Использованные батарейки — проблема только в рассказах поляков
Многие спрашивают, что будет с использованными аккумуляторами электромобилей. Ведь когда они теряют свою емкость, их необходимо заменять из-за ограниченного радиуса действия. Итак, возникнет ли через несколько лет риск массовой проблемы с утилизацией?
Мы увидели, как немцы видят эту проблему. Это важно, поскольку, по прогнозам политиков правительства Германии, к 2030 году там будет 15 миллионов электромобилей.
Оказывается, проблема с использованными аккумуляторами, по мнению немецких ученых, не так серьезна, как мы слышим от польских интернет-пользователей.
- В первую очередь разрабатываются новые аккумуляторные батареи, которые будут иметь гораздо больший запас хода. Исследовательская работа проводится двумя способами. Это увеличивает плотность электролитов в литий-ионных батареях, что позволит удвоить запас хода электромобиля. Параллельно ведутся работы и над полупроводниковой батареей.
- Во-вторых, аккумуляторы, которые мы снимаем с автомобилей, обретут вторую жизнь - Second Life - тогда ценное сырье пойдет на переработку.
- В будущем нормативная норма переработки аккумуляторов составит 90 процентов.
- Новые аккумуляторы должны содержать минимальный процент переработанных материалов.
- Производители должны тщательно рассчитывать долговечность и срок службы своей продукции.
- Представленная экспертами программа по использованию второго срока службы аккумуляторов, безусловно, очень разумное решение.
- Количество 15 миллионов автомобилей, ездящих в Германии, вероятно, сочтено и указывает на то, как Германия изменит свой автомобильный рынок (в 2020 году в Германии было 52,5 миллиона автомобилей).
- Интересно, как было рассчитано, что Польша и Венгрия станут лидерами по переработке аккумуляторов. Можно ли вообще от скуки построить огромный завод по переработке отходов в Явожно, который будет производить по три автомобиля в месяц?
Приложение Second-Life в режиме рабочего стола
Аккумуляторы, мощность которых уже недостаточно для использования в автомобиле, не являются бесполезными и их все равно можно использовать. Предполагается, что тяговый аккумулятор после нескольких лет эксплуатации и после нескольких тысяч циклов зарядки сохраняет способность сохранять энергию от 70 до 80 процентов от первоначальной емкости.
Утилизация изделия в таком состоянии не имеет экономического или экологического смысла. Отсюда и возникла идея использования аккумуляторов в так называемых Second Life в режиме рабочего стола.
Стационарная работа также гораздо более стабильна, а зарядка и разрядка происходят медленно, что значительно упрощает использование аккумулятора.
Ряд измерений процессов старения в лаборатории показал, что второй срок службы аккумуляторов может длиться от 10 до 12 лет. Это означает, что аккумулятор электромобиля необходимо будет утилизировать только через более чем 20 лет, если он будет использоваться в обычных условиях.
Примером того, что это не просто утопия, является завод BMW в Лейпциге; В 2017 году компания BMW открыла там стационарный склад, состоящий из 700 подключенных аккумуляторов от моделей i3. Они представляют собой хранилище солнечной и ветровой энергии, производимой на заводе BMW. Затем энергия используется для производства.
Подобные проекты уже реализуются городами. Например, на паромном терминале в порту Гамбурга также была установлена система хранения с аккумуляторами i3.
Емкость размещенных там аккумуляторов составляет не менее двух мегаватт. Они служат для компенсации колебаний и пиков спроса в электросети Гамбурга.
Стоит также отметить, что одной батареи в электромобиле достаточно для хранения электроэнергии для частного домохозяйства. Аккумулятор емкостью 20 кВтч может хранить больше энергии, чем обычно требуется в семейном доме. Таким образом, это будет буфером для домашней энергетической системы.
Таким образом, используя аккумулятор от автомобиля, мы можем заряжать его от фотоэлектрической установки. В настоящее время мы продаем электроэнергию, вырабатываемую в течение дня (потому что это единственное время, когда светит солнце), в сеть по более низкой цене). Следовательно, это измеримые финансовые выгоды.
