El proyecto europeo Marbel, coordinado por el centro tecnológico Eurecat, ha desarrollado un nuevo concepto de baterías para vehículos eléctricos, que apuesta por los principios de modularidad y potencial de reciclabilidad a gran escala, con el fin de reducir el impacto ambiental y fomentar la economía circular en la industria automovilística. Para ello, el ecodiseño de los prototipos se ha centrado en la facilidad de ensamblaje y desensamblaje de los componentes de las baterías.
Con un presupuesto de 11 millones de euros, financiados por el programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea, el proyecto ha incorporado hasta un 60% de aluminio reciclado posconsumo, que supone un ahorro de hasta 777 kg de CO₂ equivalentes por caja de batería, y ha priorizado la modularidad para alargar la vida útil de la batería y de sus componentes, reduciendo así los residuos y su impacto en el medio ambiente.
Además, se han incluido innovaciones que facilitan la carga ultrarrápida, mediante la implementación de un diseño de sistema de refrigeración, garantizando una extracción de calor uniforme de las celdas y barras colectoras (busbars), combinado con algoritmos de optimización para el proceso de carga. Por otro lado, se ha incorporado también una caja de conexiones que permite conmutar la arquitectura de la batería de 400 a 800 V y viceversa, según necesidad siendo aplicable en baterías de diferente tamaño.
Segunda vida de las baterías para aplicaciones energéticas
Uno de los elementos clave que ha abordado el proyecto es la segunda vida de las baterías, lo que permite la reutilización y reacondicionamiento de sus componentes para aplicaciones energéticas más allá de la automoción.
Marbel también ha integrado estrategias avanzadas de recuperación de materiales para recuperar grafito, litio, níquel, manganeso y cobalto de alta pureza de las celdas al final de su vida útil, cumpliendo con el Reglamento Europeo sobre normas de sostenibilidad para baterías y residuos de baterías.
Monitorización local de las baterías
Los prototipos disponen de una arquitectura inteligente que combina conexiones de alimentación mediante barras conductoras que pueden ensamblarse y desensamblarse fácilmente usando componentes de sujeción atornilladas estándar, y de las cuales se han optimizado sus formatos flexibles, agregando sencillez durante las operaciones de ensamblaje y resistencia a las vibraciones a las que podría estar sometido el paquete de baterías en el vehículo.
Además, el sistema de gestión de la batería (BMS) incorpora comunicaciones inalámbricas y monitorización inteligente de energía en tiempo real, lo que permite reducir significativamente el peso, el coste y la complejidad de diseño. En concreto, se ha diseñado un dispositivo electrónico inteligente, denominado Smart Cell Manager (iSCM), que se integra en cada celda de la batería, permitiendo la monitorización local de cada celda y la comunicación directa con el BMS a través de tecnología inalámbrica bluetooth.
Los datos recopilados por el BMS, junto con los generados por iSCM, se integran en un sistema de gemelo digital basado en algoritmos de inteligencia artificial y aprendizaje automático que realiza procesos de analítica predictiva, incorporando información de diferentes fuentes en una única aplicación web.
El sistema puede predecir la vida útil restante de la batería, su estado de carga y salud, así como el momento en que alcanzará el final de su vida útil, entre otros elementos. Esto permite disponer de información veraz para planificar una segunda vida útil en función del estado de salud de los componentes.