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Diseño, programación y prueba de estrategias de gestión de batería de litio de segunda vida para estaciones de carga ultrarrápida de vehículos

El vehículo eléctrico contribuye a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y a conseguir una mayor integración de las energías renovables. En este contexto, la implantación de autobuses eléctricos urbanos implica el desarrollo de nuevas infraestructuras de conexión a red para llevar a cabo el suministro eléctrico requerido por las estaciones de recarga. Con el fin de reducir la potencia de conexión a red y, en consecuencia, el tamaño de estas infraestructuras y la potencia contratada, este Trabajo de Fin de Máster propone estrategias de gestión de batería de litio de 2ª vida. En primer lugar, se analiza energéticamente el consumo de la estación de carga ultrarrápida ubicada en la Universidad Pública de Navarra, detectando gran incertidumbre en su comportamiento. En segundo lugar, se desarrollan 3 estrategias de gestión energética con las que controlar los flujos de potencia. En tercer lugar, se ensaya y se caracteriza la batería de litio para, en cuarto lugar, poder modelar el comportamiento de la batería y simular las estrategias en las mismas condiciones de funcionamiento. Por último, se comparan las distintas estrategias concluyendo que, a pesar de que todas ofrecen buenas prestaciones, la estrategia 3, basada en el SOC sin necesidad de predicción, ofrece mejores prestaciones que la estrategia 2, basada en el SOC y en los datos de predicción, y que la estrategia 1, basada en la media móvil retrasa (SMA) con renewable capacity firming. Por otro lado, se establece que la degradación que sufre la batería en todos los casos estudiados es muy elevada, estimando una vida útil menor a 1 año; por tanto, como trabajo futuro se proponen estrategias con menor potencia de intercambio, aunque implique disminuir sus prestaciones.

The electric vehicle contributes to reduce greenhouse gases emissions and get a greater integration of renewable energy. In this context, the implementation of urban electric buses implies the development of new grid connection infrastructures so as to carry out the electricity supply required by the charging stations. For the purpose of reducing the maximum required grid connection power and, consequently, the size of these infrastructures and the contracted power, this Master Thesis proposes energy management strategies of 2nd life ion lithium battery. Firstly, the power demand at the ultra-fast charging station located at the Public University of Navarre is analysed, detecting high uncertainty in its behaviour. Secondly, 3 energy management strategies, with which it is possible to control power flows, are developed. Thirdly, the lithium battery is tested and characterized in order to, fourthly, model its behaviour and simulate the strategies under the same operating conditions. Finally, the strategies are compared, resolving that, even though all of them provide good services, the strategy 3, based on SOC without forecast data, offers better services than strategy 2, based on SOC and forecast data, and strategy 1, based on Simple Moving Average (SMA) with renewable capacity firming. Furthermore, considering high battery degradation in all the strategies implemented, with less than 1 year lifetime estimation; it is recommended to decrease power exchange on future works, even if that implies a services reduction.