O ciclo de vida de uma bateria não termina necessariamente após o seu uso em um veículo e o projeto-piloto “GUW+” da Üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG, parceira da Daimler Buses, demonstra isso.
Neste projeto, anunciado em 2021, os sistemas de bateria de ônibus urbanos Mercedes-Benz eCitaro recebem uma segunda vida, atuando como unidades estacionárias de armazenamento de energia. Essa solução inovadora foi desenvolvida e implementada pela Mercedes-Benz Energy GmbH. O sistema de armazenamento na subestação retificadora da Üstra, que atualmente opera em Hanover, fornece um suprimento simultâneo e compartilhado de energia para os ônibus elétricos eCitaro, assim como para trens leves de operadoras do transporte público.
A solução de armazenamento estacionário deste projeto-piloto não é apenas regenerativa e configurável, mas também pode ser adaptada e dimensionada conforme necessário para outras aplicações. Além disso, encontrar uma segunda vida para essas baterias como unidades estacionárias de armazenamento de energia reduz os custos do ciclo de vida do eCitaro. Ao mesmo tempo, o uso da infraestrutura existente da Üstra tem um efeito positivo para os custos de investimento, assim como permite opções adicionais de amortização.
A unidade estacionária de armazenamento de energia tem uma capacidade total de mais de 500 kWh e é composta por 28 sistemas de bateria de segunda vida do Mercedes-Benz eCitaro. Cada ônibus urbano eCitaro é equipado com pacotes potentes de bateria NMC, que agora recebem uma segunda vida na unidade estacionária de armazenamento, assim que o limite de autonomia do veículo é alcançado.
Armazenamento estacionário assegura segunda vida para baterias de ônibus elétricos e equilíbrio ambiental – Fiel ao seu compromisso com a sustentabilidade, a Daimler Buses vem abordando de maneira holística o ciclo de vida dos seus ônibus e de seus sistemas de bateria. Quando uma bateria de tração NMC em um ônibus urbano totalmente elétrico atinge cerca de 80% de sua capacidade original, após cinco a seis anos de operação, geralmente se faz necessário substituí-la para garantir a autonomia necessária desses ônibus urbanos.
No entanto, em operação estacionária, onde as perdas de capacidade desempenham um papel secundário, essas baterias ainda são totalmente capazes de operar por até dez anos. O uso contínuo dessas baterias como módulos de armazenamento de energia em uma aplicação de segunda vida significa que elas podem trazer benefícios econômicos na medida em que ajudam o eCitaro a manter um equilíbrio ambiental.
No projeto-piloto da Üstra, as baterias provêm de ônibus urbanos eCitaro usados pela Daimler Buses em testes de milhares de quilômetros. No futuro, a unidade de armazenamento de energia estacionária pode ser expandida com baterias retiradas dos 49 ônibus urbanos elétricos eCitaro que são operados pela Üstra.
Fluxo de armazenamento e fornecimento local de energia em Hanover equilibra picos de carga em caso de falhas na rede – A subestação retificadora em Hanover alimenta os trens leves e os ônibus elétricos da Üstra por meio da rede elétrica pública. A unidade de armazenamento de energia serve como um amortecedor, permitindo que a energia recuperada seja utilizada de forma eficiente para o sistema de trens leves. Ao armazenar energia dessa maneira, é possível equilibrar picos de carga e garantir a operação contínua e suave em caso de falhas na rede.
A Üstra também se concentra na alimentação da infraestrutura de carregamento público com capacidade excedente. Em momentos em que há excesso de eletricidade produzida e há maior demanda na rede elétrica pública, esses picos devem ser cobertos sem sobrecarregar a rede elétrica, enquanto gerencia possíveis cenários de apagão no fornecimento de energia. A Üstra instalou em suas estruturas uma estação de carregamento especialmente projetada para carregar os ônibus elétricos por meio do sistema de armazenamento da subestação retificadora.
O projeto-piloto, que é o primeiro a integrar baterias usadas dos ônibus elétricos eCitaro, vinha sendo implementado desde 2021. Agora, esta fase está completa com a integração total deste sistema de armazenamento que garante uma operação segura e regular no longo prazo. A fase de testes intensivos envolveu a integração do sistema em todo o ambiente técnico da Üstra, incluindo sistemas de controle para a rede elétrica de trens leves, bem como a finalização do conceito de segurança contra incêndios.
