La tecnología avanzada de baterías para vehículos eléctricos superará la erosión del cambio climático

El cambio climático estaba a punto de crear un interesante círculo vicioso para los vehículos eléctricos. El transporte eléctrico puede contribuir en gran medida a reducir las emisiones de carbono que están aumentando las temperaturas globales. Pero las temperaturas más cálidas también aceleran la degradación de la batería, cuyo rendimiento puede ser un factor decisivo para las personas que están considerando comprar un vehículo eléctrico.

Sin embargo, en un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Michigan, los investigadores han demostrado que las baterías han mejorado mucho en los últimos años. De hecho, tanto es así que sus ganancias no compensarán las pérdidas esperadas relacionadas con el calor en un planeta en calentamiento. La investigación fue financiada con fondos federales de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China.

«Gracias a las mejoras tecnológicas, los consumidores deberían tener más confianza en las baterías de sus vehículos eléctricos, incluso en un futuro más cálido», afirmó Haochi Wu, autor principal del estudio publicado en la revista Science. Cambio climático de la naturaleza. Wu realizó el trabajo como estudiante de doctorado visitante en la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la UM, o SEAS.

El estudio del equipo combinó simulaciones de vehículos eléctricos con modelos de degradación de la batería y cambio climático para comparar la resistencia de las baterías más antiguas fabricadas entre 2010 y 2018 con las baterías más nuevas fabricadas entre 2019 y 2023. En un escenario en el que el planeta se calienta 2 grados Celsius, su edad aumentará en un promedio del 8%. Máximo 30%. Para las baterías nuevas, la caída promedio de vida útil es de solo el 3% y la máxima es de solo el 10%.

«Creo que estas mejoras son bien conocidas por los expertos en el campo. Pero cuando comencé este proyecto, estaba mirando foros web y leyendo cómo la gente tomaba decisiones sobre los automóviles», dijo Wu. «Todavía existen muchas preocupaciones sobre la sostenibilidad de las baterías de vehículos eléctricos».

Esas preocupaciones fueron impulsadas, en parte, por una serie de incidentes hace aproximadamente una década en los que los conductores de vehículos eléctricos en climas más cálidos vieron evaporarse la capacidad de su batería, dijo Wu. Pero esos deberían ser problemas del pasado, según el análisis del equipo.

sentir calor

Los investigadores observaron la duración de la batería en 300 ciudades de todo el mundo bajo diferentes condiciones de calentamiento y descubrieron que las mejoras seguían siendo globales. De hecho, las ciudades más calurosas, como las más cercanas al ecuador, son las que experimentarán los mayores avances.

El enfoque del equipo llamó la atención de los expertos en el campo, así como de los editores de las revistas en las que se publicó el trabajo. Su marco combina proyecciones climáticas con modelos calibrados experimentalmente de degradación de la batería y simulaciones del comportamiento de conducción de vehículos eléctricos para generar perfiles de batería de alta fidelidad en escalas temporales granulares, dijo Wu.

«Los autores encontraron una forma interesante de modelar el importante papel del progreso tecnológico en la mitigación de los efectos negativos del cambio climático», escribió el equipo editorial. Cambio climático de la naturaleza. La revista invitó a Wu y Craig a presentar un informe de investigación sobre su trabajo, haciéndolo más visible y accesible para la comunidad investigadora.

Sin embargo, existen algunas advertencias importantes asociadas con los hallazgos del estudio, señaló el autor principal Michael Craig, SEAS y profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Industrial y de Operaciones, o IOE. Es importante destacar que el equipo utilizó dos vehículos eléctricos representativos para su trabajo, el Tesla Model 3 y el Volkswagen ID.3.

«En regiones como Europa y Estados Unidos, creemos que tenemos un buen manejo de la tecnología de baterías disponible en esas regiones», dijo Craig. «Pero cuando observamos ciudades de la India o del África subsahariana, por ejemplo, sus flotas de vehículos pueden ser muy diferentes, y es casi seguro que lo son. Así que nuestros resultados pueden ser optimistas para esas regiones».

En estas regiones, es probable que los efectos del calentamiento empeoren y se sientan más agudamente, lo que pone de relieve otra dimensión de cómo el cambio climático exacerba la desigualdad. Este tema proviene de otro estudio reciente de Craig y Wu.

Hoja de ruta para la resiliencia

Publicado en la revista Joule, el proyecto relacionado de los investigadores se inspiró en una pregunta similar sobre cómo el calentamiento global afectaría el rendimiento de las células solares en los tejados. Específicamente, probaron dónde el cambio climático empujaría a los paneles solares al riesgo de alta temperatura y al riesgo de temperatura extremadamente alta, que son umbrales técnicos definidos por la Comisión Electroquímica Internacional, o IEC. Estos peligros de las altas temperaturas pueden acelerar la degradación de los paneles solares convencionales, lo que puede reducir su confiabilidad y acelerar el reemplazo esperado.

Descubrieron que, según las normas IEC actuales, se subestiman los riesgos de más de la mitad de nuestra capacidad de instalación fotovoltaica en tejados actual y futura. Una vez más, estos riesgos serán más graves donde el calentamiento sea mayor, que a menudo son zonas de ingresos bajos y medios.

«En el lado solar, decimos que sabemos que el riesgo se avecina, por lo que tenemos que prepararnos para ello y actualizar nuestros estándares. Pero si se actualizan los estándares, hay todo un menú de opciones disponibles para que los desarrolladores, fabricantes e instaladores de paneles aborden ese riesgo», dijo Craig. «Así como la tecnología de los vehículos eléctricos está reduciendo ese riesgo, podemos reducir el riesgo en la energía solar. Sólo tenemos que tener algo de previsión».

Si bien esto no resuelve los problemas de discriminación por sí solo, sí significa que los equipos que buscan respuestas pueden centrarse en cómo se implementa la tecnología en lugar de si existe.

«Las regiones más vulnerables van a sufrir un impacto negativo mayor por el cambio climático, pero estamos descubriendo que las mejoras tecnológicas pueden mitigar esto», afirmó Wu. «Esas son buenas noticias».

Partha Vaishnav y Jiahui Chen de la UM también contribuyeron a la investigación sobre el cambio climático de Nature. Kinkin Kong y Matthew Huber de la Universidad Purdue fueron coautores del informe Zool. Mingyan Sun de la Universidad de Pekín fue colaborador de ambos proyectos.

La financiación para el estudio Joule provino de NSF, NSFC, NASA y el Proyecto Principal de Ciencia y Tecnología Nacional Smart Grid. Ambos estudios fueron apoyados por Advanced Research Computing de la UM.

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