Cinco perguntas fundamentais sobre a sustentabilidade de baterias de veículos elétricos

You have questions about electric vehicle batteries, we have answers.

As demand for both commercial and private electric vehicles grow, so too will the need to develop sustainable solutions for dealing with the lithium-ion batteries they use.

Here are five key questions to consider.

What are the options when electric vehicle batteries reach the end of their useful life?

A: As things stand today - and as seen in the infographic below - there are three basic options: dispose, recycle, or reuse. Recycling lithium, however, can be tricky. It is a highly reactive element. Recycling plants capable of handling lithium-ion batteries are in the early stages of development.

With the negative environmental implications of disposal, reuse is quickly becoming the most viable option from both an environmental and economic standpoint. 

A new term is developing for this option: second-life batteries. 

Cummins Second Life Batteries - Infographic
As seen in the infographic above, there are three potential options for a battery after it has reached the end of its original use.

What are second-life batteries?

A: Lithium-ion batteries in electric vehicle applications operate under extremely demanding conditions and will eventually degrade to a point where their total usable capacity and other performance requirements no longer meet the standards placed upon them. 

While no longer enough for use in electric vehicles, these batteries still contain a lot of energy. They may contain 70% to 80% of their initial capacity, which means there's still a lot of energy that could be used in other ways.

Second-life batteries are electric vehicle batteries that have been repurposed, or given a second-life, for use in another less demanding application such as stationary energy storage. 

Why are second-life battery solutions important for electric vehicle manufacturers?

A: Fortunately, there’s a little time as the electronic vehicle industry ramps up. But as the metaphorical stockpile of partially used batteries continues to grow, manufacturers will be expected to have solutions in place that are both environmentally and economically sustainable. 

Second-life batteries are an environmentally responsible solution because they extract additional usable energy that would otherwise go to waste. This solution also delays the recycling process, allowing procedures to be developed and improved.

Second-life batteries are an economically sustainable solution because they create an entirely new revenue stream for manufacturers. When their batteries are no longer suitable for use in an electric vehicle, manufacturers can remanufacture them to suit less-demanding applications, then resell them. This additional link in the automotive value chain is expected to be worth billions of dollars within the next few decades.

What does this look like in the real world? 

A: The most common application for second-life batteries is stationary energy storage. This is because the application demands relatively low current and energy density from the battery pack compared to the automotive applications they were initially designed for. 

Stationary energy storage is important because it allows energy to be captured for future use. As the world continues to prioritize the shift to renewable and diversified energy sources, the ability to store energy can make those sources more robust and less dependent on traditional energy sources to fill any voids in the grid.
So, what could this look like long-term and at scale? Over the next few decades, the amount of second-life batteries in use as stationary energy storage will result in the ability to store several terawatt-hours of energy.

What’s Cummins doing to help?

A: Cummins recently announced a multi-year partnership with the University of California San Diego, and its battery validation lab to analyze viable business and technical approaches to effectively reuse and repurpose electric vehicle batteries.

Under the agreement, the college will perform accelerated testing, real-world application testing, and develop an outdoor second-life demonstration system comprised of Cummins' Goodwood battery modules. The batteries, once fully developed, will be used in both school and transit buses.

The collaboration will enable Cummins to acquire valuable data on the aging of its battery modules, test integration solutions for second-life battery systems, and validate stationary energy storage system performance under energy storage applications for the grid.

This collaboration marks one of the first testing programs devoted exclusively to the testing of commercial batteries for second-life battery applications. 

Cummins is determined to work with the electronic vehicle manufacturers who use its products to ensure lithium batteries can be handled in both environmentally and economically sustainable ways. 

Prédio de escritórios da Cummins

Cummins Inc.

A Cummins é líder mundial em energia que projeta, fabrica, vende e comercializa motores diesel e de combustível alternativo de 2,8 a 95 litros, grupos geradores elétricos movidos a diesel e alternativos de 2,5 a 3, 500 kW, bem como componentes e tecnologia relacionados. A Cummins atende a seus clientes por meio de sua rede de 600 instalações de distribuidores independentes e de propriedade da empresa e mais de 7, 200 locais de revendedores em mais de 190 países e territórios.

Com motor da Cummins: a escavadeira elétrica XCMG faz sua bela estreia

Escavadeira elétrica Cummins

Ao olhar para descrever nossas aplicações de energia eletrificada, muitos adjetivos vêm à mente, inclusive durável, confiável, seguro e... Bonita? É um novo (e incomum!) para adicionar à lista, mas nesta primavera, a recém-lançada escavadeira elétrica XCMG com motor da Cummins adicionou "mais bonita" à sua lista de atributos. Continue a ler para saber mais. escavadora elétrica

A Cummins colaborou com a XCMG, a 4ª maior empresa de máquinas de construção do mundo, para projetar e construir a escavadeira elétrica 3,5 ton, que servirá como demonstrador de tecnologia. Frequentemente operando em locais de trabalho em cidades e cidades densamente povoadas em todo o mundo, os equipamentos de construção precisam atender aos rigorosos requisitos de emissões e manter o ruído e a interrupção a um mínimo ao mesmo tempo em que o trabalho seja feito. A nova escavadeira elétrica é adequada para condições de trabalho que exigem padrões ambientais e reduções de ruído mais rigorosos.

