Os empresários estão desenvolvendo maneiras inovadoras de reutilizar baterias gastas de veículos elétricos. Uma ideia promissora é armazenar energia de fazendas solares e eólicas.
Fonte: Wired Magazine
Sinal: Forte
Tendências: Terra e Energia
EM Lancaster, Califórnia, onde a temperatura costuma chegar a 100 graus Fahrenheit no verão, estão oito caixas brancas que podem ser a chave para um futuro mais verde. Cada retângulo de 10 x 22 pés contém 20 baterias que alimentavam o Nissan Leafs. Mas eles perderam um pouco de seu suco. Dentro de um carro, eles não podem mais sustentar acelerações rápidas e seus intervalos de 85 milhas foram reduzidos para cerca de 55 milhas.
Mas as baterias ainda funcionam. A pesquisa sugere que eles podem reter dois terços ou mais de sua capacidade original. Portanto, nos últimos 18 meses, essas baterias viveram um segundo ato: armazenar energia de fileiras próximas de painéis solares. Seu proprietário, a B2U Storage Solutions, quer saber com que eficácia e por quanto tempo eles podem fazer isso.
O B2U surgiu em 2019 para resolver um problema que ainda não existe. As montadoras, estimuladas em alguns casos por mandatos do governo, estão convertendo freneticamente suas frotas para funcionar com eletricidade, em vez de petróleo. Em 2030, a Agência Internacional de Energia estima que entre 145 milhões e 230 milhões de veículos elétricos estarão nas estradas, economizando 120 toneladas métricas de emissões de carbono anualmente. Mas as baterias dentro desses veículos serão pesadas, caras, tóxicas e, às vezes, sujeitas a incêndio. O que acontecerá com eles quando não puderem mais movimentar um carro? Como evitar que machuquem as pessoas ou o meio ambiente?
Alguns pesquisadores e empresários estão trabalhando arduamente em maneiras de reciclar os materiais dentro das baterias. Eles esperam que as baterias se tornem parte do que é chamado de “economia circular” - que a energia e o valor sejam extraídos de todos os recursos naturais e materiais.
Outros dizem, sim, vamos fazer isso. Mas também devemos olhar para a reutilização de baterias que já foram construídas. Afinal, reciclar uma bateria consome energia e libera suas próprias emissões. A bateria pesada tem que viajar para algum lugar e ser desmontada e então triturada, por meio de água ou processos químicos, até sua matéria-prima. Esses materiais, então, viajam para outro lugar - muitas vezes para o exterior - para serem refeitos em algo novo. “Fazer uma bateria de volta com material reciclado consome mais energia do que apenas usar uma bateria que já existe”, diz Ahmad Pesaran, engenheiro-chefe de armazenamento de energia de um centro do Laboratório Nacional de Energia Renovável com foco em transporte. Em vez disso, por que não fazer algo útil com aquela bateria velha?
Na planta solar da B2U Storage Solutions em Lancaster, Califórnia, a empresa quer mostrar que as baterias antigas do Nissan Leaf podem armazenar energia para a rede.FOTOGRAFIA: B2U
Em geral, as montadoras ainda não estão focadas nessa possibilidade. General Motors , Toyota , BMW , Nissan e outros fizeram experiências com o uso de baterias aposentadas em suas instalações de fabricação ou carregamento de veículos, mas ainda estão firmemente na fase de demonstração. Descobrir uma segunda vida para as baterias “não é o próximo passo que exige um longo período de desenvolvimento”, disse a chefe de operações da Ford, Lisa Drake, a repórteres no mês passado.
Mas os empreendedores têm muitas ideias. Baterias de carros usadas já foram usadas para alimentar postes de luz em uma cidade japonesa , refrigerar cerveja em lojas de conveniência e mover elevadores . Módulos e células de baterias velhas alimentam eletrodomésticos e bicicletas. Um porta-voz da montadora Stellantis diz que planeja usar baterias EV aposentadas para alimentar cadeiras de rodas motorizadas.
