Dalarna University's logo and link to the university's website

The mining sector is currently shifting toward more sustainable operations and with over half of the world's mines relying on on-site power generation, renewable microgrids (MGs) with battery energy storage systems (BESSs) have become a crucial part of this transition. However, as industries move away from fossil fuels, the demand for rare earth elements and other critical minerals needed for electrification continues to rise. To support a more sustainable and circular approach, this study investigates the techno-economic and environmental performance of repurposing a second-life electric vehicle battery as a BESS in an off-grid hybrid MG for mining operations.

Using HOMER Pro simulation software, a comparative case study was conducted based on real energy data from the off-grid hybrid MG of the DeGrussa copper mine in Australia. The MG comprised 19 MW of diesel generators, 10.6 MW of solar PV, and a 6 MW/1.8 MWh BESS. Primary data on the 0.501 MW/0.982 MWh second-life BESS were provided directly by the battery manufacturer. Three different configurations were simulated and evaluated based on the impact of the second-life BESS on renewable energy share (RF), greenhouse gas (GHG) emissions, and economic performance in comparison to the mine’s existing BESS.

The results indicate that the second-life BESS can slightly increase RF and reduce both GHG emissions and energy costs compared to the current system. In the fully optimized scenario – where all MG components, including diesel generator and solar PV capacities, were re-dimensioned – the second-life BESS achieved the highest RF (92%), the greatest GHG reduction (56,000 tCO₂eq annually), and significant cost savings. These findings suggest that second-life BESSs can be a viable, cost-effective solution for boosting renewable energy integration in remote, energy-intensive industries. The study also emphasizes the importance of system design and dispatch strategies in maximizing performance. 

Den globala gruvindustrin står inför en omställning mot mer hållbara verksamheter, samtidigt som över hälften av världens gruvor är beroende av lokal elproduktion. Förnybara mikronät med batterilagringssystem (BESS) har därmed blivit en nyckelkomponent i industrinshållbarhetsomställning. Utöver det, har samhällen börjat minska sin användning av fossila bränslen, vilket kraftigt ökat efterfrågan på sällsynta jordartsmetaller och andra kritiska mineraler som är avgörande för den hållbara energiomställningen. För att bidra till en hållbar utveckling och cirkulär ekonomi, undersöker denna studie hur återanvända elbilsbatterier kan integreras i off-grid förnybara mikronät inom gruvindustrin, med fokus på tekniskekonomiska och miljömässiga fördelar.

Studien använder simuleringsprogrammet HOMER Pro och baseras på energidata från DeGrussa koppargruva i Australien, vars mikronät består av 19 MW dieselgeneratorer, ett 10,6 MW solcellssystem och ett BESS på 6 MW/1,8 MWh. I studien simuleras ett återanvänt litiumjärnfosfatbatteri med en kvarvarande kapacitet på 0,501 MW/0,982 MWh. Tre scenarier modellerades för att utvärdera hur det återanvända batteriet påverkar andelen förnybar energi, växthusgasutsläpp och energikostnader jämfört med gruvans befintliga BESS. 

Resultaten visar att återanvända batterier kan öka andelen förnybar energi, minska växthusgasutsläpp och sänka energikostnader. En direkt ersättning av det befintliga BESS gav en begränsad förbättring av dessa parametrar. Däremot resulterade en omdimensionering av hela systemet, inklusive dieselgeneratorer och solcellssystem, i betydande fördelar. I det optimerade scenariot med det återanvända BESS uppnåddes en förnybar energiandel på 92 %, en minskning av växthusgasutsläpp med 56 000 ton koldioxidekvivalenter per år och betydande kostnadsbesparingar. Dessa resultat understryker att återanvända batterier kan vara en kostnadseffektiv och miljömässigt hållbar lösning för den energikrävande gruvindustrin. Studien framhåller även vikten av noggrann systemdesign och effektiv styrning för att maximera prestandan hos sådana system.