Pe fondul unei cresteri rapide a popularitatii vehiculelor electrice, vom avea parte in curand de un val de baterii folosite, a caror performanta nu mai este suficienta pentru vehiculele care au nevoie de o acceleratie si de o autonomie de incredere. Insa un studiu recent arata ca aceste baterii ar putea avea in continuare o a doua viata, atat utila cat si profitabila, ca solutie de rezerva de stocare pentru instalatiile solare fotovoltaice la scala de retea – un rol mai putin solicitant, in care bateriile folosite de vehicule electrice ar putea functiona pentru mai mult de un deceniu.
Mai multe informatii despre acest subiect cuprinde raportul IDTechEx cu privire la Bateriile pentru Vehicule Electrice Second Life 2020-2030.
Studiul, publicat in Applied Energy, a fost realizat de sase fosti si actuali cercetatori de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT), printre care si cercetatorul doctorand Ian Matthews si profesorul de inginerie mecanica Tonio Buonassissi, seful Laboratorului de Cercetari Fotovoltaice.
Ca studiu de caz, cercetatorii au examinat in detaliu ferma solara la scala de retea din California. Ei au studiat economia catorva scenarii: construirea unei ferme solare de 2.5 megawati; construirea aceleiasi retele alaturi de un alt sistem de stocare cu baterii litiu-ion; si construirea retelei cu o retea de baterii formata din baterii reutilizate de vehicule electrice ajunse la 80% din capacitatea lor originala (un moment in care sunt considerate prea slabe pentru utilizarea constanta a vehiculului).
Cercetatorii au descoperit ca instalarea de baterii noi nu ar oferi un randament net al investitiilor, in timp ce un sistem de baterii folosite de vehicule electrice, gestionat in mod adecvat, ar putea fi o investitie buna si profitabila, in conditiile in care bateriile ar costa mai putin de 60% din pretul lor original.
Si totusi… lucrurile nu sunt atat de simple
Procesul ar putea suna destul de simplu si de direct, iar ocazional el chiar a fost implementat in proiecte de scara mai mica, insa extinderea sa la scara de retea nu este simpla, spune Matthews. “Exista multe probleme la nivel tehnic. Cum evaluezi bateriile atunci cand le scoti de pe masini, pentru a depista daca sunt destul de bune pentru a fi refolosite? Cum pui laolalta baterii de pe masini diferite, intr-un mod in care sa poti fi sigur ca vor functiona impreuna si ca nu vei avea o baterie mai slaba decat celelalte, care va trage in jos performanta intregului sistem?”.
Intrebari inca nelamurite exista si pe partea economica, potrivit lui Matthews: “Suntem siguri ca aceste baterii mai au suficienta valoare incat sa justifice costul scoaterii de pe masini, al colectarii, al verificarii si apoi al reimpachetarii lor intr-o aplicatie noua?”. Pentru cazul luat in discutie, sub incidenta conditiilor locale din California, raspunsul pare sa fie un da hotarat, potrivit concluziilor echipei de cercetare.
Studiul a folosit, de asemenea, un model semiempiric de degradare a bateriei, pentru a prognoza estomparea capacitatii acestor baterii litiu-ion in conditii diferite de functionare, si a descoperit ca bateriile ar putea obtine un maximum de viata si de valoare functionand in cicluri relativ usoare de incarcare si descarcare – fara sa depaseasca vreodata pragul de 65% din capacitatea de incarcare sau sa ajunga la mai putin de 15%. Aceasta descoperire contrazice unele presupuneri anterioare potrivit carora folosirea bateriilor la capacitate maxima ar oferi maximum de valoare.
“Am stat de vorba cu oameni care mi-au spus ca cel mai bun lucru pe care il poti face este sa iti soliciti bateriile la maxim, obtinand astfel si maximum de valoare. Insa daca analizam aceste declaratii, ele nu par efectiv sa aiba vreun sens!” Analiza a aratat clar ca maximizarea duratei de viata a bateriilor ofera cele mai bune venituri.
