El análisis de RWTH demuestra que la carga bidireccional tiene poco impacto en la duración de las baterías

Es obvio que se discute mucho sobre la vida útil de la batería y su estado de salud (SoH), ya que la batería es un componente muy caro de un coche eléctrico. Y el estado de la batería no sólo afecta al uso del propio coche eléctrico, sino también a su valor residual. Por ello, numerosos estudios y publicaciones han abordado este tema, como un libro blanco de P3. El tenor de la mayoría de las publicaciones es que con una buena gestión térmica y de la batería, las baterías de los coches eléctricos suelen durar más de lo esperado, e incluso la carga rápida frecuente ya no es un factor de estrés importante.

Pero, ¿qué ocurre cuando se añaden ciclos de carga adicionales a los procesos de carga normales para la conducción, porque la batería del coche eléctrico se utiliza para la conexión de vehículo a red (V2G)? ¿Afecta la carga bidireccional a la vida útil de la batería? La Mobility House Energy, un proveedor de carga inteligente y respetuosa con la red, y la Universidad RWTH de Aquisgrán han investigado estas cuestiones en un estudio conjunto. En primer lugar, como proveedor de soluciones de carga bidireccional, TMH tiene naturalmente interés en que la carga bidireccional funcione lo mejor posible.

Para el estudio, The Mobility House y el Instituto ISEA de la Universidad RWTH de Aquisgrán probaron en laboratorio una "selección de pilas representativas para automóviles" en tres escenarios de carga diferentes. Entre ellas había celdas cilíndricas, celdas de bolsa y celdas prismáticas; sin embargo, no se dispone de más información sobre los modelos exactos de celda, las químicas de las celdas o los fabricantes. El estudio examinó la carga inteligente (denominada V1G en el estudio), la carga bidireccional (V2G) y la carga inmediata tras conectar el vehículo/batería (carga inmediata/IC). Todos los procesos de carga tuvieron lugar a 11 kW. También se utilizaron modelos empíricos de envejecimiento para calcular el envejecimiento natural y el posterior envejecimiento cíclico durante un periodo de diez años.

La carga inteligente protege la batería

La carga inteligente (V1G) ha mejorado "significativamente" el envejecimiento de las baterías en comparación con la carga inmediata. Después de diez años, se espera que el envejecimiento sea entre 3,3 y 6,8 puntos porcentuales menor que con la IC. Extrapolado a una batería de referencia con una capacidad de algo más de 50 kWh, esto corresponde a entre 1,8 y 3,6 kWh de contenido energético, que queda disponible. En otras palabras, mientras que la carga inmediata hace que la batería pierda hasta un 18% de su contenido energético a lo largo de diez años, la carga inteligente sólo provoca una pérdida del doce%. Y extrapolado, esto daría como resultado una autonomía de 292 kilómetros en lugar de 274 kilómetros, según el WLTP.

El estudio concluyó que la V2G no tiene ningún efecto positivo sobre el envejecimiento, sino sólo un efecto negativo mínimo debido a los ciclos de carga adicionales. Según el libro blanco, el envejecimiento adicional causado por la V2G asciende a entre 1,7 y 5,8 puntos porcentuales, entre 0,9 y 3,1 kWh para la batería de referencia. Esto corresponde a una pérdida total de capacidad del 21% en lugar del 18% de la carga directa, o 264 en lugar de 274 kilómetros de autonomía según el WLTP. En otras palabras, los ciclos de carga y descarga adicionales tienen un efecto medible, pero es bastante pequeño. TMH y RWTH Aachen no profundizan en las razones de fondo de este hecho. Por tanto, podría deberse a que los escenarios V2G no suelen implicar ciclos de carga completos y a que la carga inteligente y controlada ralentiza el envejecimiento.

La carga directa se describe como "la peor alternativa" porque este escenario conlleva un elevado envejecimiento y carga de la red, y la batería no se monetiza. Y es precisamente esta monetización el punto central para The Mobility House: Con la carga inteligente V1G, el valor añadido financiero se estima en 3.000 euros a lo largo de diez años, y el envejecimiento de la batería más bajo. Con V2G, el envejecimiento de la batería es mayor y se pierde más autonomía en diez años, pero también se pueden generar 8.000 euros de valor añadido financiero. Según el estudio, la carga inmediata no genera ingresos y sigue provocando una degradación relativamente alta de las baterías.

Los expertos también ven margen de mejora, ya que el estudio pretende explícitamente ayudar a aprovechar mejor las ventajas de la V2G en el futuro. "Un buen conocimiento de los procesos de envejecimiento permite diseñar los servicios V2G de forma que supongan la menor carga posible para la batería", afirma el libro blanco. "Cuando el BMS y los comercializadores de electricidad trabajan de forma coordinada, el funcionamiento V2G es especialmente suave con la batería. Esto permite comunicar mejor los límites de la batería y tenerlos en cuenta en el comercio".

¿Hasta qué punto son transferibles los resultados?

Aunque los resultados del estudio suenan bastante plausibles, es necesario mencionar algunos factores para ponerlos en contexto. Por ejemplo, el mencionado libro blanco de P3 sobre el estado de salud de las baterías mostraba tasas de envejecimiento significativamente inferiores al 12% o al 21% en algunos casos, aunque no se trataba de pruebas de laboratorio con celdas individuales, sino de datos reales de vehículos en circulación, que a menudo incluyen la carga rápida, que somete a la batería a una gran tensión. Esta es precisamente la cuestión: las pruebas de laboratorio con células no tienen en cuenta los sistemas de gestión de baterías que utilizan los fabricantes de automóviles, y esto es precisamente lo que determina la durabilidad real de las baterías de los coches eléctricos, ya que el software suele tratar las baterías con mucha delicadeza.

Tampoco está claro cómo se implementaron exactamente los tres escenarios de carga, lo que puede tener un gran impacto en el resultado final, dependiendo del diseño. La carga inmediata es la que más presión ejerce sobre la batería cuando ésta se carga por completo de inmediato y el vehículo permanece estacionado durante mucho tiempo con un nivel de carga del 100%. Sin embargo, el libro blanco no indica cómo se han tenido en cuenta las funciones de fácil aplicación, como la limitación del nivel de carga a un determinado nivel, para la carga planificada a una hora de salida concreta. Esto no entra realmente en la categoría de carga inteligente, pero reduce la carga de la red y de la batería si sólo se carga a tiempo para la salida prevista.

Si, por ejemplo, la batería sólo se carga inmediatamente en el uso diario, pero sólo hasta un nivel de carga del 60%, es probable que el envejecimiento extrapolado a lo largo de diez años sea ligeramente inferior al 18% citado en el estudio, aunque esto no puede cuantificarse con precisión, por supuesto. Sólo una cosa está clara: independientemente de si se carga a un nivel de carga más conservador o al 100%, no hay un valor añadido financiero de varios miles de libras con la carga inmediata.

Fuente: Información por correo electrónico