El centre tecnològic Eurecat, amb seu a Manresa, és l'encarregat de coordinar el projecte europeu Marbel, que ha desenvolupat un nou concepte de bateries per a vehicles elèctrics que aposta pels principis de modularitat i potencial de reciclabilitat a gran escala, amb la finalitat de reduir l'impacte ambiental i fomentar l'economia circular en la indústria automobilística. A Catalunya, juntament amb Eurecat, el projecte ha comptat amb la participació de l'Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC) i les empreses Applus+ IDIADA, FICOSA i OTC Engineering.
L'ecodisseny dels prototips s'ha centrat en la facilitat d'acoblament i desacoblament dels components de les bateries, amb l'objectiu de repercutir de manera directa en l'eficiència de la seva reparació, reutilització en altres aplicacions i reciclatge. Per a això, el projecte ha incorporat fins a un 60% d'alumini reciclat postconsum, que suposa un estalvi de fins a 777 kg de CO₂ equivalents per caixa de bateria, i ha prioritzat la modularitat per allargar la vida útil de la bateria i dels seus components, reduint així els residus i el seu impacte en el medi ambient.
A més, s'han inclòs innovacions que faciliten la càrrega ultraràpida, mitjançant la implementació d'un disseny de sistema de refrigeració que garanteix una extracció de calor uniforme de les cel·les i barres col·lectores (busbars), combinat amb algorismes d'optimització per al procés de càrrega. S'ha incorporat també una caixa de connexions (Junction Box) que permet commutar l'arquitectura de la bateria de 400 a 800V i viceversa, segons necessitat, sent aplicable en bateries de diferent grandària.
"L'enfocament de circularitat crea un camí cap a una tecnologia de vehicles elèctrics més sostenible, mentre que amb l'optimització del rendiment de la bateria resolem els principals punts crítics per a l'acceptació i adopció del cotxe elèctric, com la limitada autonomia del vehicle i el temps de càrrega, permetent viatjar distàncies més llargues", destaca el coordinador del projecte Marbel, Eduard Piqueras, que alhora és el coordinador de Programes Europeus a Eurecat.
Una segona vida a les bateries
Un dels elements clau que ha abordat el projecte és el de donar una segona vida de les bateries, cosa que permet la reutilització i recondicionament dels seus components per a aplicacions energètiques més enllà de l'automoció: "En incorporar principis d'ecodisseny com la modularitat, la segona vida i els materials amb alt contingut de reciclatge i alt potencial de reciclabilitat, Marbel estén la vida útil de les bateries i els fluxos de materials, la qual cosa permet reduir les deixalles alhora que manté el valor dels materials, avançant tant en sostenibilitat com en viabilitat econòmica", detalla la investigadora de la Unitat de Residus, Energia i Impacte Ambiental d'Eurecat Violeta Vargas.
Arquitectura intel·ligent
Els prototips disposen d'una arquitectura intel·ligent que combina connexions d'alimentació mitjançant barres conductores (busbars) que poden acoblar-se i desacoblar-se fàcilment usant components de subjecció caragolades estàndard, i de les quals s'han optimitzat els seus formats flexibles, fet que agrega senzillesa durant les operacions d'acoblament i els permet resistir les vibracions a les quals podria estar sotmès el paquet de bateries en el vehicle.
A més, el Sistema de Gestió de la Bateria (BMS) incorpora comunicacions sense fils i monitoratge intel·ligent d'energia en temps real, que permet reduir significativament el pes, el cost i la complexitat de disseny. En concret, s'ha dissenyat un dispositiu electrònic intel·ligent que s'integra en cada cel·la de la bateria, permetent el monitoratge local de cada cel·la i la comunicació directa amb el BMS a través de tecnologia sense fil Bluetooth. D'aquesta manera, per exemple, el cablejat d'un paquet de bateries de 16 cel·les es redueix de més de 20 metres a tot just 80 centímetres, el que aminora els costos de material, el pes i la complexitat d'acoblament.
Les dades recopilades pel BMS, juntament amb els generats per iSCM, s'integren en un sistema de bessó digital basat en algorismes d'intel·ligència artificial i aprenentatge automàtic que realitza processos d'analítica predictiva, incorporant informació de diferents fonts en una única aplicació web. El sistema pot predir la vida útil restant de la bateria, el seu estat de càrrega i salut, així com el moment en què aconseguirà el final de la seva vida útil, entre altres elements. Això permet disposar d'informació veraç per a planificar una segona vida útil en funció de l'estat de salut dels components.
El projecte Marbel, que ha comptat amb un pressupost d'11 milions d'euros, ha estat finançat del programa H2020 de la Unió Europea. El consorci Marbel ha reunit 16 socis de vuit països europeus, entre els quals sis universitats i centres de recerca, una empresa d'enginyeria d'automoció, dues pimes, una OEM i cinc fabricants de components.
