Zużyte baterie aut elektrycznych to problem. Co można z nimi zrobić? W grę wchodzi recykling akumulatorów, zamiana na bank energii bądź naprawa. Jak wygląda to obecnie w praktyce? Tematem zajęli się elektromobilni.pl
Wokół pojazdów elektrycznych narosło wiele mitów i opinii, zwłaszcza dotyczących trudności z recyklingiem elementów akumulatorów. Niektórzy twierdzą, że stare baterie będą nas zalewać i że baterie samochodowe nadają się do wyrzucenia po kilku latach użytkowania. Inni uważają, że choć pojazdy elektryczne nie emitują spalin, to utylizacja zużytych baterii jest bardziej szkodliwa dla środowiska niż tysiące samochodów spalinowych. Jednakże temat recyklingu jest bardzo ważny, ponieważ liczba pojazdów elektrycznych rośnie w szybkim tempie. Dziesięć lat temu stanowiły one tylko 0,5% europejskiego rynku samochodowego, ale dziś już 12,1%. Wraz z planowanym zakazem rejestracji nowych samochodów spalinowych w 2035 roku, liczba pojazdów elektrycznych będzie tylko rosła. W związku z tym, w najbliższych latach temat recyklingu elementów akumulatorów będzie jeszcze ważniejszy. Producentom samochodów i baterii jest to bardzo dobrze znane, a szacuje się, że do 2030 roku zapotrzebowanie na akumulatory wzrośnie czternastokrotnie.
Jaka jest żywotność akumulatora w samochodach elektrycznych?
Czy auta elektryczne rzeczywiście mają one krótką żywotność? Zjawisko degradacji baterii, a w efekcie skracającego się maksymalnego zasięgu auta, istnieje, ale jest często demonizowane. Praktyka pokazuje, że wiele starszych modeli samochodów elektrycznych zachowuje zadowalającą wydajność, co potwierdzają przykłady klientów, którzy pokonali ponad 580 tysięcy lub 400 tysięcy kilometrów i ciągle mają dobry zasięg na poziomie nawet 80% początkowego. Producenci oferują przy tym gwarancje na akumulatory na 8 lat, ale z obserwacji starszych modeli aut wynika, że wiele z nich zachowuje swoje parametry przez dłuższy czas, nawet dłuższy niż 12 lat. Ostatecznie każdy akumulator straci swoje właściwości i przestanie być w stanie napędzać samochód. Wtedy jednak nie trafia na śmietnik lub na szrot, ponieważ unijna legislacja precyzuje, co należy zrobić z wyeksploatowanymi bateriami. I to od tych przepisów zależeć będzie przyszłość elektromobilności.
Zobacz: Ładowanie akumulatora rozładowanego do „zera”
Recykling akumulatorów reguluje dyrektywa 2006/66/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 6 września 2006 r. Zawiera ona przepisy dotyczące zawartości rtęci i kadmu w bateriach oraz wprowadzenia najlepszych dostępnych technik w zakresie ochrony środowiska i zdrowia w procesie przetwarzania i recyklingu zużytych baterii i akumulatorów. Wszystkie baterie i akumulatory muszą być przetwarzane i recyklingowane zgodnie z prawem, w tym w zakresie gospodarowania odpadami i bezpieczeństwa. W przypadku, gdy nie ma opłacalnego rynku końcowego, państwa członkowskie mogą usuwać zebrane baterie lub akumulatory przenośne zawierające kadm, rtęć lub ołów na składowiskach odpadów lub w podziemnych magazynach.
Zmiany w prawie unijnym w zakresie akumulatorów
Jednakże, strategia wycofywania metali ciężkich może być preferowana w stosunku do recyklingu, gdy na podstawie szczegółowej oceny środowiskowych, ekonomicznych i społecznych wykazuje się, że jest to właściwe rozwiązanie. W 2020 roku wprowadzono rozporządzenie dotyczące baterii i zużytych baterii, które uchyla dyrektywę 2006/66/WE i zmienia rozporządzenie (UE) nr 2019/1020. Celem tego rozporządzenia jest unowocześnienie unijnego prawa w tym zakresie zgodnie ze strategią zrównoważonej i inteligentnej mobilności, która zakłada redukcję emisji gazów cieplarnianych związanych z transportem o 90% do 2050 roku. Określono tam normy dotyczące wydajności i recyklingu, które muszą być spełnione przez akumulatory.
