Afgedankte accu’s uit EV’s maken energieopslagsystemen zonneparken rendabeler

Zonneparken kunnen veel duurzame energie opwekken, maar zorgen voor een inconsistente energieproductie. Zo is de energieproductie van zonnepanelen onder meer afhankelijk van de sterkte van de zon. Een energieopslagsysteem kan uitkomst bieden en pieken en dalen in de energieproductie opvangen. Het gebruik van afgedankte accu’s uit elektrische voertuigen maakt zo’n opslagsysteem economisch rendabeler.

Dit blijkt uit onderzoek van MIT. Door de toenemende populariteit van elektrische auto’s, zijn steeds meer accu’s in gebruik. De prestaties van deze accu’s loopt terug naarmate zij langer in gebruik zijn. Zo loopt de capaciteit van de accu’s terug, waardoor zij bijvoorbeeld een kleiner bereik bieden dan voorheen.

Teruglopende capaciteit

Accu’s in elektrische auto’s worden daarom vaak vervangen zodra hun capaciteit onder de 80% zakt. Het feit dat zij worden afgedankt, betekent echter niet dat deze accu’s niet meer bruikbaar zijn. Zo blijkt uit onderzoek van MIT dat de accu’s nog prima bruikbaar zijn voor energieopslag bij zonneparken.

Een zonnepark bestaat uit een groot aantal zonnepanelen, die alleen energie opwekken indien voldoende zonlicht beschikbaar is. Dit betekent onder meer dat bij slechte weersomstandigheden en gedurende de nacht minder tot geen elektriciteit wordt geproduceerd. Dit zorgt voor pieken in de aanlevering van zonne-energie; waarbij de hoeveelheid overdag hoog is en bijvoorbeeld ’s nachts laag.

Pieken opvangen

Energieopslagsystemen kunnen uitkomst bieden door deze pieken op te vangen. Door de elektriciteit die met behulp van zonnepanelen wordt opgewekt op te slaan in accu’s, is deze beschikbaar op momenten dat de productie lager is dan de vraag. Accu’s zijn echter relatief duur, wat energieopslagsystemen voor omvangrijke zonneparken kostbaar maakt.

Door afgedankte accu’s uit elektrische auto’s te hergebruiken is het mogelijk deze kosten fors te verlagen, stelt MIT. Aangezien de accu’s niet langer bruikbaar zijn voor hun originele toepassing, zijn de accu’s relatief goedkoop beschikbaar.

Drie scenario’s

In het onderzoek zijn verschillende scenario’s voor zonneparken onderzocht, waarbij lokale omstandigheden in de Amerikaanse staat Californië het uitgangspunt vormden:

• een losstaand 2,5 megawatt zonnepark;
• een identiek zonnepark inclusief een nieuw energieopslagsysteem op basis van lithium-ion accu’s;
• een identiek zonnepark met een energieopslagsystemen op basis van afgedankte accu’s uit elektrische auto’s.

Uit de analyse blijkt dat een energieopslagsysteem met nieuwe accu’s geen redelijke return on investment biedt voor zonneparken. Indien hetzelfde systeem echter met gebruikte accu’s uit elektrische voertuigen wordt gerealiseerd, is dit wel rendabel. MIT stelt dat een dergelijke investering winstgevend kan zijn zolang de afgedankte accu’s voor minder dan 60% van hun originele aanschafprijs beschikbaar zijn.

Uitdagingen

Het gebruik van accu’s uit auto’s voor een energieopslagsysteem brengt verschillende uitdagingen met zich mee. Postdoc Ian Mathews licht toe: “Er zijn veel uitdagingen op technisch niveau. Hoe screen je de accu’s die je uit een voertuig haalt om zeker te stellen dat zij herbruikbaar zijn? Hoe combineer je accu’s uit verschillende auto’s zodat zij goed samenwerken, en de slechtere kwaliteit van één accu de prestaties van het systeem niet negatief beïnvloed?”

Ook economisch ziet Mathews uitdagingen. “Zijn we er zeker van dat deze accu’s nog voldoende waarde leveren om de kosten te rechtvaardigden om accu’s uit auto’s te verwijderen, hen te verzamelen en opnieuw te verwerken tot een nieuwe toepassing?” Hij wijst ook op onterechte eerdere aannames, zoals dat het maximaal belasten van accu’s de meeste waarde oplevert. Dit blijkt niet te kloppen; uit onderzoek van MIT blijkt dat juist het maximaliseren van de levensduur van accu’s helpt hun waarde te maximaliseren.

Levensduur

Een ander belangrijk vraagstuk waar MIT nog geen concreet antwoord op heeft is de levensduur van de afgedankte accu’s in hun nieuwe toepassing. In het onderzoek gaat het team er vanuit dat accu’s met 80% van hun originele capaciteit gebruikt worden totdat hun capaciteit onder de 70% zakt. Mathews wijst erop dat dit een aanname is. In de praktijk kan dan ook blijken dat de accu’s bijvoorbeeld tot 60% capaciteit bruikbaar blijven in energieopslagsystemen.

De afname van capaciteit van de accu’s is moeilijk te voorspellen, aangezien verschillende factoren dit proces beïnvloeden. Onder meer de wijze waarop de accu’s worden aangestuurd is hierop van toepassing. Mathews verwacht dat machine learning kan helpen de meeste optimale aansturing van accu’s te ontdekken.

Refurbishment is niet eenvoudig

McKinsey beaamt de potentie van afgedankte accu’s uit elektrische voertuigen voor energieopslagsystemen. Net als MIT voorziet het onderzoeksbureau wel verschillende uitdagingen:

• Huidige accupakketten in elektrische voertuigen variëren in onder meer omvang, capaciteit en samenstelling van elektroden. Het aantal beschikbare accupakketten blijft in de toekomst alleen maar toenemen; McKinsey verwacht dat er in 2025 250 verschillende modellen elektrische voertuigen zijn van ruim 15 verschillende fabrikanten. Het ontwerp van accupakketten wordt afgestemd op deze specifieke automodellen, wat refurbishment een uitdaging maakt.
• Naarmate nieuwe accu’s goedkoper worden, krimpt het prijsverschil tussen nieuwe en gebruikte accu’s. Waar het prijsverschil medio jaren ’20 nog 30 tot 70% naar verwachting bedraagt, is dit in 2040 vermoedelijk teruggelopen tot 25%. Alleen indien het prijsverschil groot genoeg blijft is het gebruik van gebruikte accu’s relevant. Het industrialiseren van refurbishmentprocessen kan helpen deze kosten terug te dringen.
• Strengere standaarden zijn nodig voor de kwaliteit, veiligheid en prestaties van afgedankte accu’s. Verschillen partijen waaronder OEM’s en bedrijven die accu’s refurbishen werken aan standaarden op dit gebied. Dergelijke standaarden zorgen voor meer transparantie.
• Op dit moment is er geen regelgeving voor het recyclen en hergebruiken van accu’s uit elektrische voertuigen. Dit leidt tot regionale verschillen en onzekerheden voor zowel betrokken bedrijven als klanten over de verantwoordelijkheid voor dergelijke accu’s.

Meer informatie over het onderzoek van MIT is hier beschikbaar. U kunt hier meer lezen over de visie van McKinsey.

Auteur: Wouter Hoeffnagel