Mas muitos especialistas dizem que baterias de EV “gastas” seriam mais bem usadas para armazenar energia, onde a pesquisa sugere que elas poderiam suportar redes elétricas por até 12 anos. Eles poderiam reduzir os custos de energia para escritórios ou residências, fornecendo-a durante os períodos de pico, quando as concessionárias cobram mais pela eletricidade.
Eles poderiam fornecer energia de reserva para lugares que realmente não deveriam perdê-la, como hospitais , creches e supermercados, e lugares que não querem, como estádios de futebol . Eles poderiam complementar fontes de energia renováveis, como solar e eólica , armazenando energia quando o sol está brilhando e o vento sopra nos momentos em que não está.
Em 2030, baterias EV retiradas poderiam fornecer 200 gigawatts-hora de armazenamento de energia globalmente a cada ano, de acordo com a análise da empresa de consultoria McKinsey - cerca de 50 vezes a produção anual da Represa Hoover. A B2U quer fazer parte disso.
Reutilizar velhas baterias de carros elétricos é um tópico de muito entusiasmo acadêmico, apoiado nos Estados Unidos por doações de agências como o Departamento de Energia e a Comissão de Energia da Califórnia . Mas para muitos na indústria, a reutilização ainda parece um experimento científico fantástico, que pode acabar na lata de lixo de ideias fabulosas que não funcionaram muito bem.
Imagem: Módulos de bateria de veículos elétricos conectados para exames de saúde no depósito de ReJoule em Los Angeles.FOTOGRAFIA: PHUC PHAM
Uma pergunta: quem é o proprietário das baterias reutilizadas e quem é o responsável se algo der errado? As montadoras sabem que podem ser culpadas se uma de suas baterias velhas se envolver em um incêndio. A GM recentemente retirou todos os Chevrolet Bolt porque baterias defeituosas fabricadas pela empresa coreana LG Chem causaram incêndios. “Legalmente, é uma área meio cinzenta”, diz Pesaran, o engenheiro do NREL. “E com os advogados - eles podem discutir qualquer coisa.”
Também existem problemas técnicos. Antes de reutilizar uma bateria EV, você precisa saber quanto energia ela retém e se é digna de uma segunda vida. “Avaliar a integridade das baterias é essencial para entender se elas têm valor”, diz Andy Latham, consultor de resgate de veículos elétricos da Salvage Wire.
Isso não é tão simples quanto parece. Os fabricantes de baterias e montadoras mudam regularmente a química celular e a arquitetura de suas baterias, dificultando o desenvolvimento de um processo padrão. Além disso, as baterias que saem de serviço hoje provavelmente estão danificadas por travamentos ou apresentam algum defeito de fabricação. Mesmo encontrar baterias velhas para testar pode ser um desafio. Chris Mi, um professor de engenharia que estuda baterias de íon-lítio na San Diego State University, conversa com operadores de depósitos de salvamento e montadoras. Outras equipes começam no Google.
A ReJoule, uma startup sediada no sul do Condado de Los Angeles em meio a shoppings e torres de petróleo oscilantes, quer agilizar esse processo. Seu protótipo é um dispositivo leve do tamanho de um computador desktop que pode diagnosticar em menos de cinco minutos, e em apenas 30 segundos, se uma bateria é adequada para uma segunda vida.
Hoje, o processo pode levar horas e requer máquinas que podem ser mais pesadas do que as baterias que eles estão diagnosticando. ReJoule planeja uma segunda máquina, do tamanho de uma geladeira de um dormitório, para diagnosticar uma bateria antes mesmo de ela ser retirada do carro. Sua tecnologia se baseia na espectroscopia de impedância eletroquímica, que usa uma corrente alternada varrida em muitas frequências para medir a saúde dos materiais dentro de uma célula de bateria. Eventualmente, a empresa gostaria de ver seu software integrado em novas baterias para que pudessem ser monitoradas durante suas vidas estressantes na estrada. Também gostaria da ajuda de regulamentações ou, pelo menos, dos padrões da indústria para tornar o trabalho mais fácil.
