Reutilización de baterías para almacenamiento de energía

La necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero está llevando a una velocidad de vértigo a la “electrificación” de la sociedad. Las aplicaciones que en la actualidad emplean combustibles fósiles van migrando progresivamente a la utilización de electricidad, que se puede generar con sistemas de cero emisiones (no necesariamente renovables).

Hay que tener en cuenta que, si esa aplicación es de movilidad -es decir, no puede estar conectada permanentemente a la red eléctrica- eso implica mayoritariamente el uso de baterías. Por otro lado, si la electricidad se genera mediante energías renovables, hay que considerar que cada una de las tecnologías de energía renovable depende de sus condiciones ambientales específicas, lo que provoca que tengan máximos y mínimos de generación. Si se quieren armonizar estas variaciones de generación de energía con una demanda que, por lo general, no es flexible es necesario usar sistemas intermedios de almacenamiento. Esto se puede conseguir, entre otras formas, con baterías.

• Proporcionar las condiciones adecuadas que incentiven la producción de baterías sostenibles.
• Mejorar el mercado de reciclaje y reutilización de materias primas.
• Cubrir riesgos sociales y medioambientales, como la falta de transparencia de origen de materias primas, consideración de sustancias peligrosas o el impacto ambiental del ciclo de vida de las baterías.

Aunque obviamente el objetivo final es que el ciclo de vida de las baterías se adapte a un ciclo de economía circular, en el que al final de su vida útil se sometan a un proceso de reciclaje del que se recuperen las materias primas para realimentarlas al proceso de fabricación, la idea es extender también en la medida de lo posible su vida útil. Para eso es interesante evaluar si cuando una batería, debido a la degradación de su funcionamiento, ya no reúne las condiciones para continuar funcionando en su aplicación original puede reunir las condiciones para funcionar en otra aplicación; y agotar así su potencial hasta someterla finalmente al proceso de reciclaje.

Un ejemplo claro de este caso son las baterías de propulsión de los vehículos eléctricos. En su aplicación original, la batería del vehículo proporciona una autonomía determinada. Pero, a medida que la batería se va degradando con el tiempo, esa autonomía se va reduciendo hasta un punto en el que ya no es viable continuar usándola para esa aplicación, porque limita demasiado las prestaciones del vehículo y es necesario sustituirla.

En esta aplicación de movilidad es posible que una batería que conserve el 70 % de su capacidad de carga original ya no sea aceptable. Pero ese 70 % de capacidad de carga es muy valioso para otras aplicaciones, como por ejemplo el almacenamiento estacionario de energía, donde es más importante reducir el coste del almacenamiento. De esta forma, la misma batería alimenta primero a un vehículo eléctrico para después formar parte de un sistema estacionario de almacenamiento de energía renovable con el que se puede cargar otro vehículo eléctrico equipado con una batería fabricada, en parte, con materiales reciclados de otra batería que había agotado por completo su vida útil.

En cuanto a valoración de mercado, el Anuario de la Movilidad Eléctrica 2022-2023 publicado por AEDIVE proporciona algunas cifras. El mercado global de baterías de segunda vida pasará de 252 millones de dólares en 2021 a casi 10.000 millones de dólares en 2031, con un crecimiento del 45 % anual. En España ya existe una industria nacional con este modelo de negocio, que implanta soluciones con baterías de segunda vida de vehículos eléctricos en el entorno residencial, en industrias y también como sistema de apoyo a infraestructuras de recarga, en emplazamientos donde no existe suficiente capacidad de red.

Conceptualmente parece interesante esta reutilización de baterías en otras aplicaciones. Pero cuando se lleva a la práctica hay que tener en cuenta una cosa muy importante: es una batería usada. Las baterías nuevas están sometidas a los controles de calidad pertinentes que aseguran su seguridad y prestaciones, pero una batería usada ha estado sometida a un esfuerzo de uso que, en el caso de un vehículo eléctrico, incluye vibraciones o posibles accidentes. Las baterías reutilizadas solo podrán usarse en una segunda aplicación si se pueden comprobar de forma exhaustiva sus prestaciones residuales, lo que determinará la viabilidad económica de ese nuevo uso. Y, sobre todo, si se puede demostrar que cumplen los requisitos de seguridad de esa segunda aplicación.

Para disponer con antelación de un documento nacional y a petición de la industria española, se ha elaborado en UNE la Especificación UNE 0075:2023 Requisitos para la reutilización de baterías de movilidad en usos estacionarios, usando como documento de partida los últimos borradores disponibles de las normas internacionales.

La Especificación UNE 0075 establece los requisitos para la reutilización de celdas, módulos, paquetes de baterías y sistemas de baterías que se fabricaron originalmente para otras aplicaciones, como la de vehículos, especificando el procedimiento para evaluar su funcionamiento y su seguridad. Se dirige principalmente al producto de litio, pero no exclusivamente.

El documento está estructurado según las siguientes fases típicas del proceso de reutilización de una batería:

• Retirada de la batería del equipo original.
• Inspección y evaluación de la batería usada.
• Almacenamiento de la batería para la reutilización.
• Diseño básico del sistema que va a utilizar la batería usada.

El procedimiento requiere evaluaciones de características mediante ensayos, pero es necesario disponer de algunos datos, como información básica, si estuviera disponible, relativa al fabricante de las celdas, sistema electroquímico, año y mes de fabricación, número de serie de la batería o módulo y procedimiento de seguridad para el desmontaje de la batería. También datos sobre el uso primario, también si pueden estar disponibles, como el rango de funcionamiento, historial de fallos, prestaciones residuales, período residual utilizable al final del uso primario y almacenamiento (en standby y a circuito abierto.

Por último, también es necesario disponer de datos para diseñar el sistema con la batería reutilizada, incluyendo aquí su rango de funcionamiento, período utilizable para la reutilización, diseño de prestaciones y diseño de seguridad.

Para facilitar la reutilización de baterías, la propuesta de Reglamento del Parlamento Europeo y del Consejo relativo a las pilas y baterías y sus residuos establece que se debe proporcionar acceso al sistema de gestión de la batería para obtener los datos necesarios para determinar su estado de salud y la vida útil prevista.

La Especificación UNE 0075 ha sido elaborada a iniciativa de BatteryPlat/AEPIBAL en el grupo de trabajo de UNE de Segunda vida de baterías de movilidad para usos estacionarios (CTN 203/SC 21/GT 1), liderado por SERCOBE.