Unijni urzędnicy obecnie pracują nad najnowszymi przepisami, które będą nakładać na producentów akumulatorów nowe wymagania. Według tych przepisów, producenci będą musieli zapewnić darmowe odbieranie zużytych akumulatorów od użytkowników. Ponadto, baterie do samochodów i pojazdów lekkich będą musiały być oznaczone naklejkami, informującymi o uciążliwości procesu produkcji ich ogniw dla środowiska. Nowe przepisy określą także minimalną zawartość materiałów pochodzących z recyklingu dla nowych baterii. Na przykład, nowe baterie będą musiały zawierać przynajmniej 16% kobaltu pochodzącego z odzysku, 85% ołowiu oraz po 6% recyklingowanego litu i niklu. W najbliższych latach normy dotyczące odzysku materiałów będą się zaostrzać, co wymusi na producentach większe inwestycje w tę gałąź działalności.
Zamiana baterii w banki energii
Po zakończeniu eksploatacji w samochodzie osobowym, zużyta bateria może jeszcze przez długi czas pełnić funkcje. Według Andrzeja Gemry, Zastępcy Dyrektora Renault Terytorium East ds. efektywności i rozwoju nowych projektów, można ją naprawić i wydłużyć jej żywotność w samochodzie. Następnie może zostać wykorzystana do przechowywania energii w magazynach, a jej poszczególne moduły mogą służyć do różnorodnych zastosowań, takich jak power banki. Dzięki takim akumulatorom, instalacje fotowoltaiczne lub wiatrowe mogą działać stabilniej, nawet w przypadku braku słońca lub wiatru.
Zobacz: Recykling silników elektrycznych? Nissan już nad tym pracuje!
Firma Renault rozwija w swoich fabrykach we Francji stacjonarne systemy magazynowania energii o nazwie „Advanced Battery Storage”. Zakłady te mają pojemność 4,9 MWh oraz 15 MWh, a budowane są układy o pojemności aż 60 MWh. Kontenery o pojemności 15 MWh w Flins odpowiadają aż trzymiesięcznemu zużyciu energii przez gospodarstwo domowe. Układy te z „używanymi” akumulatorami mogą również służyć do wspomagania instalacji fotowoltaicznych, np. przy ładowarkach samochodowych.
Recykling baterii
Po zakończeniu służby w magazynach energii, akumulatory są poddawane procesowi recyklingu w celu maksymalnego odzyskania surowców, w tym cennych metali ziem rzadkich, które zostały wykorzystane przy budowie baterii. Lit jest najtrudniejszym do odzyskania składnikiem. Technologia recyklingu stale się rozwija, aby zwiększyć skuteczność tego procesu, jednak obecnie konieczne jest dużo zużycie energii elektrycznej.
Wyróżnia się trzy rodzaje recyklingu: pirometalurgiczny, hydrometalurgiczny i częściowy. Pierwszy polega na poddaniu składników wysokotemperaturowej obróbce w celu odzyskania cennych metali. W drugim, składniki są najpierw wypłukiwane, a następnie odzyskiwane z roztworu za pomocą reakcji fizycznych i chemicznych. Natomiast w recyklingu częściowym odzyskuje się materiały częściowo, zachowując fragmenty katody akumulatora i regenerując je.
Jak odzyskuje się metale rzadkie z akumulatorów aut elektrycznych?
Jak wskazuje Andrzej Gemra, celem marki Renault, dążącej do neutralności klimatycznej, jest stworzenie zamkniętego łańcucha, w którym elementy starej baterii będą skutecznie odzyskiwane i wykorzystywane do budowy nowych akumulatorów. W zakładzie we francuskim Flins stosuje się metodę ługowania kwasem z zastosowaniem ultradźwięków. Pozwala to na odzyskanie aż 98% litu i 96% kobaltu. Zużyte akumulatory są zbierane, a następnie demontowane i rozładowywane. Następnie materiały aktywne katody są kąpane w n-metylopirolidonie. Kolejnym krokiem jest przesączanie i suszenie materiałów. Potem następuje rozdrabnianie ultradźwiękami, a później ługowanie kwasem. Efektem jest odzysk pierwiastków Co i Li, czyli kobaltu i litu.
