Втори живот за батериите

Текстът е публикуван в бр. 9 (37) на сп. Business Global.

Електромобилите бързо се разпространяват и очакванията са до 2030 г. да достигнат една трета от световния автомобилен пазар, а до 2050 г. да завземат 70 на сто от него. Заедно с това се очаква и процес на излизане от употреба на първите електрически превозни средства. Тогава, естествено, ще се запитаме нещо, което към момента не ни идва веднага наум: А какво ще стане с батериите им? Тъй като рециклирането не е достигнало етап, в който да може напълно да възстанови веществата от акумулаторите, производителите търсят възможности да удължат живота на батериите, които не стават за използване за електромобили, но имат някакъв остатъчен ресурс. И намират!

Животът на акумулатора на електрически автомобил е между 1000 и 1500 цикъла на зареждане и разреждане. След това  капацитетът за съхранение обикновено става 70% от първоначалния. В този момент нивото на производителност вече е недостатъчно, тъй като значително ограничава обхвата на превозното средство и подмяната на батерията става неизбежна.


Какво става с рециклирането

Производителите на автомобили са обвързани от принципа на „разширена отговорност на производителя“, което ги прави отговорни за целия жизнен цикъл на продуктите, които предлагат на пазара. Той включва третирането на отпадъците и оттук произтича и задължението им да гарантират система за събиране и рециклиране. Европейските регламенти задължават производителите да рециклират 50% от средното тегло на литиево-йонните батерии (те са основни за електромобилите), 65% от оловно-киселинните и 75% от никел-кадмиевите батерии, които се използват главно за промишлени цели. 

Към момента тези изисквания са достатъчни, защото няма масово извеждане на батерии от пазара, но се очаква да се затягат. Доклад на американското правителство сочи, че към 2019 г. отпадъците от батерии в САЩ, който е най-големият автомобилен пазар, са били около 15 000 тона годишно, но се очаква през 2035 г. да достигнат общо 700 000 тона. 

Съществуващите в момента технологии позволяват около 60% рециклируемост на литиево-йонните батерии. ЕС финансира проекта ReLieVe, който е разработен от компаниите Suez, Eramet и BASF и чиято цел е да се постигне 100% рециклиране на литиево-йонни батерии. И други колективи и организации работят в тази посока. Идеята е да се постигне затворен цикъл и да се рециклират метали, без да се променят техните физични и химични качества. Но напредъкът не е достатъчен и изправени пред проблемите, с които се сблъсква рециклиращата индустрия, производителите започват да разбират, че трябва да удължат живота на батериите в електрическите автомобили възможно най-много. 


Междинното звено

Докато рециклиращите техники се усъвършенстват, автомобилните фирми решават да действат, защото излезлите от употреба батерии може и да не стават за електрическа мобилност, но със 70 – 80% капацитет са подходящи за стационарна употреба. Което е достатъчно да удължи живота им с до 10 години.

Nissan е най-напредналият производител, който от няколко години работи по темата за втория живот на батериите. В партньорство с Eaton японската компания разработи оборудване, наречено xStorage Home, което може да се управлява от смартфон. Това е устройство за съхранение на електричество за физически лица, направено от използвани батерии. Когато някой произвежда за лични нужди енергия от възобновяеми източници, по-специално с помощта на слънчеви панели, системата се зарежда, което прави възможно преразпределението на съхранения ток тогава, когато домакинството има нужда от него. Системата е подходяща за използване и от хора, които нямат ВЕИ инсталация, за да съхраняват електричество от мрежата извън пиковите часове, което после да се използва в пиковите. 

През 2018 г. Nissan, съвместно с Eaton, BAM и Mobility House разработи най-голямата европейска система за съхранение на енергия за търговска сграда на холандския футболен стадион „Йохан Кройф Арена“. С мощност от 3 MW, тя обединява енергийни блокове Eaton със 148 акумулаторни батерии от електрически автомобили Nissan LEAF. Системата за натрупване на енергия осигурява резервна мощност, за да се намали необходимостта от използване на дизелови генератори, и осигурява стабилност на енергийната мрежа чрез изглаждане на пиковете, възникващи по време на концерти.

