Navegando pelas complexidades no armazenamento de energia em baterias

Person plugging their electric vehicle into a charger

Autora: LaTanya Schwalb

Quatro práticas indicadas para fabricantes e OEMs promoverem segurança, desempenho e sustentabilidade

Os últimos cinco anos apresentaram uma rápida aceleração nas vendas de veículos elétricos (VEs) e um aumento significativo na capacidade de armazenamento de energia nas redes elétricas ao redor do mundo. As baterias estão no centro de ambas as tendências, uma vez que as baterias utilizadas em VEs e em sistemas de armazenamento de energia compartilham características fundamentais e, muitas vezes, são produzidas pelos mesmos fabricantes. Até 2030, a implementação de baterias continuará a acelerar; a Agência Internacional de Energia (IEA, da sigla em inglês) prevê que será necessária uma expansão de seis vezes na capacidade global de armazenamento de energia para cumprir as principais metas climáticas (exigindo 1.200 GW de armazenamento em baterias).

Complexidade em meio à rápida comercialização de sistemas de armazenamento de energia

À medida que as tecnologias de baterias são comercializadas e ganham escala, surgem diversos desafios, abrangendo desde a composição química das baterias até as suas aplicações:

Segurança

O manuseio inadequado, os defeitos de fabricação e as possíveis falhas operacionais em sistemas de bateria podem levar a incêndios e explosões. Isso representa riscos significativos tanto nos ambientes de fabricação quanto para os usuários finais, equipes de resposta a emergências e outras pessoas envolvidas.

Impacto ambiental

O design, a aquisição de materiais, a fabricação e a gestão do descarte e da reciclagem de baterias realizados de forma responsável podem ajudar a minimizar os impactos ambientais gerados durante a produção.

Desempenho

Devido à ampla variedade de designs de baterias, métricas de desempenho e condições às quais elas são expostas em diferentes ambientes e aplicações, sistemas, conjuntos (packs) e células frequentemente precisam ser submetidos a múltiplos métodos de avaliação para identificar adequadamente os potenciais problemas.

Conformidade com normas em constante evolução

Manter-se atualizado em relação às estruturas regulatórias e de conformidade globais – que estão em constante evolução – é essencial para que os sistemas de bateria atendam aos requisitos de segurança, meio ambiente e desempenho necessários para a aceitação no seu mercado-alvo. Essas normas frequentemente evoluem juntamente com as tecnologias subjacentes, aumentando a complexidade do cenário que os fabricantes precisam gerenciar.

Todas essas dimensões geram impactos no mundo real. Acidentes recentes na fabricação, incluindo um incêndio em uma fábrica de baterias na Coreia do Sul, bem como incêndios causados por produtos acabados, como bicicletas elétricas em Nova York, nos EUA, resultaram na morte de dezenas de pessoas e feriram muitas outras.

Como inovadores do setor de baterias podem promover segurança e desempenho em prol da sustentabilidade

Apresentamos a seguir considerações fundamentais para que fabricantes e OEMs promovam a segurança e o desempenho, além de apoiarem a sustentabilidade, à medida que ampliam a fabricação e a implementação de sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS).

Testes de segurança

Os fabricantes podem trabalhar de forma proativa com empresas independentes, de terceira parte, qualificadas para testar e certificar produtos, visando levar ao mercado sistemas de bateria mais seguros possíveis. Os principais parâmetros para os ensaios incluem:

Testes de fuga térmica (“thermal runaway”): Avaliam as baterias em condições que podem causar superaquecimento das células, com potencial propagação para outras células ou risco de incêndio ou explosão.
Testes de curto-circuito: Avaliam a resposta das baterias a curtos-circuitos internos e externos para ajudar a prevenir outros riscos de segurança.
Proteção contra sobrecarga e descarga excessiva: Avaliam a capacidade das baterias de lidar com cargas ou descargas excessivas sem falhas.

Testes de desempenho

Para avaliar de forma eficaz a ampla gama de características e condições abrangidas pelos ensaios de desempenho, muitos fabricantes colaboram com empresas independentes, de terceira parte, qualificadas para testar parâmetros como:

Testes de vida útil: Avaliam quantos ciclos de carga e descarga uma bateria suporta antes que sua capacidade caia abaixo de um limite de uso viável.
Testes de capacidade e densidade de energia: Avaliam e medem a carga total que uma bateria pode armazenar e sua energia por unidade de peso ou volume.
Testes de densidade de potência: Avaliam a taxa na qual uma bateria pode fornecer energia.

Controle robusto de qualidade

Os principais fabricantes de baterias buscam aprimorar continuamente seus sistemas e procedimentos de controle de qualidade, desde ensaios na linha de produção até inspeções finais. Isso é particularmente importante à medida que as tecnologias evoluem em paralelo com regulamentações, normas e certificações de desempenho e segurança.

Práticas ambientais e de sustentabilidade

Os fabricantes também podem se diferenciar ao priorizar a análise do impacto ambiental de sua produção e de suas operações, o que inclui a realização de avaliações de ciclo de vida, o aumento da transparência de dados e o desenvolvimento de produtos adequados para reciclagem ou a reutilização segura em outras aplicações.

Overhead view of an energy power station next to a solar farm

Esteja preparado para responder aos desafios e oportunidades em constante evolução no setor de baterias

A proatividade pode ajudar fabricantes e OEMs a manterem uma vantagem competitiva no cenário de baterias, visto que novos desafios continuarão surgindo nos próximos meses e anos. Por exemplo, com a chegada ao mercado de conjuntos e sistemas de baterias maiores, serão necessárias novas capacidades e instalações de teste especializadas para que fabricantes e OEMs possam avaliar adequadamente a segurança e o desempenho em suas potenciais aplicações.

A UL Solutions apoia fabricantes na avaliação e nos ensaios de produtos em conformidade com normas específicas, além da participação em grupos de trabalhos técnicos, permitindo acompanhar e informar sobre o desenvolvimento de novas normas e requisitos de certificação à medida que as tecnologias evoluem. Desenvolvemos continuamente novas soluções, como a nossa nova instalação de testes de baterias em Auburn Hills, Michigan, nos EUA, que respondem às mudanças do mercado e são projetadas para ajudar os fabricantes a acompanhar a evolução do setor, continuando a oferecer ao mercado produtos seguros e com desempenho verificado.

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