Como formas de transportación, los trenes y los vehículos eléctricos (EV) tienen mucho en común. Ambos brindan la alegría de viajar, son seguros y convenientes y, al ampliar las posibilidades de la movilidad eléctrica, ambos contribuyen a la realización de una sociedad sostenible.

En la vida moderna, ahora podemos usar trenes y vehículos eléctricos en tándem, por ejemplo, cuando viajamos a una nueva ciudad. Pero, ¿cuál es la forma más eficaz de combinar los dos modos de viaje? Para una ruta más pintoresca, a menudo es preferible un viaje en tren. Sin embargo, para otros fines, conducir en automóvil puede funcionar mejor. En cualquier caso, ¡pensar en la ruta y en cómo llegar puede ser emocionante!

En Nissan, ahora estamos desarrollando una forma completamente nueva de combinar las tecnologías utilizadas tanto en los viajes en tren como en los vehículos eléctricos. Para baterías en dispositivos de cruce de ferrocarril, East Japan Railway Company (JR East), uno de los principales proveedores de trenes de Japón, está probando baterías reutilizadas Nissan LEAF EV.

Los cruces ferroviarios son esenciales para el funcionamiento de los trenes y la seguridad vial. Las compañías ferroviarias instalan unidades de suministro de energía de emergencia en cada cruce para garantizar que funcionen correctamente en todo momento. Esto incluye durante los trabajos de mantenimiento programados y los cortes de energía temporales. Actualmente, estas unidades de suministro de energía de emergencia utilizan baterías de plomo-ácido. Sin embargo, los esfuerzos para reemplazarlos con baterías Nissan LEAF reutilizadas comenzaron en enero de 2021 en el cruce del ferrocarril Atago en la línea Jōban, que atraviesa la ciudad de Minamisoma en la prefectura de Fukushima.

Reutilización de baterías de vehículos eléctricos

La batería de iones de litio de un Nissan LEAF retiene del 60 al 80% de su capacidad de almacenamiento de electricidad al final de su ciclo de vida en un automóvil. Por lo tanto, al reutilizar las baterías de vehículos eléctricos usadas, podemos dirigir esta capacidad de energía restante a otra parte, como baterías nuevas de reemplazo de vehículos o baterías estacionarias. El socio de Nissan, 4R Energy Corporation, es responsable de este esfuerzo. La reutilización de las baterías de los vehículos puede reducir las emisiones de CO2 y el uso de recursos asociados con la construcción de nuevas desde cero. Además de eso, agrega valor adicional a las baterías de los vehículos eléctricos, aumentando el valor de los vehículos eléctricos en general y conduciendo a su adopción más amplia.

Beneficios no limitados a la sustentabilidad

Para Kaito Tochihara, investigador jefe adjunto en el centro de I + D del ferrocarril del este de Japón, cuando se trata de suministro de energía de emergencia, cambiar de baterías de plomo-ácido a de iones de litio para vehículos eléctricos reutilizadas no solo promueve la sostenibilidad, sino que también conduce a un mejor rendimiento de la misma.

En comparación con las baterías de plomo-ácido, la variedad de iones de litio reutilizada requiere solo 1/3 del tiempo de carga. También son mucho más duraderas, con una duración promedio de 10 años, en comparación con los 3-7 años de una batería estándar. Tochihara está particularmente interesado en el mantenimiento de baterías.

"Con las baterías de plomo-ácido", dijo, "tenemos que visitar periódicamente los cruces ferroviarios para verificar el estado de carga y cualquier deterioro. Sin embargo, con las baterías de iones de litio reutilizadas, hay un sistema de control adjunto, similar a un EV, para que podamos comprobar de forma remota el estado de la batería. Esto debería conducir a mejores estándares de mantenimiento. Este sistema también permite el mantenimiento preventivo al informarnos del estado de la batería antes de que su voltaje sea demasiado bajo".

Seguridad y protección en los cruces ferroviarios

Tochihara explicó que "los cruces de ferrocarril son puntos de contacto entre los trenes y las vías públicas, por lo que deben ser extremadamente seguros y confiables. En 4R Energy Corporation, desarrollamos nuestras baterías de iones de litio reutilizadas a partir de baterías diseñadas para automóviles. Similar a un cruce de ferrocarril, estas baterías requieren un alto nivel de seguridad y protección. Su confiabilidad nos da la confianza para continuar con nuestros esfuerzos".