И Renault създаде подобно оборудване, но френският производител също така трансформира излезли от употреба акумулатори в бързи зарядни станции, съвместно с британската компания „Кънектед Енерджи“. Освен това автомобилопроизводителят влезе в партньорство с Umicore за проект за съхранение на енергия. Френският концерн ще доставя стари батерии от своя модел Kangoo на Umicore, като те ще бъдат инсталирани в Белгия, предоставяйки 1,2 мегавата капацитет за съхранение на енергия.

През тази година Volkswagen откри нов начин за употреба на старите батерии на електрическите автомобили, след като от компанията предприеха действия за навлизане на пазара за търговия с електроенергия. Компанията започна да търгува на германския пазар на европейската борса за електроенергия Epex Spot. В новия „Пауър Сентър“ на германския гигант в град Касел изхвърлените батерии от електрически превозни средства се използват за временно съхраняване на електроенергия за търговия на борсата. Първоначално в пилотния проект се използват 28 батерийни системи и 38 модулни клетки от малки автомобили (E-Up). Когато цените на електроенергията са ниски и има достатъчно ток от вятърни и соларни източници, те ще съхраняват временно енергия от мрежата. Когато цените са високи, а предлагането е оскъдно, електроенергията се връща в мрежата.

И други автомобилостроители вече използват употребявани акумулатори за стационарно съхранение на електроенергия. През 2017 година BMW пусна в експлоатация така наречената ферма за съхранение в Лайпциг със 700 литиево-йонни батерии за модел i3 за временно складиране на ток от четири от вятърните турбини на концерна. От края на 2021 година Audi, който е собственост на Volkswagen, използва литиево-йонни батерии за тестови превозни средства в станциите си за бързо зареждане, наречени „Чарджинг хъб“.


Предизвикателствата пред повторния живот на батериите

Повторното използване на батериите от електромобилите е повече от наложително, но все още не е масово. Това се дължи основно на технологичните несъответствия. Например един и същ производител може да използва различни батерии за различните модели по отношение на техния размер, химичен състав или формат. Тази липса на стандартизация на използваните технологии усложнява повторната употреба на батериите и налага нуждата от много големи обеми на производство на електромобили, за да има достатъчно материал в края на живота им за повторна употреба. Този проблем ще се задълбочи, защото до 2025 г. се очаква да има повече от 15 различни производителя на акумулатори за електрически автомобили. 

Друг проблем, който се задава на хоризонта, е цената на литиево-йонните батерии. Те все още са сравнително скъпи, но  поевтиняват с големи темпове. Между 2010 г. и 2019 г. средната цена на kWh е спаднала от 1200 на 156 долара, като очакванията са догодина тя да достигне 100 долара за kWh. А повторната употреба е икономически жизнеспособна само ако разликата в цената между новите и използваните батерии остава голяма, включително за стационарно съхранение. Все пак според експерти това не би било толкова голяма спънка, защото производителите на е-коли носят отговорност за батериите и биха го правили, дори и да не извличат печалба от подобни операции.

Не на последно място, липсват стандарти, свързани с производителността на батерията през нейния втори живот. Това е важно, защото на практика няма независима оценка на това какво качество трябва да очакват потребителите от системата от стари батерии (дали ще е станция за зареждане, специално хранилище, или нещо друго). Въпросът за отговорността е централен, тъй като производителят и потребителят могат да се обвиняват взаимно в случай на проблем.

Но едва ли може да се очакват някакви свръхрегулации на този процес, защото повторното използване на батерии е само транзитен похват, който ще купи време, докато се разработят технологиите, позволяващи пълното им рециклиране.