Projeto-piloto de armazenamento de baterias visa utilização de baterias do eCitaro após atingirem o seu limite de capacidade – O conceito do projeto-piloto GUW+ de armazenamento tem como objetivo a validação no que diz respeito ao potencial uso de baterias da frota de ônibus eCitaro da Üstra quando atingirem seu limite de capacidade. Os 49 ônibus elétricos eCitaro da empresa de transporte foram gradualmente colocados em operação a partir de 2020, com a expectativa de 490 baterias serem integradas na solução de armazenamento de segunda vida a partir de 2026. Isso permitiria à Üstra cobrir completamente suas demandas de energia por meio da operação estacionária, impulsionando assim, sua lucratividade.
O projeto de extensão da vida útil das baterias de ônibus elétricos é geralmente escalável em termos de tamanho e abrangência. Isso torna viável o desenvolvimento desse conceito, assim como a implementação futura dessa solução que é economicamente eficiente e que proporciona uma segunda vida às baterias do veículo eCitaro.
Sistema estacionário de armazenamento apresenta versatilidade de uso para operadores de transporte público – A Üstra e outros operadores de transporte público podem atualizar a sua unidade estacionária de armazenamento de energia conforme a demanda e adaptá-la às suas necessidades. Por exemplo, já existem planos para uma solução em contêiner que não utiliza espaços existentes no local. Em vez disso, pode ser integrada de forma flexível e de acordo com diferentes condições locais.
Outra opção seria integrar o fornecimento de energia à infraestrutura de carregamento para outros veículos elétricos, como veículos municipais ou carros de funcionários. Além disso, a energia pode ser armazenada para uso em oficinas que estejam no local ou departamentos administrativos, fornecendo um aumento considerável de benefícios para o investimento do operador na segunda vida para suas baterias.
Outra solução interessante seria combinar o armazenamento com sistemas fotovoltaicos instalados em telhados, fábricas e estacionamentos. O armazenamento intermediário de energia solar para os sistemas de bateria de segunda vida do eCitaro, somado ao uso local de energia gerada, atendem às necessidades de vários operadores de transporte público que buscam aumentar a lucratividade de suas frotas.
Por último, o projeto-piloto GUW+ também serve para avaliar o uso da unidade estacionária também como armazenamento de reposição. Por exemplo, novas baterias do eCitaro mantidas pela Daimler Buses ou operadores de serviços, com o objetivo de serem usadas como unidades de substituição em caso de falha súbita da bateria do veículo, também podem ser integradas aos sistemas de armazenamento estacionários para operação em baixa carga até serem utilizadas novamente em um ônibus elétrico. Dessa forma, as baterias podem ser mantidas em boas condições, evitando que envelheçam prematuramente.
Papel da Daimler Buses no desenvolvimento e implementação da unidade de armazenamento de energia – O projeto GUW+ é financiado pelo Ministério Federal de Assuntos Digitais e Transportes da Alemanha (BMDV), como decorrência da Diretiva de Financiamento de Eletromobilidade. Além do consórcio líder Alstom Transport Deutschland GmbH, sediado em Salzgitter, na Alemanha, conta também com a Elpro GmbH de Berlim, Motion Control and Power Electronics GmbH, Fraunhofer IVI em Dresden e a Universidade de Tecnologia de Dresden. A Daimler Buses apoia o projeto como parceira associada.
Como subsidiária da Mercedes-Benz AG, a Mercedes-Benz Energy GmbH é especializada em aplicações de segunda vida e também de unidades de armazenamento de reposição, sendo responsável pelo desenvolvimento e implementação da unidade de armazenamento de energia para o projeto GUW+ em nome da Fraunhofer IVI.
A Daimler Buses forneceu as baterias e auxiliou no desenvolvimento do software e componentes de controle. A recém-criada Daimler Buses Solutions GmbH implementará futuras aplicações de segunda vida com base em baterias do Mercedes-Benz eCitaro como parte de soluções chave para a infraestrutura de ônibus elétricos de operadores do transporte público.
