24.11.2023 598

Що роблять з батареями старих електрокарів

~ 13 хв.

В 2022 РОЦІ З УСЬОГО ОБ’ЄМУ ПРОДАНИХ ПО СВІТУ АВТО 10% СТАВИЛИ ЕЛЕКТРОКАРИ (EV). ПРОДАЖІ EV ЗРОСЛИ НА 68% ВІДНОСНО ПОКАЗНИКІВ ПОПЕРЕДНЬОГО 2021 РОКУ. НАЙДОРОЖЧИЙ ЕЛЕМЕНТ ТАКОГО ТРАНСПОРТУ – ЦЕ ЕЛЕКТРИЧНА БАТАРЕЯ, ЩО СЛУЖИТЬ НЕ БІЛЬШЕ ЗА 10-15 РОКІВ. АЛЕ СЕРЕДНІЙ ВОДІЙ ОБНОВЛЯЄ АВТО РАНІШЕ ЗА ЦЕЙ ТЕРМІН. ДІЗНАЙМОСЯ, ЩО РОБЛЯТЬ З БАТАРЕЯМИ СТАРИХ ЕЛЕКТРОКАРІВ.  

В ЧОМУ ПОЛЯГАЄ НЕБЕЗПЕКА БАТАРЕЙ

Основним джерелом живлення електромоторів в сучасних EV є літій-іонна (Li-ion) акумуляторна батарея (далі АКБ). У більшість електричних автівок сьогодні ставлять батареї одного з трьох типів. Символи у назві кожного з типів вказують на матеріали виробу:

 

  • NCA (LiNiCoAlO2) – літій-нікель-кобальт-алюміній-оксидна АКБ;

  • NMC (LiNixMnyCozO2) – літій-нікель-марганец-кобальт-оксидна АКБ;

  • LFP (LiFePO4) – літій-залізо-фосфатна АКБ. 

 

Про основні переваги та недоліки різних типів батарей ми вже писали. Тут ми зосередимо увагу на факторах ризику для навколишнього середовища: 

 

  • Шкідливість виробництва. Особливо стосується NCA та NMC, що включають радіоактивний кобальт та отруйний марганець;

  • Складність переробки. Повного циклу переробки Li-ion АКБ доки не існує. У ліпшому випадку з них отримають рідкоземельні метали, у гіршому – спалять чи закопають;

  • Накопичувальний ефект. Шкідливі речовини з батарей можуть потрапити у грунт та накопичуватись у підземних водах. Тільки літія в одній батареї може бути до 45 кг.

Активний видобуток матеріалів для Li-ion батарей призводить до спустошення цілих регіонів. Наприклад, літій добувають здебільшого гідромінеральним способом. Місця видобутку літія швидко перетворюються на пустелі через надмірне використання водних запасів регіону. Знизити техногенне навантаження на середовище можна двома шляхами. Перший: перейти на рудний спосіб видобутку літія. Другий: впровадити технологію очищення води, що задіяна у видобутку. 

ЩО РОБЛЯТЬ ЗІ СТАРИМИ АКУМУЛЯТОРАМИ

Тільки за першу половину 2023 року у світі було продано 6,2 млн електрокарів. В Євразії та Північній Америці проблема утилізації відпрацьованих батарей стане гострою у 2028-2030 роках. Необхідні нормативно-правові та регуляторні акти прийняті не у всіх країнах. Наприклад, у країнах ЄС діє директива 2006/66/EC, що регулює зберігання та утилізацію акумуляторів. Схожі акти є в Китаю. В більшості країн утилізацією займаються лише деякі стартапи. Втручання держави є мінімальним чи повністю відсутнє. 

Оскільки технології не встигають за бюрократами та виробниками, ось що можна зробити з відпрацьованою батареєю вже сьогодні:

 

  • Утилізувати та переробити;

  • Використати в іншій галузі;

  • Демонтувати працюючі компоненти батареї;

  • Обміняти старий виріб на новий.

