiegelt - und eine hochpräzise Echtzeitüberwachung sowie Vorhersagen über den Zustand der Batterie bis zu fünf Jahren ermöglicht.

Das FXMS kann regelmäßig überwachen, welcher Batteriesatz wahrscheinlich ausfällt, und mit einer Genauigkeit von bis zu 95 Prozent vorhersagen, wann der richtige Zeitpunkt für einen Austausch gekommen ist - und das bis zu sechs Monate in der Zukunft. Derzeit wird das System in einer Energiespeicherlösung in Containergröße auf dem NTU Smart Campus getestet.

Das Team schätzt, dass ihre zum Patent angemeldete Technologie dazu beitragen kann, die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien um mehr als 50 Prozent zu verlängern und die Kohlenstoffemissionen durch die Verringerung des Batterieabfalls erheblich zu reduzieren, da für die Herstellung von Batterien viele Ressourcen und Energie benötigt werden.

Prof. Hung Dinh Nguyen, Cluster-Direktor für die Integration erneuerbarer Energien und Mikronetze am Energieforschungsinstitut der NTU (ERI@N), erklärte: "Unser Hauptziel ist es, die Sicherheit und Effizienz von großen Energiespeichersystemen und Elektrofahrzeugen zu verbessern, da eine einzige defekte Zelle einen chemischen Brand auslösen kann, der nur schwer zu löschen ist. Da unsere Technologie cloudbasiert ist, ist sie skalierbar und kann leicht für Unterhaltungselektronik wie Mobilitätsgeräte, Laptops und Mobiltelefone angepasst werden, was dazu beiträgt, dass die Batterien länger halten und langfristig den Elektronikmüll und den CO2-Fußabdruck reduzieren.

Der Vorstandsvorsitzende der Durapower Group, Kelvin Lim, kommentierte: "Mit dem globalen Mandat für Nachhaltigkeit, intelligente Mobilität und eine kohlenstoffneutrale Zukunft sehen wir eine weit verbreitete Annahme von Energiespeichersystemen und die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen. Die Entwicklung einer anpassbaren Softwareplattform wie FXMS fördert die Bemühungen um eine robuste und umfassende digitale Infrastruktur, die auf maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz basiert, um die immer komplexer werdende Batterie- und Energienutzung auf dem EV-Markt zu erfassen. Die Ergebnisse dieser gemeinsamen Initiative mit der EMA, der NTU und Durapower zu FXMS werden bessere Entscheidungen auf der Grundlage von Daten und Analysen ermöglichen und eine optimale Gesundheit, Leistung und Langlebigkeit der Batterien unterstützen."

Professor Lam Khin Yong, Vizepräsident (Industrie) der NTU, sagte, die Zusammenarbeit zwischen NTU und Durapower zeige, wie neue Technologien in der grünen Wirtschaft durch eine starke Partnerschaft zwischen Wissenschaft und Industrie, die von der Regierung Singapurs unterstützt wird, vorangetrieben werden können.

"Die NTU kann auf eine lange Erfolgsgeschichte in der engen Zusammenarbeit mit führenden Industrieunternehmen zurückblicken, um Innovationen zu entwickeln, die die wichtigsten Herausforderungen in ihrem Sektor bewältigen können. Durch die Kombination unseres umfassenden Fachwissens in Bereichen wie Nachhaltigkeit, Batterietechnologie und Deep Tech wie IoT und KI mit dem Branchenwissen und der Erfahrung von Durapower können wir Innovationen schneller vorantreiben und die Wettbewerbsfähigkeit unserer lokalen KMU in schnell wachsenden Branchen wie EVs und Energiespeichersystemen weltweit stärken."

Digitale Zwillinge, d. h. virtuelle Nachbildungen von Einrichtungen oder Objekten in der realen Welt, sind eine entscheidende Entwicklung in der Infokomm-Branche, da sie durch KI-Empfehlungen eine effektivere und sicherere Entscheidungsfindung ermöglichen. Dies ist auch ein Forschungsbereich, der im Rahmen der Anfang des Jahres gestarteten Initiative Innovation und Unternehmertum des NTU-Strategieplans 2025 stark gefördert wird.

Bei großen Batteriespeichersystemen, wie sie für Netze für erneuerbare Energien oder Rechenzentren verwendet werden, ermöglicht der digitale Zwilling die direkte Verwaltung der Batterien, z. B. die Umleitung der elektrischen Last, um die Lebensdauer schwächerer Batterien zu verlängern, oder die vorübergehende Unterbrechung der Nutzung eines Batteriesatzes, bis dieser ersetzt werden kann.

Wenn Batteriesätze altern, z. B. in Elektrofahrzeugen, werden sie üblicherweise für Second-Life-Anwendungen wie die Energiespeicherung verwendet und schließlich zu neuen Lithium-Ionen-Batterien recycelt. Das ERI@N entwickelt derzeit Lösungen für alle Aspekte der Batteriespeicherung, von Batteriemanagementsystemen bis hin zur Herstellung von Batterien.

In Zukunft wird das NTU-Team eng mit Durapower zusammenarbeiten, um deren Lösung in größeren Rechenzentren zu testen und sie für verschiedene Anwendungen und Batteriesysteme anzupassen.

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

https://www.chemie.de/news/1182049/cloud-basierte-ki-technologie-fuer-sicherere-und-langlebigere-batterien-entwickelt.html