Люди, у которых нет фотогальваники, также могут получить выгоду, поскольку они будут покупать электроэнергию по ночному тарифу (цена составляет примерно 0,37 злотых за 1 кВтч), хранить ее в аккумуляторе и использовать, а не загружать электроэнергию. по суточному тарифу (стоимость ок. 0,65 злотых за 1 кВтч).
Переработка окупается
Сырье, содержащееся в тяговом аккумуляторе, слишком ценно, чтобы оставлять его неиспользованным и выбрасывать аккумуляторы, загрязняя окружающую среду. Поэтому утилизация экономически оправдана. В корпусе аккумулятора содержится значительное количество алюминия, стали и пластика, но внутри него находятся такие ценные факторы, как литий, марганец, кобальт и никель.
Тяговая батарея весом около 400 килограммов и мощностью 50 кВтч содержит примерно 4 килограмма лития, 11 килограммов марганца, 12 килограммов кобальта, 12 килограммов никеля и 33 кг графит
Эти цифры взяты из исследования Института Ифеу.
Переработка: этапы процесса
Чтобы добиться максимально возможной степени восстановления при переработке, процессы применяются в несколько этапов.
Все начинается с ручной разборки системы крана. Происходят сортировка, измельчение и термическое плавление. В конце процесса происходит разделение материала. Благодаря этому большая часть материалов, из которых изготовлена батарея, может быть легко восстановлена. Некоторые этапы процесса являются энергоемкими и дорогостоящими, но баланс затрат и выгод будет продолжать улучшаться.
В настоящее время существует множество систем, позволяющих перерабатывать литий-ионные аккумуляторы. К ним относятся системы, уже действующие и запланированные на ближайшие годы.
Однако пока невозможно перерабатывать батареи в промышленных масштабах, что понадобится в будущем. Однако это связано с... отсутствием батареек. Просто аккумуляторов электромобилей, подлежащих переработке, пока недостаточно.
Однако наиболее эффективное восстановление материалов является предпосылкой того, чтобы оно было экономически и экологически жизнеспособным. Поэтому дорожные карты для таких проектов уже разрабатываются.
Заводы по переработке отходов: мощность до 2030 года
По планам специалистов из Германии, к 2030 году на действующих в этой стране заводах должно ежегодно выпускаться более 70 000 тонн вторичного сырья.
В Швеции существуют планы (в основном производителя элементов Northvolt) создать еще более крупные заводы по переработке аккумуляторов. Ожидается, что оттуда на рынок поступит более 135 000 тонн переработанного сырья.
Количество 23 000 тонн из Польши и 25 000 тонн из Венгрии кажется удивительным. Разве что в обеих странах будут специальные заводы по переработке аккумуляторов (может ли наш завод в Йизере быть именно таким предприятием?)
Новые правила ЕС в отношении аккумуляторов
Директива ЕС 2006 года распространяла действие на утилизацию старых аккумуляторов до 2022 года. В то время власти и законодатели не обращали внимания на требования, предъявляемые к аккумуляторам от электромобилей.
Поэтому требования были относительно мягкими: только 50 процентов материалов батареи нужно было использовать повторно.
Необходимых 50 процентов (в расчете на вес батареи) можно достичь, просто сняв корпус и компоненты, которые в основном изготовлены из алюминия, стали или пластика. В результате цель по восстановлению важных материалов была упущена.
Согласно новым правилам ЕС в отношении аккумуляторов, это:
Вывод: переработка означает сохранение сырья
Сегодня большинство тяговых аккумуляторов используются в транспортных средствах постоянно или на этапе вторичного использования.
Поэтому пройдет некоторое время, прежде чем большое количество использованных тяговых батарей будет переработано.
Через несколько лет, как подчеркивают все эксперты, это будет необходимо с экологической и экономической точки зрения. Это будет необходимо для снижения затрат, а также для того, чтобы избежать все большей зависимости от сырья.