Com motor da Cummins BM 5.7 E módulos de bateria, a escavadeira tem 45 kWh de energia da bateria. Cada módulo de bateria foi projetado para uma capacidade de choque e vibração muito alta para suportar as condições adversas do ambiente de construção. A correspondência precisa entre o sistema motor e hidráulico cria um sistema de acionamento eficiente, confiável e silencioso, tornando-o ideal para uso em construção urbana e suburbana.

Com uma carga única de menos de seis horas, a escavadeira atende às necessidades operacionais para um turno total de 8 horas. O tempo de carregamento curto significa que o equipamento pode ser cobrado durante a noite, eliminando o tempo de inatividade e aproveitando as economias de energia fora de pico.

Construção e colaboração

Em outubro passado, a Cummins e a XCMG cimentaram seu relacionamento de longa data ao assinarem um acordo de cooperação estratégica. O acordo garante uma estreita colaboração no desenvolvimento e integração de linhas de produtos abrangentes, Cadeia de valor e operações globais, criação de novas aplicações, exploração de novos mercados e compartilhamento de recursos em pesquisa e desenvolvimento para melhoria contínua.

Acordo XCMG
Em 2019 de outubro, a Cummins e a XCMG cimentaram sua relação de longa data.

Espelho, espelho na parede...

Escavadora XCMGA escavadeira elétrica XCMG com motor Cummins fez sua estréia no maior show de construção da ConExpo deste ano, a maior construção da América do Norte realizada em Las Vegas, Nevada. A escavadeira ganhou o seu descritor como "bela" porque ganhou o prêmio para a mais bela máquina da ConExpo! Batendo alguns contendores difíceis para o primeiro lugar, a escavadeira foi eleita a mais bela de todas, e não poderíamos concordar mais.

Após sua vitória em Vegas, a escavadeira está de volta à China, onde será usada em uma série de testes de desempenho e clientes conduzidos pela Cummins e XCMG, para comprovar a capacidade do demonstrador e refinar uma solução robusta para o mercado.

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A Cummins é líder mundial em energia que projeta, fabrica, vende e comercializa motores diesel e de combustível alternativo de 2,8 a 95 litros, grupos geradores elétricos movidos a diesel e alternativos de 2,5 a 3, 500 kW, bem como componentes e tecnologia relacionados. A Cummins atende a seus clientes por meio de sua rede de 600 instalações de distribuidores independentes e de propriedade da empresa e mais de 7, 200 locais de revendedores em mais de 190 países e territórios.

Confiável porque é testado: ônibus elétrico com bateria GILLIG com motor Cummins

Ônibus elétrico a bateria da GILLIG com motor Cummins

Confiável porque foi testado.

O que os sacos de areia, montanhas, um drone e uma equipe de filmagem têm em comum? Bem, não muito, exceto que eles eram todos uma parte importante do esforço da GILLIG e da Cummins para ilustrar a extensão do processo de teste e validação para o ônibus elétrico da bateria GILLIG da Cummins.

Desde 2017 quando a Cummins e a GILLIG anunciaram a parceria para trabalhar juntos no desenvolvimento de um trem de força totalmente elétrico líder do setor, ambas as organizações trabalharam diligentemente para projetar, testar e validar nossa oferta. Isso não é uma tarefa fácil, mas ajuda a nos distinguir da concorrência. À medida que trazemos novas tecnologias, fazemos isso com o mesmo compromisso com a qualidade que os clientes esperam. Mas como?

Não falhei. Acabei de encontrar 10, 000 maneiras que não funcionam. " -Thomas Edison

Testes e validação

Uma peça crítica para trazer as melhores soluções da categoria é o compromisso da Cummins de testar e validar nossas ofertas contra as necessidades do cliente. Para o nosso sistema elétrico de bateria (BES), isso significa validar produtos em um nível do componente (p. ex., as baterias BP74E exclusivas da Cummins), um nível de trem de força e, ainda mais amplo, trabalhar com a GILLIG para testar o desempenho do ônibus em geral.

Em última análise, como a maioria dos estudantes fazendo um teste, queremos passar. Mas, assim como Thomas Edison observou, a capacidade de inovar não seria completa sem pequenas falhas ao longo do caminho. O teste e o não sucesso também são críticos para o processo. Os testes com falha fornecem informações sobre os limites atuais de um produto para que os projetos possam ser ajustados e o desempenho seja otimizado para atender aos muitos cenários diferentes que nossos clientes verão em seu trabalho diário. Estaríamos falhando com nossos clientes, sem algumas falhas ao longo do caminho.