Oprócz metali rzadkich w czasie recyklingu odzyskuje się także m.in. aluminium czy stal i pozostałe elementy akumulatora. Firma Renault do 2030 r. planuje, by 80 proc. materiałów użytych do budowy akumulatora pochodziło z recyklingu. Oprócz tego, w zakładzie we Flins prowadzi zaawansowany program naprawy akumulatorów i wydłużania życia samochodów. W zakresie usług zakładu – który jest pierwszą europejską fabryką o obiegu zamkniętym i do 2030 r. ma uzyskać nawet nie zerowy, a ujemny bilans CO2 – jest także przerabianie samochodów spalinowych na elektryczne.
Recykling na świecie i w Polsce
Gdzie znajdują się zakłady, w których odzyskuje się elementy akumulatorów? Renault stworzyło zakład zajmujący się naprawą akumulatorów w Zabrzu, więc wkrótce nie będzie konieczności pozyskiwania akumulatorów (nie tylko z aut elektrycznych, ale także hybrydowych i elektrycznych) z rynku polskiego i wysyłania ich do Francji, całość odbędzie się nad Wisłą. Z kolei spółka Elemental Strategic Metals za ponad 50 milionów euro buduje zakład zajmujący się recyklingiem w Zawierciu w województwie śląskim. Będzie się zajmował odzyskiwaniem tworzyw ze zużytych akumulatorów litowo-jonowych do aut elektrycznych, a także z baterii z laptopów, telefonów komórkowych i innych urządzeń. Obróbce będą poddawane również katalizatory. W procesie recyklingu w Zawierciu odzyskane zostaną m.in.
Problemy z recyklingiem
Recykling akumulatorów aut elektrycznych to temat złożony i niełatwy. Firma Northvolt ma przed sobą cel, którym jest pozyskiwanie 50% surowców do produkcji ogniw bateryjnych z recyklingu do 2030 roku, kiedy nasze moce produkcyjne wyniosą 150 GWh rocznie. Dzięki takim możliwościom produkcyjnym będziemy w stanie dostarczyć baterie do 2,5 miliona samochodów rocznie. Aby zrealizować tak ambitny cel, potrzebujemy zakładów recyklingu działających na dużą skalę. Kilka lat temu rozpoczęliśmy budowę pierwszych pilotażowych linii recyklingu, a teraz posiadamy działające zakłady, w których prowadzimy odzysk surowców.
Pilotażowy zakład recyklingu powstał 100 kilometrów na zachód od Sztokholmu, gdzie w procesie hydrometalurgii odzyskujemy nikiel, mangan i kobalt. Pod koniec 2021 roku wyprodukowaliśmy pierwsze ogniwo na bazie surowców pochodzących z recyklingu, a jego wydajność jest porównywalna z wydajnością ogniw wyprodukowanych ze świeżo wydobytych metali, co zostało potwierdzone zaawansowanymi testami elektrochemicznymi.
Odzyskiwanie surowców z baterii aut elektrycznych
Procesy przetestowane w zakładzie pilotażowym będą skalowane w zakładzie recyklingu Revolt Ett, który budujemy na północy Szwecji, obok gigafabryki Northvolt Ett. To zdecydowanie największe tego typu przedsięwzięcie w Europie, które pozwoli na przetwarzanie około 125 000 ton zużytych baterii rocznie. W 2022 roku uruchomiliśmy największy w Europie zakład recyklingu akumulatorów o nazwie Hydrovolt. Znajduje się on w Norwegii, gdzie już ponad pół miliona elektrycznych samochodów porusza się po ulicach. W Hydrovolt możemy przetworzyć 12 000 ton baterii rocznie z około 25 tysięcy pojazdów elektrycznych, co pozwala na recykling całej rocznej ilości zużytych akumulatorów w Norwegii. Obecnie w procesie hydrometalurgii jesteśmy w stanie odzyskać do 95% niklu, manganu i kobaltu oraz do 90% litu do poziomu czystości niezbędnego dla ogniw bateryjnych – powiedziała Anna Sobolewska, Dyrektor Komunikacji i Spraw Publicznych w Northvolt Systems Poland.
Zobacz: Recykling baterii samochodowych pozwala odzyskać 95% materiałów!
Dodaj komentarz