Un estudio del MIT demuestra que las baterías de los vehículos eléctricos podrían tener una segunda vida útil y rentable como almacenamiento de respaldo para instalaciones fotovoltaicas solares a escala de red, donde podrían funcionar durante más de una década con esta función menos exigente.
A medida que los vehículos eléctricos ganan posiciones en todo el mundo, pronto llegará el momento en que habrá un gran número de baterías usadas cuyo rendimiento ya no es suficiente para los vehículos que necesitan una aceleración y autonomía concreta. Pero un nuevo estudio muestra que estas baterías aún podrían tener una segunda vida útil y rentable como almacenamiento de respaldo para instalaciones fotovoltaicas solares a escala de red, donde podrían funcionar durante más de una década con esta función que resulta menos exigente.
El estudio, publicado en la revista Applied Energy, fue realizado por seis investigadores que forman parte o han sido parte del equipo del MIT, entre los que se encuentran Ian Mathews y el profesor de ingeniería mecánica Tonio Buonassisi, jefe del Laboratorio de Investigación de Fotovoltaica.
Para realizar el estudio, los investigadores plantearon varios escenarios en una instalación modelo en California. Construir una granja solar de 2.5 megavatios; construir la misma instalación junto con un sistema de almacenamiento de batería nuevas de iones de litio; y construir la instalación con un conjunto de baterías de vehículos eléctricos reutilizadas que habían disminuido al 80 por ciento de su capacidad original, el punto en el que se considerarían demasiado débiles para el uso continuado del vehículo.
Descubrieron que la instalación con las nuevas baterías no proporcionaría un retorno neto razonable de la inversión, pero que un sistema administrado adecuadamente de baterías de vehículos eléctricos usadas, podría ser una inversión buena y rentable siempre que las baterías cuesten menos del 60 por ciento de su precio original.
No tan fácil
El proceso puede parecer sencillo, y ocasionalmente se ha implementado en proyectos de menor escala, pero ampliar eso a escala no es simple, explica Mathews. “Hay muchos problemas a nivel técnico. ¿Cómo revisa las baterías cuando las saca del automóvil para asegurarse de que sean lo suficientemente buenas como para reutilizarlas? ¿Cómo conectar las baterías de diferentes modelos de automóviles de manera que funciones bien, y no tendrá una batería que sea mucho más pobre que las otras y disminuya el rendimiento del sistema?
En el aspecto económico, dice, también hay preguntas: “¿Estamos seguros de que hay suficiente valor en estas baterías para justificar el costo de sacarlas de los automóviles, recogerlas, revisarlas y reempaquetarlas en su nuevo uso? » Para el caso recreado en las condiciones locales de California, la respuesta parece ser un sí rotundo, comentó el equipo.
El estudio utilizó un modelo semiempírico de degradación de la batería, utilizando datos medidos, para predecir la caída de la capacidad en estas baterías de iones de litio en diferentes condiciones de funcionamiento, y se descubrió que las baterías podrían alcanzar la vida útil y el valor máximos al operar en ciclos de carga y descarga relativamente suaves – nunca va por encima del 65 por ciento de la carga completa o por debajo del 15 por ciento. Este hallazgo desafía algunos supuestos anteriores de que hacer funcionar las baterías a la capacidad máxima inicialmente proporcionaría el mayor valor.
¿Cuánto durarán?
Un factor desconocido es cuánto tiempo las baterías pueden seguir funcionando de manera útil en esta segunda aplicación. El estudio planteó un supuesto conservador, planteando que las baterías serían retiradas de su servicio de apoyo de la granja solar después de haber disminuido al 70 por ciento de su capacidad nominal, desde su 80 por ciento inicial (el punto en que se retiraron del uso de vehículo). Pero puede ser, dice Mathews, que continuar operando hasta el 60 por ciento de su capacidad o incluso menos podría ser seguro y válido, aunque se requerirán estudios piloto a más largo plazo para determinar esa situación. Muchos fabricantes de vehículos eléctricos ya han comenzando a hacer estudios piloto.
Además, el valor real de cada instalación podría variar ampliamente dependiendo de las estructuras locales de regulación y fijación de tarifas. Por ejemplo, algunas normas locales permiten que el costo de los sistemas de almacenamiento se incluya en el costo total de un nuevo suministro de energía renovable, para fines de fijación de tarifas, y otros no. La economía de tales sistemas será muy específica del sitio, pero el estudio de caso de California pretende ser un ejemplo ilustrativo para Estados Unidos.
«Muchos estados realmente están empezando a ver el beneficio que puede proporcionar el almacenamiento», dice Mathews. “Y esto solo muestra que deberían tener una asignación que de alguna manera incorpore baterías de segunda vida en esas regulaciones. Eso podría ser favorable en el momento de plantear este tipo de instalaciones».
Un informe reciente de McKinsey Corp. muestra que a medida que la demanda de almacenamiento de respaldo para proyectos de energía renovable crezca de aquí a 2030, las baterías usadas de vehículos podrían satisfacer la mitad de esa demanda, dice Mathews. Algunas compañías de vehículos eléctricos, como Rivian , fundada por un alumno del MIT, ya están diseñando sus paquetes de baterías específicamente para hacer que esta reutilización al final de su vida útil sea lo más fácil posible.
La intención de Mathews con este proyecto es demostrar que tanto técnicamente como económicamente puede funcionar. Para el siguiente paso hay muchas partes interesadas que deberían involucrarse. Es necesario la participación de un fabricante de vehículos eléctricos, su proveedor de baterías de iones de litio, un desarrollador de proyectos solares, un equipo de electrónica de potencia. La intención es llamar la atención y animar a cualquier organización que esté interesada en trabajar en esta línea, porque puede funcionar.
El equipo de estudio incluyó a Bolum Xu y Wei He, la estudiante de MBA Vanessa Barreto y el científico investigador Ian Marius Peters. El trabajo fue apoyado por el programa de investigación Horizon 2020 de la Unión Europea, el DoE-NSF ERF para Quantum Sustainable Solar Technologies (QESST) y la Fundación Nacional de Investigación de Singapur a través de la Alianza Singapur-MIT para Investigación y Tecnología (SMART).
Fuente | MIT
