Аккумуляторы электромобилей обычно выводятся из эксплуатации, когда их емкость достигает примерно 80 процентов от первоначальной, но их можно было бы повторно использовать в электросетях для компенсации спада в производстве возобновляемой энергии.
Завод по производству автомобильных аккумуляторов в провинции Гуанси, Китай. Costfoto/NurPhoto via Getty Images
Использованные аккумуляторы от электромобилей могли бы удовлетворить две трети потребностей Китая в хранении электроэнергии, заряжаясь, когда возобновляемых источников энергии много, и вырабатывая электроэнергию, когда спрос превышает предложение.
Производство возобновляемой энергии снижается, когда нет ветра и солнца, 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, строят огромные хранилища энергии на основе батарей, которые позволяют сохранять возобновляемую энергию для последующего использования.
По мере распространения электромобилей батареи из разобранных автомобилей можно будет подключать к электросети, что позволит быстрее и дешевле достичь углеродно-нейтральной энергетической системы, утверждают Руйфэй Ма из Университета Цинхуа в Китае и ее коллеги. Согласно их исследованию, эти батареи, прошедшие повторный запуск, смогут удовлетворить 67 процентов потребности китайской электросети в хранении энергии к 2050 году, при этом снизив затраты на 2,5 процента.
Аккумуляторы электромобилей деградируют в процессе зарядки и разрядки с течением времени, и обычно их выводят из эксплуатации, когда они достигают примерно 80 процентов своей первоначальной емкости. Хотя эта деградация уменьшает запас хода и ускорение автомобиля, она мало влияет на систему хранения энергии в электросети, где сотни или тысячи аккумуляторов заряжаются и разряжаются в течение многих часов.
«В них еще достаточно энергии, и при использовании в качестве накопителей они, как правило, не так быстро изнашиваются», — говорит Джилл Лейси из Университета Тиссайда, Великобритания.
«Мы не должны выбрасывать эти материалы, добыча и переработка которых обходятся очень дорого, когда в элементах осталось 80 процентов полезной емкости», — говорит Родри Джервис из Университетского колледжа Лондона. «Поэтому существует большая потребность в использовании отработанных аккумуляторных батарей в приложениях вторичного использования с точки зрения экономии средств, но, что, пожалуй, еще важнее, с точки зрения устойчивого развития».
Предыдущие исследования пришли к различным выводам относительно того, будет ли хранение энергии на основе бывших в употреблении батарей дешевле, чем новые литий-ионные батареи, цены на которые снижаются.
Однако, по мере того как все больше электромобилей будет выводиться из эксплуатации, бывшие в употреблении батареи, вероятно, станут более экономичными. В 2024 году было приобретено более 17 миллионов электромобилей, что составляет около 20 процентов от всех продаж автомобилей, и почти две трети из них были куплены в Китае.
Исследование показало, что в сценарии, когда батареи с различным химическим составом закупаются по всей территории Китая и используются до тех пор, пока их первоначальная емкость не достигнет 40 процентов, после 2030 года темпы роста использования батарей в энергосистемах второго поколения начнут неуклонно увеличиваться, в то время как использование новых батарей остановится на достигнутом уровне. К 2050 году общая мощность достигнет 2 триллионов ватт.
В сценарии, когда хранение энергии в сети основано на новых батареях и гидроаккумулирующих электростанциях, где вода, закачиваемая в водохранилище, течет вниз по склону, приводя в движение турбину, общая мощность достигает лишь примерно половины от этой величины.
Хотя технологии хранения энергии в батареях вторичного использования до сих пор во многом не проверены, американский стартап Redwood Materials создал проект мощностью 63 мегаватт-часа из автомобильных батарей десятилетней давности для центра обработки данных в Неваде. Компания утверждает, что ее системы стоят менее 150 долларов за киловатт-час и могут обеспечивать электропитание более 24 часов, что намного дольше, чем могут реально обеспечить новые литий-ионные батареи.
Однако использованные батареи необходимо сортировать и группировать в блоки одинаковой емкости. В качестве альтернативы, система управления должна иметь возможность обходить отдельные батареи. В противном случае, всю группу придется останавливать зарядку, как только наиболее изношенная батарея достигнет своей максимальной емкости.
Поврежденные батареи также необходимо отсеивать, а те, которые пройдут отбор, должны быть оснащены датчиками температуры и напряжения для каждой из сотен ячеек. Перегрев ячейки может привести к масштабному, нетушимому пожару.
«Очевидно, что риски выше, поэтому необходимо снизить их, обеспечив свою безопасность, изоляцию, баланс и все остальное, приняв более надежные меры», — говорит Лейси.
Cell Reports Sustainability DOI: 10.1016/j.crsus.2025.100613
Источник: www.newscientist.com
