Toyota e Mazda hanno iniziato una collaborazione su un progetto dimostrativo per collegare un sistema di accumulo di energia sweep, con batterie di bordo di Toyota Motor Corporation, alla rete elettrica e all’impianto fotovoltaico che alimenta lo stabilimento Mazda di Hiroshima, in Giappone. A Hiroshima hanno realizzato una vera e propria dimostrazione sul funzionamento di questo sistema di gestione dell’energia alimentando la sede centrale di Mazda, l’unica casa automobilistica giapponese dotata di impianti di generazione di energia in loco.
Il sistema di accumulo con batterie a fine vita di Mazda
Questo sistema di accumulo nasce da un progetto congiunto in cui Mazda fornisce l’impianto e le batterie dei propri veicoli, mentre Toyota mette a disposizione la sua tecnologia di gestione dell’energia “Sweep”. La capacità del mega accumulatore è dell’ordine di 1.200 kWh.
Mazda nello stabilimento di Hiroshima ha installato un sistema di pannelli solari nel luglio 2021 con una capacità di 1.1 MW (megawatt), con produzione di circa 1.500 MWh (megawattora) di elettricità all’anno.
La tecnologia “Sweep” di Toyota consiste in un sistema di controllo avanzato per la gestione dell’energia che permette di riutilizzare in modo efficiente batterie con capacità e stati di degrado molto diversi tra loro. Il nome (“sweep” in inglese significa “spazzare”) si riferisce alla sua capacità di “spazzare via” o bypassare le inefficienze dei singoli moduli della batteria.
Durante i test, l’impianto fotovoltaico della sede centrale Mazda è stato collegato al sistema Sweep. Questo sistema ha permesso di ottimizzare processi di carica e scarica, rendendoli più stabili, efficienti e di alta qualità.
Quante batterie servono per 1.200 kWh?
Per un accumulo di 1.200 kWh e valutando le capacità delle batterie dei veicoli Toyota e Mazda, è possibile stimare quante unità di ciascun tipo sarebbero necessarie. Il numero esatto non è unico, poiché il sistema utilizzerà un mix di batterie diverse, ciascuna con una propria capacità residua.
Ecco una stima del numero di batterie necessarie basata sulle capacità nominali delle diverse batterie:
- Mazda CX-60/CX-80 Plug-in Hybrid (capacità di 17,8 kWh): 71 batterie (1.260 kWh ÷ 17,8 kWh ≈ 70,8).
- Mazda MX-30 elettrica (capacità di 35,5 kWh): circa 35 batterie (1.260 kWh ÷ 35,5 kWh ≈ 35,5).
- Toyota Prius Plug-in Hybrid (capacità di 13,6 kWh): 93 batterie (1.260 kWh ÷ 13,6 kWh ≈ 92,6).
- RAV4 Plug-in Hybrid (capacità di 18,1 kWh): 70 batterie (1.260 kWh ÷ 18,1 kWh ≈ 69,6).
- Toyota bZ4X (modello base) (capacità di 57,7 kWh): 22 batterie (1.260 kWh ÷ 57,7 kWh ≈ 21,8).
In pratica, il sistema di accumulo a Hiroshima è una combinazione di queste e altre batterie “a fine vita”, che verranno unite e gestite dalla tecnologia “Sweep” per massimizzare la loro capacità residua. Il numero totale di unità dipenderà quindi dal mix esatto di batterie utilizzate e dal loro stato di salute al momento del riutilizzo.
Come funziona la tecnologia Sweep di Toyota
La tecnologia Sweep di Toyota è una tecnologia brevettata (SWEEP SYSTEM®) di proprietà dei laboratori di ricerca e sviluppo centrali Toyota, che consolida diversi tipi di batterie, comprese quelle esaurite, ed estrae tutta la loro capacità di accumulo di energia. Il sistema è dotato di una funzione che commuta rapidamente l’attivazione e la disattivazione di ciascuna batteria quando vengono collegate batterie nuove, batterie deteriorate e batterie di capacità diverse.
In un sistema tradizionale, le batterie sono spesso collegate in serie, e se un singolo modulo si degrada, riduce le prestazioni dell’intero pacco. La tecnologia Sweep, invece, agisce in modo dinamico e intelligente:
- Commutazione ultrarapida: il sistema è in grado di attivare e disattivare il flusso di energia di ogni singola batteria (o di ogni modulo) in microsecondi.
- Gestione differenziata: questo controllo granulare consente di gestire pacchi batteria con capacità e livelli di usura differenti, bypassando i moduli più degradati o difettosi.
- Ottimizzazione dell’efficienza: di conseguenza, il sistema riesce a sfruttare al massimo la capacità residua di ogni singola batteria, massimizzando il rendimento complessivo dell’impianto di accumulo.
Vantaggi principali
- Massimizzazione del riuso: permette di riutilizzare batterie che altrimenti sarebbero destinate allo smaltimento, estendendo il loro ciclo di vita e riducendo l’impatto ambientale.
- Riduzione dei costi: il sistema riutilizza anche gli inverter presenti sui veicoli, eliminando la necessità di costosi “power conditioner” esterni per convertire la corrente continua (DC) in alternata (AC). Questo riduce i costi e le perdite di energia nella conversione.
- Stabilità e flessibilità: rende il sistema di accumulo più flessibile e stabile, in grado di gestire e bilanciare la fornitura di energia da fonti rinnovabili (come il solare e l’eolico) che per natura sono intermittenti.
Il sistema di accumulo energetico sarà impiegato anche per regolare l’equilibrio tra offerta e domanda di energia rinnovabile, influenzate da fattori come le condizioni meteorologiche e l’orario, contribuendo così agli obiettivi di neutralità carbonica delle due aziende.
L’iniziativa rientra in una delle sette sfide strategiche della Japan Automobile Manufacturers Association, mirata a creare un ecosistema delle batterie per garantire approvvigionamento stabile, resilienza della catena di fornitura e riutilizzo sostenibile. La collaborazione tra Toyota e Mazda rappresenta un passo concreto verso una gestione più efficiente e sostenibile dell’energia nel settore automotive in Giappone.
Le due aziende, Mazda e Toyota, hanno dichiarato: “Continueremo ad affrontare sfide intersettoriali, incentrate su percorsi multipli, per raggiungere la neutralità carbonica in Giappone e rafforzare la competitività industriale”.