Baterie samochodów elektrycznych. Kwestie zagospodarowania odpadów

0
243

Choć rynek motoryzacyjny nie należy jeszcze do samochodów elektrycznych, w niedalekiej przyszłości najprawdopodobniej zostanie przez nie zawłaszczony i zdominowany. Jeśli tak właśnie się stanie wówczas problematyczna okazać się może utylizacji milionów napędzających je akumulatorów. Baterie tego rodzaju z powodu naturalnego spadku ich parametrów użytkowych po określonym czasie eksploatacyjnym będą musiały być cyklicznie wymieniane na nowe. Co zrobić z taką ilością odpadów niebezpiecznych? Jak zagospodarować tego rodzaju toksyczne elektrośmieci aby nie trafiały na wysypiska powinniśmy wiedzieć już teraz.

Czas życia baterii samochodów elektrycznych i tym samym okres ich wykorzystania w roli napędu elektryka szacuje się na 8 – 10 lat (utrata 20% pojemności). Potem istotnie skracają się zasięgi takich samochodów utrudniając ich eksploatację. Nie oznacza to jednak, iż po upływie tego czasu akumulatory wykorzystane w autach elektrycznych do niczego się już nie nadają. Uważa się, iż z powodzeniem mogą później służyć jako magazyny energii dla innych, mniej wymagających zastosowań, by w ostateczności stać się źródłem surowców w procesie recyklingu. 

Drugie życie akumulatorów

Ich przeznaczeniem mogą stać się gospodarstwa domowe (akumulatory dla domów zasilanych systemem fotowoltaicznym), urządzenia sieci energetycznych (fotowoltaiczne latarnie uliczne, układy wspierające ładowarki samochodowe w chwilach szczytu energetycznego i momentach przeciążenia sieci), mniej wymagające pojazdy elektryczne (hulajnogi, wózki magazynowe), systemy awaryjnego zasilania różnych urządzeń i systemów (stacje GSM). Prace nad adaptacją baterii “elektryków” w ramach innych zastosowań wciąż są w fazie opracowań. 

Tymczasem już powstają magazyny energii przewidziane do współpracy z systemami baterii samochodów elektrycznych podłączonych do sieci energetycznych – w miejscowości Lünen w Niemczech w ramach kooperacji Daimler, The Mobility House, GETEC i REMONDIS oraz w Hamburgu przy współpracy BMW, Bosch i Vattenfall. Renault wykorzystuje już baterie ze swoich modeli samochodów do produkcji domowych banków energii o nazwie Powervault. Energia akumulowana przez te urządzenia może służyć do zasilania urządzeń w mieszkaniach. Istotne są tu korzyści ekonomiczne osiągane przez gospodarstwa domowe. Powervault z powodzeniem można ładować nocą, podczas obowiązywania niższej stawki za kilowat energii elektrycznej, odzyskując ją i zasilając urządzenia w ciągu dnia, gdy cena prądu jest odpowiednio wyższa. Podobne rozwiązania (jednak o nieco większej mocy) oferuje także Nissan (wspólnie z firmą Eaton) pod nazwą xStorage. W tym miejscu wypada jednak wspomnieć o nieudanym chińskim projekcie ponownego wykorzystaniem baterii samochodowych do magazynowania energii produkowanej przez elektrownie słoneczne i wiatrowe. Niestabilność wykorzystanych w projekcie akumulatorów była tak wysoka, że po serii wypadków zaprzestano realizacji projektu. Przykład ten pokazuje jak wiele pracy jest jeszcze przed autorami podobnych systemów, a być może także konstruktorami baterii, którzy będą musieli uczynić możliwym ich późniejsze zastosowanie w ramach nowych realizacji.

W życiu każdego akumulatora przychodzi jednak moment, w którym już do niczego przydać się nie może (30% pojemności nominalnej). I wówczas pojawia się recykling.

Recykling baterii samochodów elektrycznych

W ramach recyklingu można odzyskać cenne materiały i pierwiastki, które posłużyć mogą do produkcji nowych ogniw, bądź zostać wykorzystane w leżących poza obszarem motoryzacji gałęziach gospodarki. Oszczędności związane z wydobyciem surowców (np. litu, kobaltu, niklu i manganu) mogą być tutaj niebagatelne, choć ich rynkowe ceny mają dla opłacalności przedsięwzięcia zasadnicze znaczenie

Technologia

Niestety recykling baterii samochodowych nie jest prosty: konstrukcja takiego akumulatora jest dość skomplikowana, zaś same ogniwa zalewane są wyjątkowo mocnymi klejami utrudniającymi ich demontaż, podczas którego wykorzystywane są toksyczne substancje. Sprawy nie ułatwia także brak standaryzacji. Producenci stosują własne, odmienne od innych, konstrukcje, stąd apele o ich ujednolicenie w ramach ułatwienia późniejszego recyklingu. Na efektywność recyklingu ogniw istotnie wpływać może także ograniczenie liczby materiałów wykorzystywanych przy ich wytwarzaniu.

Ekonomia

Wymienione uwarunkowania powodują, iż koszty całego procesu często mogą przewyższać pozyskanie surowców przez eksploatację złóż. ​​Przykładowo, małe ilości, wysokie koszty odzysku i do niedawna niska cena powodowały, że pozyskiwanie litu za pomocą recyklingu nie było zbytnio opłacalne (inaczej niż w przypadku kobaltu, którego wysokie ceny skłaniały do pozyskiwania tego pierwiastka z zastosowaniem metod recyklingu). Oczywiście wzrastające w ostatnich latach ceny tego metalu wpływają na zwiększenie opłacalności jego recyklingu. Na sytuację recyklingu w przypadku litu ma wpływ także technologia jego wydobycia (solanki) nie pozwalająca na szybki wzrost podaży tego surowca.

Ekologia

Opłacalność stosowania metod odzysku to jedno, inną kwestią są korzyści dla środowiska wynikające z ich zastosowania. Dla niektórych rodzajów baterii oraz pewnych metod recyklingu emisja gazów cieplarnianych oraz zużycie energii są bowiem większe w przypadku procesów odzyskiwania materiałów niż wyprodukowania nowych akumulatorów. Pomijając ubożenie zasobów naturalnych recykling wcale nie zawsze i nie od razu musi okazać się środowiskowym remedium.

Przyszłość recyklingu baterii z “elektryków”

Wprowadzenie odpowiednich regulacji prawnych na szczeblu międzynarodowym wpisujących recykling akumulatorów w obszar działania gospodarki w obiegu zamkniętym (GOZ) byłoby zasadnym kierunkiem rozwoju branży produkcji baterii i odzysku materiałów wykorzystywanych podczas ich budowy. Opracowanie odpowiednich technologii w tym obszarze jest oczywiście warunkiem właściwego (korzystnego ekonomicznie i środowiskowo) działania całego procesu. Na jego opłacalność wpływa także skala przedsięwzięcia, która obecnie nie jest jeszcze zbyt duża, jednak perspektywy, jak wspomnieliśmy na wstępie, wydają się w tym przypadku obiecujące. Ze względu na wiek obecnie poruszających się po dogach samochodów elektrycznych problem utylizacji ich baterii nie jest jeszcze istotny. Warto jednak zdawać sobie sprawę z czekających branże motoryzacyjną i recyklingową wyzwań. Trzeba uważać, aby zamiast spalin nie zafundować środowisku skażenia metalami ciężkimi, albo wzrostu emisji CO2 na drodze energochłonnego recyklingu.