Brugte elbilbatterier oplader nettet

Forskere ved Oak Ridge National Laboratory har udviklet et innovativt kontrolsystem til genbrugte batteripakker til elektriske køretøjer til at opbevare elektricitet til hjemmebrug og skalerer teknologien op til et stort, projekt på elnetniveau.

Selv efter at batterierne har nået slutningen af ​​deres første brugbare levetid til at drive elektriske køretøjer, eller elbiler, der er stadig masser af juice tilbage. Disse pakker er muligvis ikke længere i stand til at modstå de ekstreme opladnings- og afladningsforhold for elbiler, men de har stadig brugbar levetid som en billig mulighed for stationær energilagring - efter nogle skøn, op til 10 år mere af et andet liv.

De genbrugte batterier er en ideel kandidat til netenergilagring, hvilket er afgørende for at holde strømefterspørgsel og -forsyning afbalanceret som mere vedvarende, intermitterende generationskilder er installeret over hele landet. Vedvarende energi, såsom solenergi, vind- og vandkraft genererede omkring 17 % af elektriciteten i USA i 2018, ifølge U.S. Energy Information Administration. Flere vedvarende energikilder installeres i boliger og virksomheder.

Men omkostningerne ved energilagringssystemer på stedet, der bruger nye batterier, er stadig ret høje.

"Udvikling af nye teknologier til energilagring er afgørende for en velafbalanceret, moderne elnet i stigende grad afhængig af vedvarende energi, distribueret energi, " sagde Imre Gyuk, direktør for Energy Storage Research ved DOE's Office of Electricity. "Dette projekt understøtter også en cirkulær økonomi ved at genbruge en værdifuld vare, minimere spild, og sikre pålidelige, sikker levering af elektricitet for en robust økonomi."

Potentialet for lave omkostninger, genoprettet batterienergilagring er enorm. Omkring 1 million elbiler er på landets veje i øjeblikket, med Edison Foundation, der forudsiger yderligere 18,7 millioner elbiler inden år 2030, eller omkring 7 % af det samlede antal køretøjer, alle drevet af batteripakker.

ORNL-forsker Michael Starke har ledet et projekt støttet af OE's Energy Storage Program for at skabe og forbedre kontroller til sekundært brug batterienergilagring, inklusive implementering og test af et 15-kilowatt-system på et Habitat for Humanity-hjemmested i North Carolina, samt test hos et forskningshus ORNL vedligeholder i et kvarter nær laboratoriet.

Ved at bruge softwaren og kraftelektronikhardwaren udviklet af Starke og hans kolleger, det sekundære batterisystem er designet til at reducere et hjems indkøb fra forsyningen til nul under kritiske spidsbelastningsperioder, hvor prisen på elektricitet er på sit højeste. Hjemmet bruger i stedet elektricitet produceret eller lagret fra vedvarende energikilder på stedet.

"Nettofordelen er en meget lavere elregning, der udnytter realtidsprisstrukturer, " sagde Starke.

Processen frigør også noget af efterspørgslen fra forsyningens serviceområde i spidsbelastningsperioder, hjælper med at balancere belastninger. "Den store takeaway er at vise, at sekundær energilagring er økonomisk rentabel i disse applikationer, " tilføjede Starke.

"Sekundær brug er ikke bare at tage brugte bilbatterier og smide dem i noget. Det er en udfordring at komme til et forsyningssystem. Forsyningsselskaber vil have noget pålideligt og effektivt, som de kan stole på i lang tid. Og de vil have kun én enhed til at kommunikere med, der kan administrere en enorm ressource, " sagde Starke.

Det ORNL-udviklede system har cloud-baseret kommunikation for at muliggøre fjernbetjening, en fleksibel inverter til at konvertere strøm til enten husholdningsbrug eller forsyningstransmission, og kontroller til at synkronisere systemet med det større net og for at sikre sikker opstart og nedlukning. Arbejdet er detaljeret i papiret, "Bolig (sekundær brug) energilagringssystem og modulær software og hardware strømelektroniske grænseflader, " præsenteret på IEEE Energy Conversion Congress and Exposition i efteråret.

Oak Ridge-forskere har også tacklet udfordringen med at integrere batterier i forskellige aldre fra forskellige producenter, der har forskellig kemi, spændinger og kapaciteter til et samlet og effektivt energilagringssystem. Forskerne udviklede en metode, der i det væsentlige foreslår en ønsket mængde opladning eller afladning med batterierne, svarer derefter med deres status og evne til at imødekomme anmodningen, resulterer i en effektiv ressourcefordeling.

Arbejdet er detaljeret i papiret, "Arkitektur til lagring af batterienergi i multi-kemi i brugsskala, " også præsenteret på IEEE-konferencen. Forskningen er en integreret del af fremtiden for, hvordan EV-batterier kan genanvendes til endnu større projekter for at understøtte netlagring på forsyningsniveau, sagde Starke.

Energilagring i brugsskala er typisk 100 kilowatt eller højere, med mindst 1 megawatt systemer som er optimalt. Et sådant projekt ville kræve flere batterisystemer til sekundær brug.

"Dette ligger alt sammen bag, hvad forsyningen ser, " sagde Starke. "Forsyningsselskaber vil bare have en blok energi, men der er mange undersystemer, der skal koordinere og kontrollere disse ressourcer for at lave et 1 megawatt system."

Starke og hans kolleger i Electric Energy Systems Integration Group hos ORNL er i øjeblikket ved at udvikle et 100 kilowatt sekundært batterisystem for yderligere at teste deres kontroller og hardwareløsninger. Det vil være det første projekt af sin art til at genbruge EV-batterier til et netsystem, på størrelse med et kvarter med flere boliger.