Pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge desenvolveram um sistema de controle inovador para baterias reutilizadas de veículos elétricos para armazenar eletricidade para uso doméstico e estão ampliando a tecnologia para um grande, projeto de nível de rede elétrica.

Mesmo depois que as baterias atingiram o fim de sua primeira vida útil alimentando veículos elétricos, ou EVs, ainda há muito suco sobrando. Esses pacotes podem não ser mais capazes de resistir às condições extremas de carga e descarga para EVs, mas eles ainda têm vida útil como uma opção de baixo custo para armazenamento de energia estacionária - por algumas estimativas, até mais 10 anos de uma segunda vida.

As baterias reaproveitadas são candidatas ideais para armazenamento de energia da rede, que é essencial para manter a demanda e o fornecimento de energia equilibrados como mais renováveis, fontes de geração intermitentes estão instaladas em todo o país. Energias renováveis, como a solar, eólica e hidrelétrica geraram cerca de 17% da eletricidade nos Estados Unidos em 2018, de acordo com a Administração de Informações de Energia dos EUA. Mais fontes de energia renováveis ​​estão sendo instaladas em residências e empresas.

Mas o custo dos sistemas de armazenamento de energia no local usando baterias novas ainda é bastante alto.

"O desenvolvimento de novas tecnologias para armazenamento de energia é essencial para um sistema bem equilibrado, rede elétrica moderna cada vez mais dependente de fontes renováveis, energia distribuída, "disse Imre Gyuk, diretor de Pesquisa de Armazenamento de Energia no Escritório de Eletricidade do DOE. "Este projeto também apóia uma economia circular, reutilizando uma mercadoria valiosa, minimizando o desperdício, e garantindo confiável, entrega segura de eletricidade para uma economia robusta. "

O potencial de baixo custo, o armazenamento de energia da bateria reaproveitada é enorme. Cerca de 1 milhão de EVs estão nas estradas do país atualmente, com a Edison Foundation prevendo outros 18,7 milhões de EVs até o ano de 2030, ou cerca de 7% do total de veículos, todos alimentados por baterias.

O pesquisador do ORNL Michael Starke tem liderado um projeto apoiado pelo Programa de Armazenamento de Energia da OE para criar e aprimorar controles para armazenamento de energia de bateria de uso secundário, incluindo a implantação e teste de um sistema de 15 quilowatts em uma casa da Habitat for Humanity na Carolina do Norte, bem como testes em uma casa de pesquisa que o ORNL mantém em um bairro próximo ao laboratório.

Usando o software e o hardware de eletrônica de potência desenvolvido por Starke e seus colegas, o sistema de bateria de uso secundário é projetado para reduzir as compras de uma casa da concessionária a zero durante os períodos críticos de pico de demanda, quando o custo da eletricidade está no seu nível mais alto. Em vez disso, a casa usa eletricidade gerada ou armazenada a partir de fontes renováveis ​​no local.

"O benefício líquido é uma conta de eletricidade muito mais baixa, aproveitando as estruturas de taxas em tempo real, "Starke disse.

O processo também libera parte da demanda da área de serviço da concessionária durante os períodos de pico, ajudando a equilibrar as cargas. "A grande conclusão é mostrar que o armazenamento de energia de uso secundário é economicamente viável nessas aplicações, "Starke acrescentou.

"O uso secundário não é apenas pegar baterias de carros usadas e jogá-las em algo. Chegar a um sistema de nível de utilidade é um desafio. As concessionárias querem algo confiável e eficiente com o qual possam depender por um longo período. E eles querem apenas um dispositivo para comunicar com o que pode gerenciar um grande recurso, "Starke disse.

O sistema desenvolvido por ORNL apresenta comunicação baseada em nuvem para permitir o controle remoto, um inversor flexível para converter energia para uso doméstico ou transmissão de serviços públicos, e controles para sincronizar o sistema com a rede maior e para garantir inicialização e desligamento seguros. O trabalho é detalhado no jornal, "Sistema de armazenamento de energia residencial (uso secundário) e software modular e interfaces eletrônicas de energia de hardware, "apresentado no IEEE Energy Conversion Congress and Exposition neste outono.

Os pesquisadores de Oak Ridge também enfrentaram o desafio de integrar baterias de diferentes idades de diferentes fabricantes que possuem diferentes produtos químicos, tensões e capacidades em um sistema de armazenamento de energia unificado e eficiente. Os pesquisadores desenvolveram um método que, em essência, propõe uma quantidade desejada de carga ou descarga com as baterias, em seguida, responde com seu status e capacidade de atender à solicitação, resultando em despacho eficiente de recursos.

O trabalho é detalhado no jornal, "Arquitetura para armazenamento de energia de bateria multiquímica em escala de utilidade, "também apresentado na conferência IEEE. A pesquisa é parte integrante do futuro de como as baterias EV podem ser reaproveitadas em projetos ainda maiores para apoiar o armazenamento da rede de nível de utilidade, Starke disse.

O armazenamento de energia em escala de serviço público é normalmente de 100 quilowatts ou mais, com sistemas de pelo menos 1 megawatt sendo ideais. Tal projeto precisaria de vários sistemas de bateria de uso secundário.

"Isso está por trás do que o utilitário vê, "Starke disse." As concessionárias só querem um bloco de energia, mas há muitos subsistemas que precisam coordenar e controlar esses recursos para fazer um sistema de 1 megawatt. "

Starke e seus colegas do Grupo de Integração de Sistemas de Energia Elétrica da ORNL estão atualmente desenvolvendo um sistema de bateria de uso secundário de 100 quilowatts para testar ainda mais seus controles e soluções de hardware. Será o primeiro projeto desse tipo a reaproveitar baterias EV para um sistema em escala de rede, na escala de um bairro com várias casas.