Modelado del comportamiento en segunda vida de las baterías de ion litio de los vehículos eléctricos para su aplicación viable como almacenamiento energético en instalaciones fotovoltaicas domésticas

Abstract

[ES] Este proyecto se ha realizado con la idea de evaluar la utilización de baterías de vehículos eléctricos en instalaciones fotovoltaicas domésticas. El trabajo se divide en tres partes principales: el diseño de una instalación fotovoltaica para un hogar estándar, el estudio y simulación de las baterías de ion-litio en el momento de retirarse del mercado de la automoción, y la integración de ambas partes para evaluar la viabilidad de la idea. En la primera parte, teniendo en cuenta el consumo y climatología de un hogar ejemplo ubicado en la provincia de Alicante, se diseñará una instalación fotovoltaica de autoconsumo para suministrar una parte de la electricidad que demanda un hogar, a la vez que se estudia la necesidad de almacenaje. En la segunda parte se analizará la pérdida de capacidad debido al envejecimiento de las baterías al finalizar su vida útil, mediante un modelado con correcciones, y las dificultades del reciclaje de estas. Por último, al combinar ambas partes, se obtendrán datos sobre el funcionamiento de las baterías en la instalación prediseñada, validando o no la idea principal en la que se basa el trabajo. La motivación al plantear este proyecto surge a raíz del crecimiento exponencial en la venta de vehículos eléctricos, que traerá consigo un incremento de las baterías de ion-litio retiradas. La dificultad de reciclaje de estas y el precio de baterías nuevas puede combinarse para reducir el coste en instalaciones de autoconsumo, en las que el sistema de almacenamiento acapara gran parte del presupuesto.

[EN] This project has been carried out with the idea of evaluating the use of electric vehicle batteries in domestic photovoltaic installations. The work is divided into three main parts: the design of a photovoltaic installation for a standard home, the study and simulation of lithium-ion batteries at the time of withdrawing from the automotive market, and the integration of both parts to assess the feasibility of the idea. In the first part, considering the consumption and climatology of an example home in the province of Alicante, a self-consumption photovoltaic installation will be designed to supply part of the electricity that a home requires, while studying the need for storage. The second part will analyze the capacity fading due to the aging of the batteries at the end of their useful life, through modeling with corrections, and the difficulties of recycling them. Finally, by combining both parts, data will be obtained on the operation of the batteries in the predesigned installation, validating the main idea on which the work is based. The motivation for planning this project arises from the exponential growth in the sale of electric vehicles, which will bring with it an increase in the retired lithium-ion batteries. The difficulty of recycling the batteries and the price of new ones can be combined to reduce the cost in selfconsumption installations, where the storage system hogs a large part of the budget.

[CA] Aquest projecte s’ha realitzat amb la idea d’avaluar la utilització de bateries de vehicles elèctrics en instal·lacions fotovoltaiques domèstiques. El treball es divideix en tres parts principals: el disseny d’una instal·lació fotovoltaica per a una casa estàndard, l’estudi i simulació de les bateries de ió liti en el moment de ser retirades del mercat de l’automoció, i la integració d’ambdues parts per a avaluar la viabilitat de la idea. A la primera part, tenint en compte el consum i la climatologia d’un hogar exemple ubicat a la provincia d’Alacant, es dissenyarà una instal·lació fotovoltaica d’autoconsum per a subministrar una part de l’electricitat que demana una casa, a la vegada que s’estudia la necessitat d’emmagatzematge. A la segona part, s’analitzarà la pèrdua de capacitat degut a l’envelliment de les bateries al finalitzar la seua vida útil, mitjançant un modelat amb correccions, i les dificultats del reciclatge d’aquestes. Per últim, al combinar ambdues parts, s’obtindran dades sobre el funcionament de les bateries en la instal·lació, validant o no la idea principal en la qual es basa el treball. La motivació al plantejar aquest projecte sorgeix arran del creixement exponencial en la venda de vehicles elèctrics, que durà amb ell un increment de les bateries de ió liti retirades. La dificultat de reciclatge d’aquestes i el preu de les bateries noves pot combinar-se per a reduir el cost en instal·lacions d’autoconsum, en les que el sistema d’emmagatzematge acapara gran part del pressupost.