 

В першому випадку з батареї вилучають все корисне, а залишки відправляють на подальшу переробку. В другому випадку АКБ модернізують під конкретні потреби та продовжують експлуатацію. В третьому варіанти з батарей демонтують працездатні ячейки та шини, а від решти позбавляються. Обмін батарей не розв’язує проблему утилізації, але спрощує регулювання кількості зношених виробів. 

УТИЛІЗАЦІЯ ТА ПЕРЕРОБКА

Основні задачі: збір старих АКБ, переробка, раціональне використання здобутих матеріалів. Доки існує лише одна перевірена технологія переробки Li-ion батарей. Вона включає такі етапи:

 

  • Демонтаж, розряд та розбірка АКБ;

  • Механічна обробка;

  • Гідрометалургійна чи пірометалургійна переробка.

 

Загалом, за один цикл переробки з батареї можна вилучити 80% від усіх матеріалів. Доля перероблених цінних металів може становити 95%. Найцікавішими тут є кобальт, нікель та марганець. На переробних заводах їх отримують в формі сульфатів. Їх подальше використання у виробництві може буде неможливим, тому метали треба очистити ще раз. А “новий” літій завжди дешевших за той, що вилучають з акумуляторів.

Недоліки чинних технологій ресайклінгу:

 

  • Неможливо вилучити усі корисні матеріали;

  • Потрібні спеціалізовані підприємства;

  • Невисока продуктивність таких підприємств;

  • Високі витрати.

 

Щодо останнього пункту: гідрометалургійна переробка потребує великих об’ємів коштовних хімікатів. Пірометалургія – менш популярний спосіб переробки, – енергозатратний та жахливо впливає на екологію (батареї фактично палять). Жорсткий екологічний контроль підприємств з переробки АКБ призведе до додаткового підвищення цін на матеріали, що будуть отримані у такий спосіб. 

ПОВТОРНЕ ВИКОРИСТАННЯ В ІНШИХ ГАЛУЗЯХ

Вважається, що батареї з ємністю 75% від номіналу та менше не можна експлуатувати в електромобілях. Однак їм ще можна знайти призначення в інших галузях. Існують такі варіанти:

 

  • Оснащення іншого транспорту. Приклад: вилкові навантажувачі з батареями Audi на складах концерну;

  • Зарядна станція. Приклад: станції EVGo з відпрацьованих батарей;

  • Мережеві накопичувачі електроенергії. Приклад: накопичувачі компанії B2U;

  • Повербанк для дому. Приклад: “банки” компанії Nissan зі старих Leaf.

 

Якщо для галузі характерні значні стрибки енергоспоживання протягом дня, то за допомогою старих батарей можна стабілізувати споживання. А подальший розвиток зеленою енергетики здається неможливим без технологій акумулювання енергії. Ось як це має виглядати у сонячній енергетиці: днем заряджаємось від сонця, вночі споживаємо енергію з батарей. 

Недоліки повторного використання батарей:

 

  • Складності в об’єднанні батарей різних марок в один накопичувач;

  • Необхідність використання додаткового обладнання – від інверторів до підстанцій;

  • У випадку масово розповсюдження таких батарей – потреба в модернізації ЛЕП та підстанцій.

 

Значна частина промислових підприємств та інфраструктурних об’єктів потребує власних накопичувачів енергії. Здебільшого для цього використовують великі свинцево-кислотні батареї. На заміну їм можуть прийти відпрацьовані Li-ion.

ВИСНОВКИ

Єдиним недоліком переробки старих батарей є те, що процес потребує високих витрат. Не тільки фінансових, а й витрати часу. Один електрокар оснащується мінімум однією АКБ, а таких авто по світу вже десятки мільйонів. На щастя, сьогодні в нас є варіанти. Частку батарей можна перепрофілювати, з іншою вилучити корисні матеріали.