Технико-экономическая и экологическая оценка гибридных зарядных станций с солнечной энергией и аккумуляторами второй жизни для устойчивой электромобильности в тропических регионах

Почему важно более чистое зарядное питание

Электромобили обещают тише улицы и чище воздух, но способ их зарядки по-прежнему часто зависит от электростанций на ископаемом топливе. В этой статье исследуется, как солнечные тропические страны могут превратить отслужившие аккумуляторы электромобилей и кровельные солнечные панели в недорогие и низкоуглеродные зарядные станции. На примере Малайзии авторы показывают, что повторное использование изношенных аккумуляторов для хранения дневной солнечной энергии может снизить затраты, уменьшить нагрузку на сеть и сократить выбросы парниковых газов, одновременно продлив срок полезного использования этих батарей.

Превращение старых автомобильных аккумуляторов в новый ресурс

Когда аккумулятор электромобиля уже не способен обеспечивать необходимую для вождения мощность, он обычно сохраняет около трех четвертей первоначальной ёмкости. Вместо того чтобы сразу отправлять такие блоки на переработку, команда предлагает переоснастить их для стационарного использования, где масса и габариты имеют меньшее значение. В их схеме примерно 290 модулей второй жизни на основе литий‑ионных элементов объединены в блок накопителя ёмкостью 50 киловатт‑часов. Этот банк располагается рядом с солнечной установкой мощностью 15 киловатт и двумя переменнотоковыми зарядными устройствами, формируя компактную районную станцию, способную заряжать примерно 15–20 автомобилей в день преимущественно за счёт солнечной энергии.

Испытания работы в тропической жаре

Тропики дают много солнца, но также высокие температуру и влажность, что может ускорять износ батарей. Чтобы понять, как себя покажут переоснащённые аккумуляторы, исследователи тестировали реальные модули от коммерческого поставщика в лаборатории. При контролируемых циклах заряда‑разряда они измерили ёмкость и состояние в течение 100 циклов. Батареи потеряли лишь около 3–4% ёмкости и проявили очень похожее поведение между блоками, что указывает на предсказуемое и равномерное старение. Эти экспериментально полученные характеристики затем были использованы в компьютерных моделях для имитации ежедневной эксплуатации в малайзийском городе с учётом как электрического, так и теплового поведения.

Как на самом деле работает солнечно‑аккумуляторная станция

Компьютерные симуляции с использованием промышленных инструментов прослеживали потоки энергии покомпонентно по часам в течение многих лет. Солнечные панели вырабатывают максимум энергии около полудня, в то время как большинство водителей подключаются поздно днём и вечером. Банк аккумуляторов второй жизни поглощает избыток полуденной энергии и отдает её позднее, сглаживая это несоответствие. В среднем система поставляет около 90–120 киловатт‑часов солнечной электроэнергии в день, причём примерно 78% всех потребностей в зарядке покрываются локальной возобновляемой энергией, а не национальной сетью. Модели также показывают, что батарея используется регулярно, но не агрессивно, что помогает продлить её полезный срок службы в этой более мягкой роли.

Затраты, экономия углерода и ключевые риски

Поскольку аккумуляторы второй жизни значительно дешевле новых блоков, общие инвестиции в станцию с солнечными панелями и накопителем заметно ниже. Исследование показывает, что стоимость хранения энергии снижается примерно на 40% по сравнению с использованием новых батарей, доводя цену хранения до примерно восьми центов за киловатт‑час. Каждая станция может избежать около 1,2 тонны выбросов CO2 в год, заменяя сетевую электроэнергию, даже с учётом неопределённости погоды и старения батарей в тысячах смоделированных сценариев. Вместе с тем авторы отмечают важные проблемы: поддержание состояния батареи выше примерно 70% для сохранения надёжности, безопасное управление теплом при преимущественно пассивном охлаждении и разработка чётких правил и стандартов безопасности для переиспользуемых блоков.

Что это значит для чистых поездок

Для неспециалиста вывод прост: в солнечных, растущих городах вчерашние автомобильные аккумуляторы могут стать завтрашними заправками чистой энергии. Сочетая солнечные панели и переоснащённые аккумуляторные блоки, предлагаемые станции обеспечивают надёжную зарядку по более низкой цене, снимают нагрузку с электросети и сокращают климатическое загрязнение, извлекая дополнительную ценность из материалов, которые иначе могли бы быть выброшены. При поддержке интеллектуальных систем управления, улучшенного охлаждения и разумного регулирования этот подход может помочь тропическим странам масштабировать использование электромобилей без ожидания строительства крупных новых электростанций — приближая более чистый воздух и более устойчивую мобильность.

Цитирование: Sarker, M.T., Hossen, M.S., Ramasamy, G. et al. Techno economic and environmental evaluation of second life battery PV hybrid charging stations for sustainable e-mobility in tropical regions. Sci Rep 16, 8195 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39034-0

Ключевые слова: зарядка электромобилей, солнечная энергия, аккумуляторы второй жизни, накопление энергии, тропические города