Cat de mult vor dura bateriile refolosite?
Un factor necunoscut este cat de mult vor putea functiona aceste baterii in mod util in aceasta a doua aplicatie. Studiul a facut o presupunere conservatoare – aceea ca bateriile vor fi scoase din serviciul de backup pentru fermele solare odata ce au ajuns la 70% din capacitatea nominala, scazand astfel de la un procent initial de 80% (punctul in care sunt scoase de pe vehiculele electrice). Insa Matthews este de parere ca si continuarea functionarii pana la o capacitate de 60%, sau chiar mai redusa, s-ar putea dovedi sigura si utila, dar adauga ca va fi nevoie de studii pilot pe termen mai lung pentru a stabili acest aspect. Iar multi producatori de vehicule electrice chiar incep sa faca astfel de studii pilot!
“Este vorba despre o zona intreaga de cercetare in sine, pentru ca o baterie obisnuita are multe cai de degradare. Incercarea de a stabili ce se intampla cand trecem in aceasta faza de degradare mai rapida este o zona de cercetare activa”, explica Matthews.
In parte, degradarea este determinata de modul in care sunt controlate aceste baterii. “Astfel, exista posibilitatea de a adapta algoritmii de control de-a lungul duratei de viata a proiectului, in asa fel incat sa prelungesti durata de viata cat mai mult” mai spune el. Aceasta este o directie pe care echipa o va urma in cercetarea lor inca in derulare. “Suntem de parere ca poate fi o aplicatie excelenta pentru metodele de invatare automata, in incercarea de a intelege care este tipul de metode inteligente si de analize predictive care ajusteaza aceste politici de control de-a lungul duratei de viata a proiectului”.
Cifrele financiare reale ale unui astfel de proiect ar putea varia foarte mult in functie de structurile locale de reglementare, explica el. De pilda, unele reglementari locale permit ca pretul sistemelor de stocare sa fie inclus in costul general al unei surse de energie regenerabila, in scopuri de stabilire a ratei, in timp ce altele nu fac acelasi lucru.
Aspectele financiare ale unor astfel de sisteme vor fi foarte specifice, in functie de zona, insa studiul de caz din California isi propune sa fie un exemplu reprezentativ pentru SUA.
“Multe state incep sa inteleaga cu adevarat beneficiile pe care le poate oferi aceasta forma de stocare”, spune Matthews, adaugand ca ele ar putea oferi o indemnizatie/sprijin care sa includa intr-un fel sau altul bateriile second-life in aceste reglementari, un aspect care ar putea fi favorabil pentru autoritati.
Potrivit lui Matthews, un raport recent al McKinsey Corp, arata ca pe masura ce capacitatea de stocare de rezerva pentru proiectele de energie regenerabila intre acest moment si 2030 creste, bateriile utilizate provenind de la vehicule electrice ar putea raspunde probabil unei jumatati din aceasta cerere. Unele companii din domeniul vehiculelor electrice, printre care si Rivian, infiintata de un fost absolvent al MIT, concep deja pachetele de baterii in asa fel incat aceasta reutilizare pentru o a doua viata sa se faca in cel mai usor mod cu putinta.
Matthews spune ca “ideea pe care a subliniat-o in lucrarea sa a fost aceea ca din punct de vedere tehnic si economic ar putea functiona”. Referitor la urmatorul pas, el spune ca exista o multime de parti care ar trebui sa fie implicate intr-un astfel de demers: “trebuie sa ai producatorul de masini, producatorul de baterii litiu-ion, dezvoltatorul de proiecte solare, oamenii care se ocupa de partea electronica”, explica el. Intentia sa a fost aceea de a spune “Este o varianta care ar trebui analizata serios, pentru ca noi credem ca ar putea functiona in mod real”.
