Сложные конструкции делают переработку трудоемкой, опасной и нерентабельной.
Аккумулятор Chevy Bolt (Chevrolet)
Если аккумуляторы оказываются на свалках, это препятствует покупке электромобилей ради защиты окружающей среды, поэтому переработке аккумуляторов уделяется много внимания.
Но создание экономики замкнутого цикла для отработанных аккумуляторов электромобилей - непростая задача, и ее нельзя сравнить с использованием пластиковых бутылок. Из-за их сложной конструкции демонтаж можно производить только вручную, что влечет за собой высокие трудозатраты и серьезные риски для безопасности.
Аккумулятор внутри электромобиля напоминает русские матрешки - сотни или тысячи ячеек составляют модуль, а из нескольких модулей собирается аккумулятор.
«Модули и ячейки внутри сварены друг с другом. Процесс отсоединения ячеек один за другим вручную занимает много времени и снижает рентабельность, поэтому производители аккумуляторов избегают участия в процессе разборки» - сказал Джин Кён Су, представитель Earthtech, южнокорейской фирмы, которая построила в стране первый центр по утилизации аккумуляторов электромобилей в марте прошлого года.
Расположенный в Йонгване, провинция Южная Чолла, предприятие на 24 миллиарда вон может ежегодно разбирать до 5000 электромобилей и обрабатывать 2000 метрических тонн разряженных батарей. Бизнес-модель состоит в том, чтобы извлекать драгоценные металлы, в основном кобальт, и продавать их обратно на рынок.
Что касается того, почему на предприятии не автоматизирован процесс разборки с помощью роботов, Джин указал на отсутствие стандартизации: конструкция каждого блока, модуля и ячейки отличается. Для разных конструкций требуются разные инструменты, что еще больше усложняет разборку.
Помимо различий в размере и формате, аккумуляторные блоки также содержат датчики, схемы и другие электрические и электронные компоненты, которые необходимо утилизировать.
«В случае Японии промышленность прилагает усилия для использования стандартизованных модулей для последующей обработки батарей», - сказал Джин.
Отвечая на призывы к стандартизации аккумуляторных блоков, модулей и элементов, южнокорейские производители аккумуляторов признают такую необходимость, но, похоже, у них мало стимулов, чтобы ее реализовать.
«Модули требуют индивидуальной настройки по их весу, расположению разъемов, количеству ячеек, емкости, выходной мощности и т. д. Идея стандартизации модулей эквивалентна установке одного и того же двигателя на все (бензиновые) автомобили. Мир не может внезапно отказаться от рядных шестицилиндровых двигателей и, например, перейти к рядным четырехцилиндровым двигателям » - сказал представитель LG Energy Solution.
Компания Samsung SDI, производящая аккумуляторные блоки, считает, что конструкция в конечном итоге будет стандартизирована, но заявляет, что усилия должны прилагаться с обеих сторон, особенно со стороны переработчиков.
«Когда впервые появились зарядные устройства для электромобилей, все они были разными, но теперь они стандартизированы. То же самое относится и к аккумуляторным блокам. После их стандартизации промышленность по переработке аккумуляторов начнет развиваться», - сказал представитель Samsung SDI.
«Переработчики должны приложить усилия, чтобы любой тип аккумуляторной батареи могла быть переработана с помощью автоматизации. Они могут, например, проанализировать платформы пяти ведущих автопроизводителей и узнать о том, какие именно автоматизированные оборудования им нужны».
Эксперты говорят, что возможность вторичной переработки может в конечном итоге стать источником конкурентного преимущества для производителей аккумуляторов. В настоящее время это не является первоочередной задачей из-за ценовой конкуренции и ряда требований, касающихся высокой энергии и удельной мощности, безопасности и срока службы продукта.
Ким Пхил Су, профессор автомобильной инженерии в Университете Дэлим, подчеркнул, что отсутствие стандартизации может представлять серьезную угрозу безопасности для демонтажников.
«Перед разборкой аккумуляторные блоки должны быть полностью разряжены. Если это не будет сделано должным образом, рабочие будут поражены электрическим током», - сказал Ким.
Поскольку аккумуляторные блоки тяжелые и имеют высокое напряжение, необходимы специализированные инструменты и квалифицированный персонал для их переработки. Если остаточная энергия не будет отведена до безопасного уровня, может произойти короткое замыкание или самовоспламенение во время демонтажа.
Еще одна проблема заключается в том, что даже если демонтажникам удастся безопасно разобрать бывшие в употреблении аккумуляторные элементы, переработчики не знают, что с ними делать из-за отсутствия информации и технологий, сказал профессор.
На каждой упаковке чипсов есть этикетка на обратной стороне, на которой указана подробная информация о продукте - калории, углеводы, жиры, белки и т. д. Но аккумуляторные блоки, модули и элементы содержат минимальную информацию на своих этикетках, например об их емкости и выходной мощности, и не упоминают их конкретный состав.
Эта «недружественная» маркировка делает идентификацию, сортировку и группирование элементов батареи практически невозможными. Поскольку переработчики не знают, с какими типами элемента они имеют дело, они не могут извлекать драгоценные металлы в их чистом виде.
Этикетки на аккумуляторах LG Energy Solution, Samsung SDI и SK Innovation содержат только основную информацию или не содержат никакой информации.
Чтобы решить данную проблему, Общество автомобильных инженеров недавно выпустила рекомендацию о стандартизации системы маркировки, и китайские власти также рассматривают возможность введения обязательной маркировки аккумуляторов электромобилей.
Кроме того, переработчики не могут оценить истинную стоимость использованных батарей, потому что нет соответствующих инструментов.
«В настоящее время в отрасли нет надлежащего оборудования для точного измерения степени заряда, отношения текущей емкости аккумуляторного элемента к его первоначальной емкости. Из-за этого переработчики не могут решить, какие использованные аккумуляторные элементы могут быть повторно использованы, например, в системах хранения электроэнергии. Кроме того, трудно определить правильную цену на подержанные электромобили, потому что никто не знает точное состояние старых батарей», - сказал профессор Ким.
В январе Hyundai Motor Group и OCI установили две ESS - одну с новыми батареями, а другую с разряженными - на солнечной ферме, чтобы выяснить, насколько хорошо старые батареи работают внутри ESS.
Прежде всего, эксперты предупреждают, что по мере непрерывного развития аккумуляторных технологий, к тому времени, когда 15-летний отработанный аккумулятор поступит в центр переработки, он может иметь такую небольшую экономическую ценность, что даже не стоит перерабатывать.
Для переработчиков кобальт, самый дорогой металл в разряженных батареях, является их основной целью.
Но производители аккумуляторов постепенно отказываются от кобальта из-за его высокой стоимости и проблем, связанных с процессом добычи, в частности из-за его негативного воздействия на окружающую среду и здоровье шахтеров.
В июне Samsung SDI представила цилиндрическую никель-кобальт-алюминиевую батарею, катоды которой состоят на 91 процент из никеля (для предыдущей модели данный показатель составляет 89 процентов). SK Innovation также работает над увеличением доли никеля в катодах своих никель-кобальт-марганцевых батарей с нынешних 90 процентов до 95 процентов в течение трех лет. С более высоким содержанием никеля в новых батареях будет меньше кобальта, хотя фирмы не раскрывают точных данных.
Ким Бён Ук (kbw@heraldcorp.com)
Comments