چین بزرگترین بازار خودروهای برقی جهان است که تا مارس ۲۰۲۱ بیش از ۵.۵ میلیون دستگاه از آن فروخته شده است. این از بسیاری جهات چیز خوبی است. چین بیشترین تعداد خودرو در جهان را دارد و این خودروها در حال جایگزینی گازهای گلخانهای مضر هستند. اما این خودروها نگرانیهای مربوط به پایداری خود را دارند. نگرانیهایی در مورد آسیبهای زیستمحیطی ناشی از استخراج عناصری مانند لیتیوم و کبالت وجود دارد. اما نگرانی دیگر مربوط به مشکل قریبالوقوع زباله است. چین در حال تجربه کردن پیشتازی در این مشکل است.
در سال ۲۰۲۰، ۲۰۰ هزار تن باتری از رده خارج شد و پیشبینی میشود این رقم تا سال ۲۰۲۵ به ۷۸۰ هزار تن برسد. به مشکل رو به رشد ضایعات باتری خودروهای برقی در چین و اقدامات بزرگترین بازار خودروهای برقی جهان در این زمینه نگاهی بیندازید.
تقریباً تمام چینوسایل نقلیه الکتریکی با باتریهای لیتیوم یونی تغذیه میشوند. آنها سبک وزن، چگالی انرژی بالا و عمر چرخه طولانی هستند و آنها را به اولین انتخاب برای خودروهای الکتریکی تبدیل میکنند. باتریها سه مزیت عمده دارند:اجزا و آند، یک کاتد و یک الکترولیت. ازدر واقع، کاتد گرانترین و مهمترین بخش است. ما تا حد زیادی این باتریها را بر اساس ساختارشان از هم متمایز میکنیم.خیلی وارد جزئیات این موضوع نمیشوم، اما بیشتر باتریهای خودروهای برقی چین کاتدهایی از جنس لیتیوم، نیکل، منگنز یا اکسید کبالت دارند که از این پس به آنها MCS گفته میشود. این باتریها زمانی که ظرفیتشان به حدود ۸۰٪ برسد، از رده خارج میشوند که معادل عمر مفید آنها حدود ۸ تا ۱۰ سال است. البته این موضوع به عوامل خاصی مانند دفعات شارژ، عادات رانندگی و شرایط جاده بستگی دارد.
فکر کردم دوست دارید بدانید. با اولین موج بزرگ خودروهای برقیبا ورود این باتریها به جادهها در سالهای ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۱، زیرساختهای جمعآوری و پردازش آنها باید تا پایان دهه آماده میشد. این چالش و جدول زمانی بود که دولت چین باید با آن دست و پنجه نرم میکرد. پس از المپیک پکن، دولت چین شروع به ترویج تولید و استفاده از خودروهای برقی برای عموم مردم کرد. در این زمان، تنها مقرراتی که وضع کردند، استانداردهای ایمنی صنعت بود. از آنجایی که بسیاری از اجزای باتری کاملاً سمی هستند، اوایل سال ۲۰۱۰ شاهد افزایش استقبال از خودروهای برقی و به همان اندازه نیاز به راهی برای مقابله با ضایعات آنها بود.
در سال ۲۰۱۲، حرکتورنمهبرای اولین بار، NT یک راهنمای سیاستی برای کل صنعت خودروهای برقی منتشر کرد که در آن بر لزوم موارد زیر تأکید شده بود:چیزهای r، یک سیستم بازیافت باتری EV کارآمد. در سال ۲۰۱۶، چندین وزارتخانه برای ایجاد یک مسیر واحد برای مشکل ضایعات باتری EV با هم متحد شدند. تولیدکنندگان EV مسئول بازیابی باتریهای خودروی خود خواهند بود. آنها باید شبکههای خدمات پس از فروش خود را ایجاد کنند یا به شخص ثالث برای جمعآوری باتریهای ضایعات EV اعتماد کنند.
