Los vehículos eléctricos e híbridos continúan despertando un creciente interés entre los particulares, las empresas y las administraciones. En 2017, las ventas de este tipo de vehículos duplicaron las del año anterior en España, mientras que en Europa existen actualmente 1,5 millones y se espera que para 2020 la cifra llegue a los tres millones de unidades.
Sin embargo, las baterías que incorporan estos vehículos siguen representando una de las partes más críticas. Su autonomía, coste y capacidad útil puede suponer un impedimento a la hora de adquirir un transporte eléctrico. A pesar de ello, una vez que las baterías ya no pueden cumplir la función para la que han sido diseñadas, todavía conservan una capacidad residual significativa que permite que puedan ser utilizadas en otras aplicaciones estacionarias antes de su reciclado final.
Según los primeros estudios, una batería que ha estado trabajando durante diez años, apenas ha perdido el 20% de su capacidad. Esto implica, según destacan desde la Fundación CIRCE, que existe un gran potencial de reutilización para darles una segunda vida fuera del vehículo, y aprovechar ese 80% de capacidad con el que todavía cuentan.
Proyecto Sunbatt
Ante esta premisa, Endesa junto con la Fundación CIRCE, desarrollaron un primer proyecto en el que se analizó la posibilidad de usar baterías de segunda vida, que fue realizado en Málaga con baterías de Renault en el marco del Proyecto GreenEmotion.
Como continuación del anterior, Endesa y SEAT han unido sus esfuerzos junto a centros tecnológicos como CIRCE y el Instituto de Investigación en Energía de Cataluña (IREC), y la Universidad Politécnica de Cataluña, bajo el proyecto de I+D+i SUNBATT, que finalizó con éxito en noviembre de 2016.
Esta iniciativa ha perseguido analizar y demostrar la viabilidad de dar una segunda vida a las baterías de los coches eléctricos, aprovechando la capacidad remanente con la que todavía cuentan tras su vida útil en ellos.
El proyecto ha realizado un detallado análisis de las necesidades para adaptar las baterías a una segunda vida, así como su comportamiento durante ese nuevo uso. Dentro de dicho análisis se han estudiado las distintas aplicaciones en las que tendrían cabida, que podrían abarcar tanto el almacenamiento doméstico, como servicios de distribución en zonas aisladas de la red, o su uso en electrolineras para la carga de otros coches.
Del mismo modo también ha analizado la integración de fuentes renovables al sistema Sunbatt, de forma que las baterías se alimenten con energías limpias.
Todo ello ha conducido al estudio de una serie de nuevos modelos de negocio que pudieran surgir con un despliegue a gran escala de esta tecnología. Además del uso en electrolineras para el apoyo y la gestionabilidad de las cargas, se pueden utilizar en instalaciones de autoconsumo, o como apoyo a regulación y operación de la red.
Según destacan desde la Fundación CIRCE, aparecen grandes oportunidades bajo el paradigma de mercados de flexibilidad, donde estos activos pueden jugar un papel muy importante, tanto para las empresas distribuidoras, como para actores que desempeñen el rol de agregadores en el sistema eléctrico. Además, aparecen necesidades en la cadena logística, de instalación y de mantenimiento de estos sistemas.
Un livinglab inteligente
El laboratorio Sunbatt donde se ha realizado la demostración consiste en un contenedor de 15 metros cuadrados, en cuyo interior se encuentra toda la instalación, con cuatro baterías de vehículos eléctricos de 8,8 y 24,2 kWh conectadas a una microrred, y dos convertidores bidireccionales de 20kW.
El sistema completo incluye, además de las baterías, unas placas fotovoltaicas de 14 kW de potencia de generación, tres puntos de carga para vehículos eléctricos y conexión a la red de distribución eléctrica.
El control de la instalación y de los flujos de energía se realiza mediante un equipo informático ubicado en su interior. Así la energía que generan las placas solares puede almacenarse en las baterías, volcarse en la red o consumirse directamente en la carga de vehículos eléctricos. De este modo, el sistema Sunbatt contribuye a optimizar el uso energético, ahorrando la electricidad consumida y favoreciendo un consumo inteligente.
