Zrównoważone alternatywy - Drugie życie: Jak akumulatory e-samochodów mogą być ponownie użyte i poddane recyklingowi

Zrównoważone alternatywy - Drugie życie: Jak akumulatory e-samochodów mogą być ponownie użyte i poddane recyklingowi

Sercem każdego samochodu elektrycznego jest akumulator. Co się stanie, jeśli przestanie działać tak, jak powinien? Jeśli wydajność baterii spada, często trzeba ją wymienić. Jednak cykl życia baterii nie kończy się tutaj. W tym artykule ujawniamy drugie życie baterii EV i co dzieje się później.

Cykl życia akumulatora samochodowego ma swoje granice: po ośmiu do dziesięciu latach lub około 160 000 kilometrów wydajność zwykle spada poniżej 70 procent. Akumulator może wtedy nie nadawać się już do użytku w pojeździe, w którym był używany wcześniej – ale nadal ma dużo mocy, którą można i należy zebrać.

Pierwszym krokiem jest sprawdzenie, czy akumulator może być ponownie użyty w pojeździe elektrycznym po regeneracji: w tym celu wymieniane są pojedyncze ogniwa, a akumulator może być ponownie użyty do wymiany lub do innych zastosowań. Regeneracja pozwala zatem uniknąć produkcji nowej baterii i zmniejsza ilość odpadów, oszczędzając energię i surowce.

Wydłużenie cyklu życia baterii

W przypadku akumulatorów, które nie nadają się do regeneracji i ponownego użycia w pojeździe – na przykład ze względu na niewystarczającą pojemność resztkową – istnieje inne rozwiązanie pozwalające wydłużyć ich cykl życia. W magazynach baterii drugiego życia wykorzystywana jest pozostała energia ogniw baterii. Magazyny te zapewniają skoncentrowaną energię i mogą zasilać sieć.

BMW we współpracy z firmą Bosch i firmą energetyczną Vattenfall pokazuje, w jaki sposób akumulatory mogą być wtórnie wykorzystywane jako elastyczne urządzenia do magazynowania energii w swoim projekcie „Baterie drugiego życia”, który pomaga zapewnić stabilność sieci. Wspólnie firmy połączyły około 2600 modułów akumulatorów z ponad 100 pojazdów elektrycznych BMW, tworząc system magazynowania energii. Pierwszy magazyn wykonany z akumulatorów BMW i3 powstał na lądowej farmie wiatrowej „Princess Alexia” o mocy 122 MW pod Amsterdamem. Dzięki mocy 3,2 megawata (MW) jest to pierwszy wielkoskalowy projekt magazynowania Vattenfall w Holandii, który zaopatruje 88 000 gospodarstw domowych w czystą energię elektryczną. Dodatkowa pojemność akumulatorów pomaga magazynować energię elektryczną z turbin wiatrowych, dzięki czemu farma wiatrowa może dostarczać energię elektryczną nawet kiedy pogoda jest stosunkowo spokojna.

Na przykład Mercedes-Benz wraz z firmą technologiczną The Mobility House AG zbudowali w tym celu jeden z największych magazynów akumulatorów drugiego okresu eksploatacji w Nadrenii Północnej-Westfalii w Niemczech. Łącznie 1000 akumulatorów – wszystkie z modeli smarta fortwo z napędem elektrycznym – jest zebranych w ogromny system magazynowania o łącznej pojemności dwunastu megawatów. Park akumulatorów jest podłączony bezpośrednio do sieci energetycznej i w razie potrzeby może magazynować lub uwalniać energię. Moc generowana przez system wystarczy do oświetlenia wszystkich latarni w ponad milionowym mieście.

W międzyczasie Audi połączyło siły z indyjskim start-upem, aby uruchomić wtórny recykling akumulatorów w indyjskich tuk-tukach. Partnerzy kooperacji chcą zamienić charakterystyczne trójkołowce, które są powszechne w wielu azjatyckich metropoliach, z silników spalinowych na napęd elektryczny. W ten sposób wspierają rząd Indii w ich planie przejścia na elektryczność w nadchodzących dziesięcioleciach.

Te systemy magazynowania energii mogą kompensować wahania w sieci energetycznej, aby zapewnić równowagę podaży i popytu: jeśli w sieci jest za dużo energii elektrycznej z powodu wahań produkcji lub zapotrzebowania, akumulatory magazynują nadwyżkę, jeśli brakuje energii, akumulatory dostarczają prąd - w ciągu kilku sekund. Po około dziesięciu latach moc ogniwa baterii w trakcie drugiego użycia jest całkowicie wyczerpana. Jego drugie życie dobiegło końca i nadszedł czas, aby wprowadzić materiały wielokrotnego użytku z powrotem do cyklu produkcyjnego.

A te przykłady to tylko kilka. Obecnie opracowywanych jest wiele nowych pomysłów i technologii, dzięki którym akumulatory mogą zyskać drugie życie.

Recykling: zamknięcie cyklu materiałowego

Czy wiesz, że do 99% baterii nadaje się do recyklingu. Wykorzystanie innowacyjnych metod recyklingu ma kluczowe znaczenie dla zrównoważonego modelu biznesowego elektromobilności. Obudowy akumulatorów, kable i szyny zbiorcze można dość łatwo poddać recyklingowi. Moduły baterii, które zawierają dużą część rzadkich materiałów, stanowią większe wyzwanie. Istniejące procesy nadal wymagają udoskonalenia, aby cenne surowce w ogniwach akumulatorów mogły być odzyskiwane w jak najczystszej postaci. Jednak dzisiaj różne skomplikowane procesy recyklingu umożliwiają odzyskanie dużej części materiałów do produkcji nowych akumulatorów samochodowych. Proces odzyskiwania zazwyczaj obejmuje trzy kroki:

1. Oddzielanie: zewnętrzna plastikowa obudowa i wszelkie inne plastikowe elementy wewnętrzne są oddzielone od elementów metalowych. Są to wszystkie cenne części, które można wykorzystać do produkcji nowych akumulatorów.

2. Rozdrabnianie: Aluminiowa obudowa, materiał elektrody i folia oddzielająca są następnie mielone na bardzo małe kawałki w specjalnej niszczarce.

3. Wytapianie: Najcenniejsze materiały, metale występujące w postaci ołowiu, niklu i kobaltu, są rozdzielane w dwóch różnych etapach: pirometalurgii i hydrometalurgii. Pirometalurgia polega na rozdrabnianiu i spalaniu ogniw i innych elementów baterii, podczas gdy hydrometalurgia rozpuszcza je w kwasie.

Odseparowane surowce wtórne trafiają do zakładu produkującego akumulatory, gdzie stanowią około 80% nowych akumulatorów. Obecnie większość akumulatorów EV jest używana w pojazdach lub systemach magazynowania drugiego życia, dlatego upłynie trochę czasu, zanim duża liczba starych akumulatorów będzie mogła zostać poddana recyklingowi. Dla przemysłu samochodowego celem jest dalsza optymalizacja procesów recyklingu. Na przykład recykling litu i kobaltu nadal wiąże się z technicznymi problemami do rozwiązania. W przypadku litu recykling nie jest jeszcze opłacalny, ponieważ nowo wydobyty lit jest wciąż tańszy niż surowiec z recyklingu. Oczekuje się jednak, że to się zmieni, biorąc pod uwagę szybko rosnącą liczbę samochodów elektrycznych każdego roku.