Lukratywność wykorzystania zużytych akumulatorów z pojazdów elektrycznych

Magazyn Applied Energy opublikował badania przeprowadzone przez sześciu byłych i obecnych naukowców MIT.

Badania zostały oparte na hipotetycznym przypadku farmy fotowoltaicznej w skali sieci w Kalifornii. Główny cel przeprowadzonych prac badawczych sprowadzał się do analizy ekonomicznej różnych scenariuszy. Pierwszym z nich była budowa elektrowni słonecznej o mocy 2,5 MW bez systemu magazynowania energii. Drugi wariant zakładał taką samą elektrownię, jak w pierwszym przypadku, udoskonaloną o zespół nowych baterii litowo – jonowych. Ostatni układ został wyposażony z kolei w zestaw zużytych akumulatorów z EV (z ang. electric vehicle), których pojemność spadła do 80% w stosunku do pierwotnej pojemności.

Badacze doszli do wniosku, że instalacja z zespołem nowych zasobników energii nie przyniesie rozsądnego, oczekiwanego zwrotu inwestycji. Natomiast właściwie zarządzany system wysłużonych akumulatorów EV może stanowić opłacalną alternatywę. Warunkiem rentowności takiego projektu jest to, aby koszt używanego akumulatora nie przekraczał 60% początkowej ceny.

Pozornie łatwe

Przedstawione powyżej rozwiązanie wydaje się całkiem proste i rzeczywiście nie raz już było wdrażane w rzeczywistych projektach. Należy jednak dodać, że były to mniejsze przedsięwzięcia. Problem pojawia się, gdy mowa o zastosowaniu w skali sieci. Mathews wyjaśnia, że największe trudności występują z technicznego punktu widzenia. Pierwszą komplikacją jest ocena akumulatora, który chcemy ponownie użyć. Mianowicie, jak sprawdzić czy ogniwo wyjęte z samochodu jest wystarczająco dobre, aby dać mu drugie życie?

Ponadto, w jaki sposób upakować akumulatory pochodzące z różnych samochodów, żeby stworzyć zespół dobrze ze sobą współpracujących ogniw? Może się okazać, że nieprawidłowe połączenie kilku baterii da efekt znacznie gorszy niż pojedyncza bateria, co obniży wydajność całego systemu.

Wiele pytań rodzi też spojrzenie ekonomiczne. Przede wszystkim trudność sprawia dokładne określenie stanu technicznego, a konkretnie odniesienie go do czasu jaki będzie mógł jeszcze służyć. Wiąże się to z problemem oszacowania czy inwestycja, wymagająca wyjęcia akumulatora z samochodu, odbioru go, przeglądu oraz upakowania do nowego magazynu, jest warta kosztów poniesionych w całym procesie.

Zespół badaczy z MIT twierdzi, że dla modelowanego przypadku, w lokalnych warunkach Kalifornii, odpowiedź na obawy i przewidywane problemy jest jednoznaczna. Podczas badań wykorzystano półempiryczny model degradacji baterii. Działał on na podstawie zmierzonych danych i pozwalał przewidzieć proces znikania pojemności akumulatorów litowo – jonowych w różnych warunkach pracy. Stwierdzono, że zasobniki energii mogą osiągnąć maksymalne czasy życia oraz parametry, pracująć w stosnkowo łagodnych cyklach ładowania i rozładowywania. Oznacza to, że nie powinny one przekraczać 65% pełnego naładowania, a także nie spadać poniżej 15%. Odkrycie to podważa niektóre wcześniejsze założenia, że ​​ maksymalne wykorzystanie akumulatorów zapewni największą efektywność i najlepsze parametry. Z przeprowadzonej analizy jasno wynika, że tak powinna wyglądać maksymalizacja żywotności akumulatorów, co przyniesie oczekiwany zwrot inwestycji.

Jak długo akumulatory będą służyć w swoim drugim życiu?

Jedną z wielu niewiadomych pozostaje czas, przez jaki akumulatory będą nadal sprawnie działać w ponownym zastosowaniu. W badaniach przyjęto założenie, że zostaną one wycofane z użycia, gdy ich pojemność znamionowa z początkowych 80% spadnie do 70%.

Naukowcy twierdzą, że akumulator może kontynuować swoją pracę do poziomu 60% pojemności, a nawet mniejszej, a przy tym będzie bezpieczny i nadal opłacalny. Podkreśla jednak, że w tej kwestii konieczne jest przeprowadzenie długoterminowych badań pilotażowych. Wielu producentów pojazdów elektrycznych rozpoczęło już działania w tym kierunku.

Obszar badań dotyczący zachowania się magazynów energii i ich sposobów na degradację jest działem bardzo aktywnym. Nie jest to łatwe zagadnienie, ponieważ typowy akumulator może obrać wiele ścieżek i sposobów na to jak ulec zniszczeniu. Wiele tajemnic nadal skrywa faza, w której systemy zaczynają coraz szybciej degradować.

Co przyniesie przyszłość?

W obecnym czasie popyt na różnego typu magazyny energii znacząco rośnie, w związku z dużą ilością projektów wykorzystujących energię odnawialną.

Eksperci podają, że akumulatory EV drugiego zastosowania mogłyby potencjalnie pokryć połowę zapotrzebowania. Istnieją już firmy, które projektują swoje zestawy akumulatorów, aby ułatwić sobie i innym producentom pojazdów elektrycznych wycofanie produktów z eksploatacji. Przykładem może być amerykańska firma Rivian.

Z technicznego i ekonomicznego punktu widzenia przedstawiona propozycja ma predyspozycje do tego, aby być opłacalną a także proekologiczną, co potwierdzają przeprowadzone badania. Następny krok należy do interesariuszy, którzy powinni czuć się zachęceni zaprezentowanymi wynikami analiz. Potrzeba m.in. producentów EV, producentów akumulatorów litowo – jonowych, inwestorów projektów fotowoltaicznych oraz ludzi zajmujących się elektroniką w energetyce. Należy czekać, aż wszystkie wymienione grupy dojdą do wniosku, że warto zaangażować się w tego typu inicjatywę i połączą siły w celu stworzenia magazynów energii z zużytych akumulatorów EV.

Opracowano na podstawie solardaily.com

Redakcja GLOBEnergia