Los investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge han desarrollado un sistema de control innovador para paquetes de baterías de vehículos eléctricos reutilizados para almacenar electricidad para uso doméstico y están ampliando la tecnología a un gran tamaño, Proyecto a nivel de red eléctrica.

Incluso después de que las baterías hayan llegado al final de su primera vida útil alimentando vehículos eléctricos, o vehículos eléctricos, todavía queda mucho jugo. Es posible que estos paquetes ya no resistan las condiciones extremas de carga y descarga de los vehículos eléctricos, pero aún tienen una vida útil como una opción de bajo costo para el almacenamiento de energía estacionaria, según algunas estimaciones, hasta 10 años más de una segunda vida.

Las baterías reutilizadas son un candidato ideal para el almacenamiento de energía de la red, que es esencial para mantener la demanda y el suministro de energía equilibrados como más renovables, Las fuentes de generación intermitente están instaladas en todo el país. Renovables como la solar, La energía eólica e hidroeléctrica generaron alrededor del 17% de la electricidad en los Estados Unidos en 2018, según la Administración de Información Energética de EE. UU. Se están instalando más fuentes de energía renovable en hogares y negocios.

Pero el costo de los sistemas de almacenamiento de energía in situ que utilizan baterías nuevas sigue siendo bastante alto.

"El desarrollo de nuevas tecnologías para el almacenamiento de energía es esencial para un equilibrio red eléctrica moderna cada vez más dependiente de las energías renovables, energía distribuida, "dijo Imre Gyuk, director de Investigación de Almacenamiento de Energía en la Oficina de Electricidad del DOE. "Este proyecto también apoya una economía circular al reutilizar un producto valioso, minimizando el desperdicio, y asegurando confiabilidad, suministro seguro de electricidad para una economía sólida ".

El potencial de bajo costo, El almacenamiento de energía de la batería reutilizada es enorme. Aproximadamente 1 millón de vehículos eléctricos se encuentran en las carreteras del país actualmente, con la Fundación Edison prediciendo otros 18,7 millones de vehículos eléctricos para el año 2030, o alrededor del 7% del total de vehículos, todo alimentado por paquetes de baterías.

El investigador de ORNL, Michael Starke, ha liderado un proyecto respaldado por el Programa de almacenamiento de energía de OE para crear y mejorar los controles para el almacenamiento de energía de la batería de uso secundario. incluida la implementación y prueba de un sistema de 15 kilovatios en un sitio de residencia de Habitat for Humanity en Carolina del Norte, así como pruebas en una casa de investigación que ORNL mantiene en un vecindario cercano al laboratorio.

Utilizando el software y el hardware de la electrónica de potencia desarrollados por Starke y sus colegas, El sistema de batería de uso secundario está diseñado para reducir a cero las compras de una casa a la empresa de servicios públicos durante los períodos críticos de demanda máxima, cuando el costo de la electricidad está en su nivel más alto. En cambio, la casa utiliza electricidad generada o almacenada a partir de energías renovables in situ.

"El beneficio neto es una factura de electricidad mucho más baja que aprovecha las estructuras de tarifas en tiempo real, "Dijo Starke.

El proceso también libera parte de la demanda del área de servicio de la empresa de servicios públicos durante los períodos pico. ayudando a equilibrar las cargas. "La gran conclusión es la demostración de que el almacenamiento de energía de uso secundario es económicamente viable en estas aplicaciones, "Añadió Starke.

"El uso secundario no es solo tomar baterías de automóvil usadas y arrojarlas a algo. Llegar a un sistema de grado de utilidad es un desafío. Las empresas de servicios públicos quieren algo confiable y eficiente en el que puedan depender durante un período prolongado. Y solo quieren un dispositivo para comunicarse con eso puede administrar un recurso enorme, "Dijo Starke.

El sistema desarrollado por ORNL cuenta con comunicación basada en la nube para permitir el control remoto, un inversor flexible para convertir energía para uso doméstico o transmisión de servicios públicos, y controles para sincronizar el sistema con la red más grande y para garantizar un arranque y apagado seguros. El trabajo se detalla en el documento, "Sistema de almacenamiento de energía residencial (uso secundario) e interfaces electrónicas de potencia de software y hardware modulares, "presentado en el Congreso y Exposición de Conversión de Energía de IEEE este otoño.

Los investigadores de Oak Ridge también han abordado el desafío de integrar baterías de diferentes edades de diferentes fabricantes que tienen diferentes químicas. voltajes y capacidades en un sistema de almacenamiento de energía unificado y eficiente. Los investigadores desarrollaron un método que, en esencia, propone una cantidad deseada de carga o descarga con las baterías, luego responde con su estado y capacidad para cumplir con la solicitud, resultando en un despacho eficiente de recursos.

El trabajo se detalla en el documento, "Arquitectura para el almacenamiento de energía de baterías de múltiples productos químicos a escala de servicios públicos, "también presentado en la conferencia IEEE. La investigación es integral para el futuro de cómo las baterías de vehículos eléctricos pueden reutilizarse en proyectos aún más grandes para respaldar el almacenamiento de la red a nivel de servicios públicos, Dijo Starke.

El almacenamiento de energía a escala de servicios públicos es típicamente de 100 kilovatios o más, siendo óptimos los sistemas de al menos 1 megavatio. Tal proyecto necesitaría múltiples sistemas de baterías de uso secundario.

"Todo esto está detrás de lo que ve la empresa de servicios públicos, ", Dijo Starke." Las empresas de servicios públicos solo quieren un bloque de energía, pero hay muchos subsistemas que tienen que coordinar y controlar estos recursos para hacer un sistema de 1 megavatio ".

Starke y sus colegas en el Grupo de Integración de Sistemas de Energía Eléctrica en ORNL están desarrollando actualmente un sistema de batería de uso secundario de 100 kilovatios para probar aún más sus controles y soluciones de hardware. Será el primer proyecto de este tipo en reutilizar baterías de vehículos eléctricos para un sistema a escala de red, en la escala de un barrio con varias viviendas.