Condições do mundo real

A GILLIG e a Cummins também têm orgulho em validar nossos produtos em cenários do mundo real, não apenas nas condições ideais. Para esse fim, que foi ilustrado recentemente no teste de capacidade de Gradeability para o ônibus GILLIG, vários testes foram executados no ônibus, pois foram carregados com sacos de areia para simular o peso dos passageiros. Um trem de força que pode operar de forma eficiente, mas só pode fazê-lo vazio, não tem valor para uma comunidade que procura transportar pessoas o dia todo, todos os dias.

Da mesma forma, trabalhamos em estreita colaboração com os clientes de testes de campo para refinar soluções e fornecer um produto confiável e confiável. O Big Blue Bus em Santa Monica, que recebeu o primeiro ônibus de testes de campo em 2019 de julho, tem sido um parceiro crítico no fornecimento de feedback usando rotas reais e cenários operacionais do dia a dia. Trabalhar com clientes valiosos e usuários finais para identificar oportunidades que podem ser aprimoradas é crucial. A colaboração e parceria que os clientes de testes de campo fornecem nos permite oferecer um produto que atenderá e superará as expectativas do cliente. Felizmente, o teste de campo correu bem e, como prova disso, ônibus Blue Big anunciou que estará comprando 18 ônibus elétricos adicionais .

Confiança: um compromisso que levamos a sério

Assim, da próxima vez que você estiver dirigindo uma montanha ou simplesmente viajando em sua cidade, e veja um ônibus elétrico com bateria Cummins com motor Cummins, tenha certeza de que ele passou por um extenso processo de testes para garantir a segurança e a confiabilidade. Nossos clientes e comunidades confiam em nós-e isso é algo que não levamos a sério.

Prédio de escritórios da Cummins

Cummins Inc.

A Cummins é líder mundial em energia que projeta, fabrica, vende e comercializa motores diesel e de combustível alternativo de 2,8 a 95 litros, grupos geradores elétricos movidos a diesel e alternativos de 2,5 a 3, 500 kW, bem como componentes e tecnologia relacionados. A Cummins atende a seus clientes por meio de sua rede de 600 instalações de distribuidores independentes e de propriedade da empresa e mais de 7, 200 locais de revendedores em mais de 190 países e territórios.

O futuro das frotas: as quatro chaves para a eletrificação-parte 4

Futuro das frotas zero emissões

Quando se trata de veículos elétricos de bateria, há quatro chaves para a adoção no setor de veículos comerciais. Na parte 4 da nossa de quatro partes do blog , olhamos para o obstáculo final que uma nova tecnologia precisa superar: políticas e regulagem.

Neste quarto blog de visualização, vemos como políticas e regulamentos em relação aos EVs comerciais devem ser cuidadosamente desenvolvidos em colaboração com indústrias e instituições. A sustentabilidade, afinal de contas, não é um problema limitado a qualquer setor, e somente aproveitando a visão de especialistas em tecnologia, infraestrutura e economia de EVs, bem como usuários finais e outros formuladores de políticas, os incentivos bem-sucedidos à adoção serão projetados.

Se você está lendo esta série pela primeira vez, você pode encontrar peça um aqui , parte dois aqui e parte três aqui.

Garantia regulatória

Encontrar o foco certo exigirá conversação, consulta e colaboração contínuas com os participantes de todo o espaço de mobilidade. A faixa de rotas aqui é ampla: metas de poluição zero a longo prazo irão definir a direção geral da viagem para a indústria; grupos de trabalho de Cross-Industry estabelecerão padrões tecnológicos comprovados; políticas que financiam e removem barreiras para o lançamento de infraestrutura criam progresso na usabilidade; as estipulações de sustentabilidade nos contratos colocados em licitação demonstrarão viabilidade econômica e criarão um mercado para veículos sustentáveis; o trabalho colaborativo em compartilhamento de dados melhorará o monitoramento e a eficiência; e vincular as taxas de imposto com emissões melhorará o retorno sobre o investimento.

Embora a variedade de opções seja assustadora, já existem exemplos de melhores práticas surgindo em todo o mundo. Um relatório recente do grupo de pesquisa ambiental Bellona, por exemplo, detalha a natureza de algumas iniciativas políticas que já estão vendo resultados positivos na construção, que atualmente representa 23% das emissões globais de dióxido de carbono (CO2).

