Posso usare la batteria dell’auto elettrica per l’accumulo fotovoltaico?

Fortunatamente anche il costo dei sistemi di batterie domestiche è destinato a diminuire man mano che più veicoli elettrici entrano in uso e alcune aziende produttrici di automobili, come Nissan, stanno riciclando le batterie delle auto usate nei sistemi domestici. Queste batterie di seconda vita saranno sicuramente il modo per rendere le batterie domestiche più convenienti. Ma perché non usare l’auto elettrica, per chi la possiede già, come sistema di accumulo fotovoltaico essa stessa?

I veicoli elettrici potrebbero fornire elettricità quando sono parcheggiati

L’energia solare è essenziale per realizzare la transizione energetica, ma cosa succede quando il sole non splende? Usa semplicemente un altro elemento della transizione energetica: il numero crescente di veicoli elettrici. Un’auto elettrica può ancora fornire elettricità alla rete mentre è parcheggiata.

Non è utile solo quando il sole non splende; è inoltre possibile utilizzare l’elettricità immagazzinata per compensare le fluttuazioni della domanda ed evitare di utilizzare una centrale elettrica a emissione di carbonio per generare elettricità aggiuntiva. Secondo i calcoli dello scienziato energetico Wouter Schram, che ha svolto un dottorato di ricerca su questo argomento, la ricarica intelligente delle batterie delle auto, così come delle batterie domestiche e comunitarie, renderà tutto ciò possibile.

Perché non posso utilizzare la batteria della mia auto elettrica per immettere l’energia solare in essa accumulata nella rete domestica quando ne ho bisogno? Tecnicamente è possibile. Potresti caricare il tuo veicolo elettrico (EV) con pannelli solari fotovoltaici (o con qualsiasi altro mezzo), e se il veicolo elettrico non viene utilizzato, l’energia immagazzinata potrebbe essere immessa nella rete, specialmente durante le ore di picco della domanda di elettricità quando i prezzi di mercato sono alti.

La ricarica intelligente comporta la considerazione del costo dell’elettricità in quel momento: quando sarà generata l’elettricità gratuitamente attraverso l’energia solare? Con la graduale eliminazione della misurazione netta per i pannelli solari, sta diventando sempre più interessante consumare autonomamente l’energia solare invece di venderla alla rete. E lo stoccaggio nelle batterie è una forma di autoconsumo. Ma la ricarica intelligente significa anche che le batterie contribuiranno a ridurre le emissioni di CO2.

La necessità di un regolare di carica bidirezionale avanzato

Questa è nota come tecnologia da veicolo a rete ed è vista come il futuro mentre ci muoviamo verso una maggiore elettrificazione dei trasporti e una rete intelligente. Ma i produttori di veicoli elettrici sono stati inizialmente riluttanti a consentire il flusso bidirezionale di potenza, per due motivi.

In primo luogo, potrebbe accelerare il degrado delle batterie, il che significa che queste dovrebbero essere sostituite più spesso. In secondo luogo, il veicolo elettrico deve connettersi alla rete allo stesso modo di un impianto solare fotovoltaico, rispettando gli standard per proteggere gli operatori di linea e il personale di manutenzione che lavora sulla rete.

Tali regolatori di carica bidirezionali avanzati hanno un costo aggiuntivo. Tuttavia, i produttori di veicoli elettrici come Audi e Nissan hanno ora adottato misure per abilitare la connessione da veicolo a rete con alcuni dei loro modelli. Per i modelli EV che non hanno inverter a bordo (per convertire l’elettricità CC nell’auto elettrica in elettricità AC che usiamo nelle nostre case), ora sono disponibili inverter bidirezionali per collegare qualsiasi auto elettrica.

Ma il problema della durata della batteria rimane. La carica e scarica continua tramite un convertitore efficiente al 90% riduce la durata della batteria e, a seconda della marca e del modello, potrebbe essere necessario sostituirla ogni cinque anni. A varie migliaia di euro di costo per batteria, questo è un prezzo significativo per i “prosumer energetici”, persone che producono e consumano energia.

Condizioni perché si realizzi un uso “intelligente” delle batterie

Ci sono alcune condizioni per un uso intelligente delle batterie. La maggior parte delle auto al momento non può immettere elettricità nella rete, quindi le case automobilistiche hanno del lavoro da fare. E le stazioni di ricarica devono essere rese adatte al traffico a doppio senso.

Almeno tanto importanti quanto queste condizioni tecniche sono le misure del governo per incoraggiarne l’attuazione. A differenza delle centrali elettriche a carbone, puoi accendere e spegnere rapidamente un numero qualsiasi di batterie. Ma se vuoi caricare le batterie nel modo più sostenibile possibile, non c’è uno stimolo per questo in questo momento.

