O mercado de segunda vida de baterias é um setor em crescimento que aproveita baterias de veículos elétricos para outras aplicações, como o armazenamento de energia estacionária. De acordo com a empresa de pesquisa IDtechEx, essa indústria  pode atingir US$ 4,2 bilhões em uma década.  Essa é uma forma de aproveitar baterias de VE’s que perdem sua capacidade e acabam não se tornando adequadas para uso automotivo, reutilizando-as em novas aplicações que promovam um ciclo de vida mais longo e sustentável.

Em uma entrevista feita pela MEV, o engenheiro Lucas Garcia e o professor Dr. Carlos Henrique Illa Font, falaram a respeito do projeto de pesquisa intitulado “Desenvolvimento de um sistema de armazenamento de energia com baterias de segunda vida Bem Adaptado aos Requisitos da Rede de Distribuição de Energia Elétrica em Baixa Tensão” da UTFPR de Ponta Grossa, onde foi utilizado o BMS Orion Jr 2, fornecido pela MEV Shop.

Introdução

O projeto com início em 2022 em parceria com o CNPq e com apoio da Renault Brasil teve como objetivo o desenvolvimento de tecnologias para a segunda vida de baterias de veículos elétricos. Baterias automotivas de VEs tendem a perder de 2% a 3% de sua capacidade ao ano por envelhecimento. Tipicamente com 10 anos de uso, empresas fabricantes recomendam a troca desses componentes por novos, no intuito de devolver a autonomia perdida pelo envelhecimento. Entretanto as baterias retiradas após 10 anos ainda mantêm a capacidade remanescente de 70 a 80%, como comentou o professor Carlos.

Desenvolvimento do projeto

Ao perceber o potencial de capacidade de uso das baterias, o projeto visou dar segunda vida a elas antes da sua reciclagem, podendo ser usadas em inúmeras aplicações. O desenvolvido pelo professor e equipe foi a trilha tecnológica para o reuso das mesmas, iniciada pela desmontagem do pack original, fornecido a partir de baterias de um Renault Kangoo, e trabalhando com os módulos e células de lítio retirados.

Após a desmontagem do pack foi feita uma classificação com cada bateria, avaliando seu grau de envelhecimento (SOH). Essa avaliação foi feita pela criação de uma infraestrutura de laboratório afim de validar a capacidade remanescente de 70 a 80% e verificar se não apresentavam nenhum outro problema operacional para serem utilizadas em segunda vida.

Com a aprovação das baterias para utilização, foi desenvolvido um sistema de armazenamento de energia em bateria (BESS) para ser utilizado em diversas aplicações. O sistema foi criado em formato de gavetas, de forma modular, podendo ser ajustado a necessidade de tensão, corrente e potência. Cada módulo possui 8,4V de tensão, em total possui tensão nominal de 60V, 40 A e 2,5kWh de energia disponível.

É estimado que as baterias poderão ser utilizadas por mais 10 anos a partir da segunda vida assim dobrando sua vida útil.

O sistema de armazenamento de baterias

Com a definição dos parâmetros e desenvolvimento do esquemático do BESS, foram também definidos componentes necessários. Lucas, engenheiro responsável pelo projeto, comentou em entrevista que um dos gargalos era adquirir o BMS, que no Brasil não é um componente comumente fabricado. Nesse momento entraram em contato com a MEV, e após a aquisição do BMS Orion Jr 2, começaram a desenvolver o projeto mecânico.

Por se tratar de um projeto de caráter inovador, desenvolvido em um contexto em que não havia experiências anteriores que servissem como referência, o desafio foi ainda maior. A equipe passou um ano se reunindo semanalmente entre eles e com engenheiros da Renault até sua conclusão.

Hoje, o sistema entrega os resultados esperados conforme os objetivos originalmente propostos, e opera dentro do laboratório como corrente contínua, e a expectativa dos engenheiros é a realizar testes em aplicações a partir de agora.

Papel do BMS no projeto

O Battery Management System é um componente eletrônico utilizado para monitorar e controlar o estado das baterias, medindo parâmetros como corrente, tensão e temperatura de cada célula. Para aplicações com baterias de lítio, que são intolerantes a sobretensão, é necessária uma eletrônica que garanta que o sistema opere de forma segura e que as baterias não sofram sobretensão.

A sobretensão é o evento que ocasiona o “Thermal Runaway” estado em que a bateria entra em autoaquecimento, podendo levá-la a incêndio ou até mesmo explosão. A eletrônica necessária para esse tipo de projeto é geralmente condensada dentro de um BMS, atuando quando esses limites que ocasionam a sobrecarga são atingidos, além de medir outras grandezas e gerenciar o estado de carga e saúde das baterias.

O BMS fornecido pela MEV Shop foi essencial para o desenvolvimento do projeto, e de acordo com os entrevistados sua integração foi bem-sucedida. Apesar de um processo delicado e que requer bastante conhecimento técnico, a comunicação entre módulos e sistema foi bem executada.

Tem um projeto de segunda vida, BESS ou P&D em baterias?

A MEV apoia iniciativas como a do case acima, fornecendo BMS e componentes para integração segura.
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