Na capital norueguesa de Oslo, por exemplo, o desenvolvedor Municipal da cidade operou uma série de iniciativas envolvendo a fixação de normas mínimas para os licitantes em contratos que ele coloca a concurso. O desenvolvedor adotou a política de que "o que pode ser executado em elétrico, deve ser executado em elétrica", criando o potencial de um mercado para equipamentos de construção eletrificada. Com vista para o futuro, a cidade antecipa que, em 2025, todas as instalações públicas de construção operarão máquinas e transportes sem emissões.

Parte do sucesso da iniciativa de Oslo, além da determinação dos stakeholders para fazê-lo funcionar, pode estar no frasear de sua política. Ao usar o frasing "o que pode ser executado em elétrico", a cidade evita forçar empresas de construção a adotar uma adoção inadequada (como eletrificar o que ainda não é adequado para ser eletrificada) e abre um diálogo com eles sobre o que pode e não pode ser eletrificado, trabalhando cooperativamente no progresso rumo à sustentabilidade.

Juntando tudo

Em todo o mundo, o progresso está sendo feito por meio de trabalho árduo para levar as capacidades tecnológicas do EVs ao nível em que atendam aos requisitos das aplicações comerciais.

Isso exige que compreendamos seus requisitos de infraestrutura e os façamos claramente acionáveis, para levar seu custo total de propriedade até um nível em que eles competem com e excedem os veículos convencionais, e para produzir políticas que incentivem sua adoção.

Para a Cummins, o processo de encontrar a solução certa é sempre um esforço colaborativo. Acertar significa ter conversas entre as partes interessadas no setor e na política, bem como nos usuários finais, para entender profundamente os problemas e garantir o lançamento bem-sucedido.

Para saber mais, acesse nosso ' Future of frotas ' whitepaper , que analisa as quatro chaves para a eletrificação, com insights de uma variedade de especialistas do setor, incluindo Addison Lee , DG: Cities e Nuvve.
 

Faça o download do relatório "Future of frotas" (PDF)

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O futuro das frotas: as quatro chaves para a eletrificação-parte 3

Potência eletrificada-futuro das frotas-realidade econômica BP 3

Quando se trata de veículos elétricos de bateria, há quatro chaves para a adoção no setor de veículos comerciais. Na parte 3 da nossa de quatro partes do blog , olhamos para o terceiro obstáculo que uma nova tecnologia precisa superar: viabilidade econômica.

 

Atualmente, os EVs são geralmente mais caros do que seus equivalentes com motor convencionalmente. Uma razão para isso são os custos inerentes do material, com a fabricação da bateria exigindo grandes quantidades de lítio. No entanto, à medida que os processos são refinados, as eficiências são encontradas e os aumentos de escala, os custos de fabricação das baterias de íon-lítio (Li-Ion) devem reduzir-e a redução desse custo será um importante facilitador para a adoção de veículos elétricos (EVs).

Nesta terceira parte da série de pré-visualização " Future of frotas ", nós olhamos para as considerações econômicas para a eletrificação. Se você está lendo esta série pela primeira vez, você pode encontrar peça um aqui e parte dois aqui.

Realidade econômica

Hoje, a tomada de decisão econômica envolvida na compra de veículos comerciais é familiar para qualquer pessoa envolvida em gestão de frotas. Pode ser amplamente dividido em despesas de capital (o custo frontal do veículo e da infraestrutura), despesas operacionais e no dia a dia os custos de operação do veículo, como requisitos de combustível e manutenção.

A adoção de EV pode envolver despesas significativas, que variam amplamente dependendo da aplicação. Embora a disponibilidade crescente de pontos de carregamento na rua possa ser alavancada para algumas frotas de veículos comerciais, como vans de entrega de última milha, para outras aplicações, como ônibus, a infraestrutura de propriedade é necessária. De fato, novas frotas elétricas podem exigir configurações totalmente novas de edifícios. No entanto, os pontos de carregamento podem ser compartilhados, o que significa que o custo inicial pode ser reduzido. Dessa forma, os grandes projetos de eletrificação podem oferecer um melhor retorno do investimento do que os projetos menores.

Do ponto de vista operacional, as duas principais áreas de custos são energia e manutenção. Os custos de energia para EVs dependem dos preços da eletricidade, assim como os custos de combustível hoje em dia dependem dos preços do petróleo. Os custos de manutenção podem ser minimizados por meio do uso de telemática para monitorar o desgaste e prever com precisão quando a manutenção é obrigatória.

Embora as principais despesas de capital estejam claramente envolvidas, por meio de uma combinação de preços em queda ao longo do tempo e economia de eficiência dos pontos de carregamento dos veículos, os EVs podem ser – e no caso dos caminhões de entrega já são – economicamente competitivos com opções diesel.

Como a política e a regulagem impactam a eletrificação dos veículos comerciais? Descubra na série de Blogs "Future of frotas" da próxima semana.

Faça o download do relatório "Future of frotas" (PDF)

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