Аккумуляторы электромобилей обычно выводятся из эксплуатации, как только они достигают примерно 80% своей первоначальной емкости, но их можно было бы использовать повторно в электросетях, чтобы компенсировать спад в производстве электроэнергии из возобновляемых источников
Использованные аккумуляторы для электромобилей могли бы удовлетворить две трети потребностей Китая в энергосистемах, заряжаясь при изобилии возобновляемых источников энергии и расходуя электроэнергию, когда спрос превышает предложение.
Производство возобновляемой энергии сокращается, когда не дует ветер и не светит солнце, что может привести к дефициту в периоды пикового спроса, например, утром и вечером, а также в зимние месяцы. Газовые и угольные электростанции обычно восполняют этот пробел. Но такие страны, как Китай, США, Великобритания и Австралия, создают огромное количество сетевых накопителей на основе батарей, которые могут экономить возобновляемую энергию для последующего использования.
По мере того как электромобили становятся все более распространенными, аккумуляторы от разобранных автомобилей можно было бы подключать к электросети, чтобы быстрее и дешевле перейти на углеродно-нейтральную систему питания, утверждают Жуйфэй Ма из Университета Цинхуа в Китае и его коллеги. Согласно их исследованию, эти батареи второго срока службы могут удовлетворить 67% потребностей китайской электросети в аккумуляторах к 2050 году, сократив при этом расходы на 2,5%.
С годами аккумуляторы EV разлагаются по мере их зарядки и разрядки, и, как правило, их выводят из эксплуатации, как только они достигают примерно 80% своей первоначальной емкости. Хотя такая деградация снижает запас хода и ускорение автомобиля, она практически не влияет на систему электроснабжения, где сотни или тысячи аккумуляторов заряжаются и разряжаются в течение многих часов.
“В них все еще остается много энергии, и при использовании в качестве накопителя они, как правило, разлагаются не так быстро”, — говорит Джилл Лейси из университета Тиссайда, Великобритания.
“Нам не следует выбрасывать эти материалы, добыча и переработка которых обходится в огромные деньги и которые превращаются в аккумуляторы, когда в элементах остается 80% полезной емкости”, — говорит Родри Джервис из Университетского колледжа Лондона. “Таким образом, существует большое желание использовать вышедшие из строя аккумуляторные батареи в приложениях с длительным сроком службы с точки зрения экономии средств, но я думаю, что это, вероятно, более важно с точки зрения устойчивости”.
Предыдущие исследования привели к иным выводам о том, будет ли хранение энергии на основе использованных аккумуляторов дешевле, чем на новых литий-ионных батареях, цена на которые падает.
Но использованные аккумуляторы, вероятно, станут более экономичными по мере того, как все большее количество электромобилей перестанет использоваться. В 2024 году было приобретено более 17 миллионов электромобилей, или около 20% от всех продаж автомобилей, и почти две трети из них были приобретены в Китае.
Исследование показало, что в сценарии, при котором аккумуляторы с различным химическим составом закупаются по всему Китаю и используются до тех пор, пока их емкость не достигнет 40% от первоначальной, после 2030 года количество аккумуляторов с вторичным ресурсом начнет расти еще более быстрыми темпами, в то время как количество новых аккумуляторов будет сокращаться. К 2050 году общая мощность достигнет 2 трлн ватт.
В сценарии, в котором сетевые системы хранения данных основаны на новых батареях и гидроаккумулирующей системе, где вода, закачиваемая в резервуар, течет вниз по склону для приведения в действие турбины, общая мощность достигнет лишь половины этого показателя.
В то время как аккумуляторы второго срока службы еще в значительной степени не протестированы, американский стартап Redwood Materials разработал проект мощностью 63 мегаватт-часа из автомобильных аккумуляторов десятилетней давности для центра обработки данных в Неваде. Компания утверждает, что ее системы стоят менее 150 долларов за киловатт-час и могут обеспечивать электроэнергией более 24 часов, что намного дольше, чем реально могут обеспечить новые литий-ионные аккумуляторы.
Но использованные аккумуляторы необходимо отсеять и сгруппировать в блоки одинаковой емкости. В качестве альтернативы система управления должна иметь возможность обходить отдельные батареи. В противном случае вся группа устройств должна будет прекратить зарядку, как только разрядится наиболее разряженная батарея.
Поврежденные аккумуляторы также должны быть отсеяны, а те, которые были заменены, должны иметь датчики температуры и напряжения для каждого из сотен элементов питания. Перегрев элемента питания может привести к сильному, неугасимому пожару.
“Очевидно, что риски здесь выше, поэтому вам необходимо снизить их, повысив безопасность, изоляцию, балансировку и все остальное”, — говорит Лейси.