4R Energy Corporation entró en funcionamiento en 2010, el mismo año en que se lanzó el Nissan LEAF. Anticipándose a la amplia difusión de los vehículos eléctricos, el objetivo de la empresa era hacer un uso eficaz de las baterías de iones de litio después de su vida útil en los vehículos. Cada año, la fábrica de la empresa en Namie, prefectura de Fukushima, recibe miles de baterías usadas, que luego reutilizan.

Takuya Kinoshita, del Departamento de Soluciones Técnicas de 4R Energy Corporation, explica que las baterías de iones de litio reutilizadas de la compañía cuentan con cuatro grados de seguridad.

1. El historial de Nissan LEAF: El Nissan LEAF, fuente de las baterías reutilizadas, no ha tenido incidentes graves debido a la calidad de la batería durante los más de 10 años desde su lanzamiento.
2. Norma Internacional UL1974: Para su proceso de reciclaje / remanufactura de baterías, 4R Energy Corporation ha adquirido la certificación Norma Internacional UL1974 relacionada específicamente con el reciclaje de baterías de almacenamiento.
3. Concepto de control del Nissan LEAF: 4R Energy Corporation reutiliza las baterías de acuerdo con el mismo concepto de control utilizado en la producción del Nissan LEAF.
4. Diseñado para la seguridad: al igual que el Nissan LEAF, las baterías reutilizadas están diseñadas para evitar explosiones en el caso poco probable de un accidente.

Además, el Nissan LEAF, que se vende en todo el mundo, está diseñado para hacer frente a diversos climas y condiciones. Lo mismo puede decirse de la batería EV de iones de litio del LEAF. Esto, dice Kinoshita, "es una fortaleza adecuada para cruces de ferrocarril en entornos hostiles". Sin embargo, antes de que las baterías reutilizadas puedan emplearse al por mayor en dispositivos de cruce de ferrocarril, se deben resolver algunos problemas restantes.

Soportando oleadas de relámpagos

Si un rayo cae sobre un vehículo eléctrico, la electricidad fluye hacia el suelo a través de la carrocería del vehículo. Esto evita que el voltaje repentino anormalmente alto (la sobretensión del rayo) fluya hacia la batería. Sin embargo, en un cruce de ferrocarril, la batería está conectada mediante cables a dispositivos como barreras, alarmas y equipos de control. Si cae un rayo cerca, entonces el voltaje puede fluir directamente a la batería a través de esos cables.

Para permitir que las baterías soporten tales sobretensiones, se aplicaron modificaciones a la infraestructura de control de la batería desde la etapa de desarrollo. Además, antes de pasar a la etapa de prueba en un cruce de ferrocarril, JR East, 4R Energy Corporation e instituciones terciarias realizaron una variedad de evaluaciones operativas. Además del cruce de ferrocarril de Atago, hay planes para probar las baterías en otros cruces de ferrocarril en las líneas de Jōban y Mito. Estos tests analizarán el efecto de los rayos y otros factores ambientales en las baterías en una amplia gama de áreas.

Los ensayos, que comenzaron en enero de 2021, ahora están experimentando su primer otoño. Tochihara, del centro de I + D de East Japan Railway, está entusiasmado. Dijo: "En otoño hay muchas tormentas eléctricas y tifones. Continuaremos analizando el rendimiento de la batería, basándonos en resultados iniciales prometedores. También utilizaremos los comentarios de quienes mantienen los cruces ferroviarios, haciéndolos más seguros de usar".

Tochihara también discutió los posibles resultados de esta prueba en baterías reutilizadas. "Los ferrocarriles que funcionan con electricidad vienen en varios tamaños. Si podemos confirmar, en esta prueba, que las baterías reutilizadas son seguras para su uso en ferrocarriles, entonces creo que podemos esperar que esta iniciativa se expanda. Por ejemplo, en equipos de comunicaciones inalámbricas".

La ola de electrificación actual nos acerca a nuestro objetivo de neutralidad de carbono. A medida que el uso de vehículos eléctricos se generalice cada vez más, también aumentará la disponibilidad de baterías reutilizables. Hasta hace poco, la idea de que las baterías de los vehículos eléctricos pudieran reutilizarse en los cruces de trenes electrificados era algo inaudito. Y el potencial de las baterías de vehículos eléctricos usados no se detiene ahí. Hay muchas otras formas de reutilizar las baterías para su uso en una sociedad futura más segura y sostenible.

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