El software de gestión tiene además capacidad de aprendizaje. La toma de decisiones se realiza utilizando algoritmos inteligentes en los que intervienen diferentes parámetros como la predicción del consumo previsto a lo largo del día, la previsión meteorológica y los precios de la energía en cada momento, entre otros.
Con todos los datos es capaz de decidir cómo se cargarán los vehículos eléctricos, sea a través de las placas solares, la red de distribución eléctrica o las baterías en estudio, generando además informes de diferente naturaleza como el ahorro logrado en la factura, la reducción de emisiones de CO2 o la masa forestal que se ha preservado gracias a su gestión inteligente.
Dos sistemas informáticos paralelos monitorizan la gestión de la energía y los consumos y el estado de las baterías, respectivamente.
Viabilidad demostrada
Desde CIRCE destacan que gracias a Sunbatt se ha demostrado que las baterías procedentes de los vehículos eléctricos pueden desempeñar un nuevo papel fuera de ellos, con unos tiempos estimados de segunda vida que irían desde los 6 a los 30 años, en función de la aplicación.
El proyecto también ha conseguido demostrar la viabilidad de la integración mediante convertidores bidireccionales específicos desarrollados por CIRCE, así como el SCADA del sistema.
Mediante las interfaces desarrolladas por SEAT, se han podido integrar baterías de vehículos eléctricos e híbridos en un entorno atípico para ellas, que combina el ámbito industrial y la propia red eléctrica. A la vez, se ha desarrollado un software de control para las baterías el cual ha sido integrado como una capa más en el programa de gestión de la instalación Sunbatt.
Endesa se planteó el proyecto dentro de su apuesta por la innovación abierta, considera fundamental el trabajar conjuntamente con la industria y los centros tecnológicos, con el fin de poder trabajar y avanzar en dos ejes principales:
- 1. Tecnológico: Desarrollar una plataforma de pruebas conjuntamente con un gran cliente que permita validar técnica y económicamente la viabilidad de la segunda vida útil de las baterías de forma integrada con los equipos auxiliares y electrónica de potencia.
- 2. Valorización: Establecer y probar casos de uso de forma conjunta que permitan validar la posibilidad de su uso en entornos determinados, tales como entornos relacionados con la red de distribución, entornos industriales o incluso domésticos, donde el almacenamiento puede ser una energía clave en la transición energética.
Estos dos ejes son fundamentales para Endesa, con el fin de poder valorizar las baterías en su segunda vida, dado que es necesario avanzar en la electrónica potencia que permita extraer la carga de las baterías según los perfiles de descarga necesarios, en la integración de las baterías con otros equipos clave como pueden ser los puntos de recarga o los sistemas de gestión de los edificio.
Asimismo, destaca la importancia de construir las herramientas de predicción y planificación en distintos rangos de tiempo con el fin de optimizar la carga también en función de su uso, de la capacidad de carga de las baterías, su estado y, cómo no, del precio de la energía o del servicio que se está proporcionando, para maximizar su valor y alargar su segunda vida en usos estacionarios.
Estos trabajos realizados conjuntamente en el proyecto, han ofrecido a Endesa alcanzar fundamentalmente dos conclusiones:
- Con la tecnología probada es posible utilizar las baterías en usos estacionarios, desde el punto de vista de equipamiento, de comportamiento dinámico en entornos reales, estabilidad y vida de los componentes utilizados y respuesta ante los casos de uso.
- Con los cuatro casos analizados: diferimiento de inversiones por control de congestiones en Distribución, servicios auxiliares al sistema eléctrico, reducción del impacto en estaciones de carga rápida y aplanamiento de la curva de carga de cliente, se ha comprobado que para la aplicación de las baterías de segunda vida sean rentables no se puede plantear un único caso de uso, sino que la adecuada combinación de servicios ofrecidos puede ofrecer la correcta ecuación para su uso en instalaciones reales.
Futuro
Además, las conclusiones obtenidas con el proyecto podrán ser utilizadas en el diseño y desarrollo de las futuras baterías, implementando cambios tecnológicos que faciliten su reutilización en una segunda vida, sin que esto conlleve un sobrecoste excesivo para los fabricantes.
Por otro lado, la instalación Sunbatt continúa siendo un livinglab en el que se podrían experimentar otro tipo de servicios energéticos relacionados con el almacenamiento de energía, las smartgrids y las energías renovables.