دولت چین تمایل دارد ابتدا یک سیاست، راهنما یا جهتگیری را اعلام کند و سپس قوانین خاصتری را وضع کند. اعلامیه سال ۲۰۱۶ عملاً به شرکتهای تولیدکننده خودروهای برقی علامت میدهد که در سالهای آینده انتظار بیشتری در این زمینه داشته باشند. به همین ترتیب، در سال ۲۰۱۸، چارچوب سیاستی بعدی با عنوان «اقدامات موقت برای مدیریت بازیافت و استفاده از باتریهای خودروهای انرژی نو» به سرعت منتشر شد. شاید تعجب کنید که آیا به معنای «شیشه بالابر» و «هیبرید» است یا خیر. نهاد اجرایی، وزارت صنایع و فناوری اطلاعات یا MIIT خواهد بود.
قول داده است که برگردددر سال ۲۰۱۶، این چارچوب تا حد زیادی مسئولیت رسیدگی به این مشکل را بر دوش نهادهای خصوصی مانند سازندگان خودروهای برقی و باتریهای خودروهای برقی میگذارد. دولت ...برخی از جنبههای فنی این تلاش را میبینند، اما قرار نیست خودشان این کار را انجام دهند. این چارچوب بر اساس یک سیاست کلی حاکمیتی که چینیها اتخاذ کردهاند، ساخته شده است. این سیاست، مسئولیتپذیری گسترده تولیدکننده یا EPR نامیده میشود. مفهوم معنوی آن، انتقال مسئولیت از دولتهای محلی و استانی به خود تولیدکنندگان است.
دولت چین EPR را اتخاذ کرد، که به اعتقاد من در اوایل دهه 2000 از دانشگاههای غربی بیرون آمد. در پاسخ به دستورالعملهای اتحادیه اروپا در مورد مشکل رو به رشد زبالههای الکترونیکی، و اگر دولت همیشه کسی باشد که تمام این زبالههای الکترونیکی را تمیز میکند، منطقی به نظر میرسد. شرکتهایی که این زبالهها را تولید میکنند، هرگز انگیزهای برای آسانتر کردن بازیافت محصولات خود نخواهند داشت. بنابراین، با توجه به EPR، همه سازندگان باتری خودروهای برقی باید باتریهایی را طراحی کنند که به راحتی قابل جدا شدن باشند و جزئیات فنی و پایان عمر را به مشتریان خود ارائه دهند - نشانگرهای خودروهای برقی ...تولیدکنندگان خودروهای برقی به نوبه خود یا شبکههای جمعآوری و بازیافت باتری خود را راهاندازی و اداره کنند یا آنها را به شخص ثالث برونسپاری کنند. دولت به ایجاد استانداردهای ملی برای سادهسازی این فرآیند کمک خواهد کرد. این چارچوب در ظاهر بسیار خوب به نظر میرسد، اما اشکالات بسیار واضحی نیز دارد.
حالا که تاریخچه و سیاست را میدانیم، میتوانیم به جزئیات فنی بازیافت باتری خودروهای برقی بپردازیم. باتریهای از رده خارج شده از دو طریق وارد سیستم میشوند: از خودروهایی که باتری آنها تعویض میشود و از خودروهایی که در پایان عمرشان هستند. برای خودروهایی که باتری آنها تمام شده است، باتری هنوز داخل خودرو است و به عنوان بخشی از فرآیند از رده خارج کردن باتری در پایان عمر، از آن خارج میشود. این فرآیند، به ویژه در چین، همچنان یک فرآیند بسیار دستی است. پس از آن مرحلهای به نام پیشپردازش وجود دارد. سلولهای باتری باید از بستهبندی بیرون کشیده شده و باز شوند که این یک چالش است زیرا هیچ طراحی استانداردی برای بستهبندی باتری وجود ندارد. بنابراین باید با دست و با استفاده از ابزارهای تخصصی انجام شود.