Con la giusta infrastruttura, puoi consentire al consumatore idealista di ridurre le proprie emissioni di CO2 con la ricarica intelligente. Oppure potresti immaginare uno stimolo economico, ad esempio facendo installare le batterie a una festa del mercato a casa tua, dove puoi usarle per immagazzinare l’elettricità dai tuoi pannelli solari in cambio della fornitura di elettricità quando la domanda è alta.

Una volta soddisfatte tutte queste condizioni, le batterie sarebbero in grado di aumentare notevolmente il contributo dell’energia solare alla riduzione della CO2 immessa nell’atmosfera quando la domanda di elettricità raggiunge il picco. Perché allora non dovresti bruciare carbone per generare elettricità.

Come riciclare le batterie dei veicoli elettrici nei parchi fotovoltaici

Con la rapida crescita della popolarità dei veicoli elettrici in tutto il mondo, presto ci sarà un’ondata di batterie usate le cui prestazioni non sono più sufficienti per i veicoli che necessitano di accelerazione e autonomia affidabili. Ma un nuovo studio mostra che queste batterie potrebbero ancora avere una seconda vita utile e redditizia come accumulo di riserva per installazioni solari fotovoltaiche su scala di rete, dove potrebbero funzionare per più di un decennio in questo ruolo meno impegnativo.

Come caso di prova, i ricercatori hanno esaminato in dettaglio un ipotetico parco solare a scala di rete in California. Hanno studiato l’economia di diversi scenari: costruzione di un parco solare da 2,5 MW da solo; costruire lo stesso array insieme a un nuovo sistema di accumulo di batterie agli ioni di litio; e costruendola con un array di batterie fatto di batterie EV riproposte che erano scese all’80% della loro capacità originale, il punto in cui sarebbero state considerate troppo deboli per un uso continuato del veicolo.

Hanno scoperto che l’installazione della nuova batteria non avrebbe fornito un ragionevole ritorno netto sull’investimento, ma che un sistema gestito correttamente di batterie EV usate potrebbe essere un investimento buono e redditizio purché le batterie costino meno del 60% del loro prezzo originale. Il processo potrebbe sembrare semplice e occasionalmente è stato implementato in progetti su scala ridotta, ma estenderlo alla scala della griglia non è semplice.

Ci sono infatti molti problemi a livello tecnico. Come controlli le batterie quando le togli dall’auto per assicurarti che siano abbastanza buone da poter essere riutilizzate? Come fai a mettere insieme le batterie di auto diverse in modo da sapere che funzioneranno bene insieme e non avrai una batteria molto più scarsa delle altre e che ridurrà le prestazioni del sistema? Per il caso modellato in base alle condizioni locali della California, la risposta sembra essere un solido sì, ha trovato il team.

Lo studio ha utilizzato un modello semiempirico di degrado della batteria, addestrato utilizzando dati misurati, per prevedere la diminuzione della capacità in queste batterie agli ioni di litio in diverse condizioni operative, e ha scoperto che le batterie potrebbero raggiungere la massima durata e valore operando con cicli di carica e scarica relativamente delicati – in pratica, senza superare mai il 65 percento della carica completa o meno del 15 percento.

Un fattore sconosciuto è quanto a lungo le batterie possono continuare a funzionare utilmente in questa seconda applicazione. Lo studio ha fatto un’ipotesi prudente, che le batterie sarebbero state ritirate dal loro servizio di backup della fattoria solare dopo che erano diminuite fino al 70% della loro capacità nominale, dal loro 80% iniziale (il punto in cui sono state ritirate dall’uso dei veicoli elettrici).

Ma potrebbe anche essere che continuare a operare fino al 60% della capacità o anche meno potrebbe rivelarsi sicuro e utile. Per determinarlo saranno necessari studi pilota a più lungo termine, afferma. Molti produttori di veicoli elettrici stanno già iniziando a fare tali studi pilota. Questa è un’intera area di ricerca in sé, perché la batteria tipica ha molteplici percorsi di degrado. Cercare di capire cosa succede quando si passa a questa fase di degrado più rapida, è un’area di ricerca attiva.

In parte, il degrado è determinato dal modo in cui vengono controllate le batterie. Quindi, potresti effettivamente adattare i tuoi algoritmi di controllo per tutta la durata del progetto, per spingerli il più lontano possibile. Questa è una direzione che il team perseguirà nella ricerca in corso, dice. Pensiamo che questa potrebbe essere un’ottima applicazione per i metodi di apprendimento automatico, cercando di capire il tipo di metodi intelligenti e analisi predittive più adatte allo scopo.