Por enquanto, porém, os engenheiros de ReJoule precisam entrar nas baterias. As baterias são seladas com colas industriais e não são feitas para serem desmontadas. Anos de serviço duro em estradas esburacadas podem deformar seus parafusos e porcas. Portanto, os engenheiros de ReJoule podem levar horas apenas para abrir um deles. Uma vez lá dentro, muitas coisas podem dar errado. Um lembrete gráfico: uma chave chamada contator que é firmemente soldada a uma ferramenta de metal. Não deveria ser. O contator caiu sobre a ferramenta enquanto um engenheiro estava preparando um teste e “houve, você sabe, alguns fogos de artifício”, diz Steven Chung, CEO da ReJoule, que fundou a empresa com sua irmã Zora. ReJoule mantém a coisa por perto para lembrar a todos que devem seguir as regras de segurança.
Outra questão iminente é se as baterias velhas de EV são uma maneira confiável de armazenar energia para a rede. É por isso que as velhas baterias do Nissan Leaf estão disponíveis naquele campo em Lancaster. Um temor é que essas baterias - ou certos tipos de baterias - funcionem por apenas alguns anos antes de se degradarem rapidamente. As concessionárias não vão querer baterias que precisam ser trocadas com frequência. O presidente e cofundador da B2U, Freeman Hall, diz que sua empresa quer provar o valor de longo prazo para especialistas e investidores em energia. Se a B2U puder mostrar que as baterias de íon de lítio antigas podem carregar e descarregar muitas vezes enquanto fica exposto ao sol quente e ao vento forte por anos e ainda fazer um bom trabalho, "isso muda tudo" em termos da capacidade da empresa de arrecadar dinheiro, Hall diz.
O projeto Lancaster da B2U parece promissor. A empresa diz que seus painéis solares geram até 1,65 megawatts de energia, enquanto as baterias aposentadas do Nissan Leaf podem reter 10 megawatts-hora de armazenamento - quase a mesma quantidade que uma casa média nos Estados Unidos usa em um ano. Freeman diz que a empresa é lucrativa e está planejando expansões. A organização estadual que gerencia a rede elétrica da Califórnia pode, em momentos de pico de demanda de eletricidade, pagar US $ 80 ou mais por um megawatt-hora de eletricidade, enquanto a empresa diz que custa entre US $ 20 e US $ 30 por megawatt-hora para carregar suas baterias. É uma arbitragem clássica: armazene eletricidade quando estiver barata, quando o sol estiver brilhando, e descarregue-a por um preço mais alto quando não estiver. Em breve, diz a empresa, também será capaz de carregar suas baterias diretamente da rede.
Mas está ficando mais difícil explorar o potencial das baterias reutilizadas à medida que os fabricantes de baterias encontram maneiras mais baratas de fazer seus produtos. Uma análise recente da McKinsey estimou que as baterias EV usadas podem ser apenas 25 por cento mais baratas do que as novas em 2040. Considere os custos de transporte de baterias de 1.000 libras e a economia da reutilização da bateria começa a parecer arriscada. Se o armazenamento de baterias acabou sendo um ótimo negócio, por que não usar baterias novas para fazer isso? Os empresários precisam mostrar que a reutilização é melhor do que enviar uma bateria para ser reciclada.
“Esperamos poder provar que você teria uma economia significativa de custos usando baterias de segunda vida, além dos benefícios de sustentabilidade”, disse Kevin Wood, um colega de Mi na San Diego State. Os dois engenheiros elétricos esperam lançar seu próprio projeto de demonstração de reutilização na área de San Diego no próximo ano para fornecer energia de reserva em caso de apagão.
Esses pesquisadores têm tempo, mas não muito. Toda uma infraestrutura em torno de veículos elétricos está se encaixando. Depois que os sistemas e regras forem estabelecidos, será difícil desfazê-los. Pergunte à equipe ReJoule. Zora Chung, cofundadora e CFO da empresa, aponta para uma torre de petróleo alojada no estacionamento da startup. O proprietário da empresa queixou-se amargamente à cidade sobre isso. Afinal, a coisa é muito feia. Mas é complicado e caro mover-se. Claro que é uma metáfora. Os sistemas que construímos hoje ainda existirão por um tempo.
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