پس از برداشتن باترید، چه اتفاقی میافتد نِxt به نوع باتری لیتیوم-یونی داخل خودرو بستگی دارد. بیایید با باتری NMC شروع کنیم، که رایجترین نوع در چین است. چهار بازیافتکننده باتریهای NMC میخواهند آن را بازیابی کنند. مواد فعال کاتدی. تحلیل اقتصادی سال ۲۰۱۹ تخمین میزند که با وجود اینکه تنها ۴٪ از وزن باتریها را تشکیل میدهند، بیش از ۶۰٪ از ارزش کلی بازیافت باتریها را تشکیل میدهند. فناوریهای بازیافت NMC نسبتاً بالغ هستند. سونی در سال ۱۹۹۹ پیشگام شد. دو روش اصلی فناورانه وجود دارد، پیرو متالورژیکی و هیدرو متالورژیکی. بیایید با پیرو متالورژیکی شروع کنیم. پیرو به معنی آتش است. باتری به آلیاژی از آهن، مس، کبالت و نیکل ذوب میشود.
سپس مواد مفید با استفاده از روشهای هیدرومتالورژی بازیابی میشوند. روشهای پیرومتالورژیکی میسوزند. الکترولیتها، پلاستیکها و نمکهای لیتیوم. بنابراین همه چیز قابل بازیابی نیست. این روش گازهای سمی آزاد میکند که نیاز به پردازش دارند و بسیار انرژیبر است، اما به طور گسترده توسط صنعت پذیرفته شده است. روشهای هیدرومتالورژی از یک حلال آبی برای جدا کردن مواد مورد نظر توسط کبالت از ترکیب استفاده میکنند. رایجترین حلالهای مورد استفاده اسید سولفوریک و پراکسید هیدروژن هستند، اما بسیاری دیگر نیز وجود دارند. هیچ یک از این روشها ایدهآل نیستند و برای رفع کاستیهای فنی آنها به کار بیشتری نیاز است. باتریهای فسفات آهن لیتیوم تا سال ۲۰۱۹ حدود ۳۰ درصد از بازار خودروهای برقی چین را تشکیل میدهند. چگالی انرژی این باتریها به اندازه همتایان NMC آنها بالا نیست، اما عاری از عناصری مانند نیکل و کبالت هستند. همچنین احتمالاً ایمنتر هستند.
چین همچنین در صدر جهان قرار دارددر علم و تجاریسازی فسفات آهن لیتیوم، فناوریهای باتری، شرکت چینی، فناوری آمپر معاصر. یکی از رهبران تولید در این زمینه است. منطقی است که صنعت این کشور نیز بتواند این سلولها را بازیافت کند. با این اوصاف، بازیافت این موارد از نظر فنی دشوارتر از پیشبینیهای نامطلوب بوده است. این امر تا حدودی به این دلیل است که آنها ترکیبی متنوعتر از مواد دارند که مستلزم کارهای پیشتصفیه گرانقیمت اضافی است.و سپس از نظر اقتصادی لیتیومباتریهای فسفات آهن فلزات ارزشمندی مانند باتریهای NMC که نیکل، مس یا کبالت را میشناسند، ندارند. و این منجر به کمبود سرمایهگذاری در این حوزه شده است. برخی آزمایشهای امیدوارکننده هیدرومتالورژی وجود دارد که توانستهاند تا ۸۵٪ لیتیوم را به شکل کربنات لیتیوم استخراج کنند.گمانهزنیها حاکی از آن است که قیمت آن حدود ۶۵۰ دلار خواهد بود.پردازش کردنیک تُن باتری لیتیوم آهن فسفات مصرفشده. این شامل هزینه انرژی و مواد میشود، بدون احتساب هزینه ساختکارخانه. بازیابی و فروش مجدد لیتیوم میتواند به اقتصادیتر شدن بازیافت کمک کند، اما هنوز در این مورد نظر قطعی وجود ندارد. آیا این روشها هنوز در مقیاس تجاری پیادهسازی نشدهاند؟ چارچوب سال ۲۰۱۸ نکات زیادی را مطرح میکند، اما چند نکته را برای مطلوب ماندن باقی میگذارد. همانطور که همه ما در زندگی میدانیم، همه چیز به طور مرتب و منظم به دست نمیآید. در اینجا چند جای خالی وجود دارد، بنابراین اجازه دهید کمی در مورد برخی از سوالات سیاستی که هنوز مطرح هستند صحبت کنیم. هدف آماری اصلی در نرخ آزادسازی یا بازیابی مواد اولیه. ۹۸٪ نیکل کبالت، منگنز ۸۵٪ برای خود لیتیوم و ۹۷٪ برای مواد خاکی کمیاب. از نظر تئوری، همه اینها ممکن است. به عنوان مثال، من همین الان در مورد بازیابی ۸۵٪ یا بیشتر لیتیوم از باتریهای فسفات آهن لیتیوم صحبت کردم. همچنین اشاره کردم که دستیابی به این حداکثر نظری به دلیل ناکارآمدیها و تفاوتهای دنیای واقعی دشوار خواهد بود. به یاد داشته باشید، روشهای زیادی برای ساخت سلولهای باتری وجود دارد. بستهبندی، فروش و استفاده. هیچ شباهتی به استانداردسازی که در باتریهای استوانهای فروخته شده در ۷۱۱ شما میبینیم، وجود ندارد. چارچوب سیاستگذاری فاقد یارانههای مشخص و حمایت ملی برای تحقق این امر است. نگرانی بزرگ دیگر این است که چارچوب سیاستگذاری اقتصادی هیچ...برای تشویق جمعآوری باتریهای فرسوده، بودجهای اختصاص داده نشده است. چند برنامه آزمایشی بازخرید توسط شهرداریها اجرا میشود، اما در سطح ملی چنین برنامهای وجود ندارد. این وضعیت میتواند تغییر کند، شاید با وضع مالیات یا عوارض، اما در حال حاضر، بازیگران بخش خصوصی باید خودشان آن را تأمین مالی کنند. این یک مشکل است زیرا انگیزه اقتصادی کمی برای این تولیدکنندگان بزرگ خودروهای برقی برای جمعآوری و بازیافت باتریهایشان وجود دارد.
از سال ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۵، هزینه تولید و ساخت باتری خودروهای برقی از ۱۰۰۰ دلار به ازای هر کیلووات ساعت به ۲۶۸ دلار کاهش یافت. انتظار میرود این روند در چند سال آینده نیز ادامه یابد. کاهش هزینهها، دسترسی به این باتریها را بیش از پیش آسان کرده است، اما در عین حال، انگیزه جمعآوری و بازیافت این باتریها را نیز کاهش داده است. و از آنجایی که این باتریها با یکدیگر متفاوت هستند، افزایش مقیاس فرآیندهای جمعآوری و بازیافت دشوار است، بنابراین کل این سرمایهگذاری به یک عامل هزینهبر برای تولیدکنندگان آنها تبدیل میشود. چه کسی از ابتدا با حاشیه سود بسیار کمی کار میکند؟
صرف نظر از این، طبق قانون، تولیدکنندگان خودروهای برقی در صف اول برای مدیریت و بازیافت باتریهای قدیمی و فرسوده خود هستند و با وجود عدم جذابیت اقتصادی کل این سرمایهگذاری، آنها در همکاری با شرکتهای بزرگ برای ایجاد کانالهای رسمی برای بازیافت باتری کوشا بودهاند. چند شرکت بزرگ بازیافت ظهور کردهاند. به عنوان مثال میتوان به شرکتهای بازیافت تایسون، ژجیانگ هوایو کبالت، جیانگشی گانفنگ لیتیوم، هونان برونپ و شرکت پیشرو در بازار، GEM، اشاره کرد. اما با وجود وجود این شرکتهای بزرگ دارای مجوز، اکثر بخش بازیافت چین از کارگاههای کوچک و بدون مجوز تشکیل شده است. این فروشگاههای غیررسمی ابزار یا آموزش مناسب ندارند. آنها اساساً به ... میروند.این باتریها را برای مواد کاتدیشان به کار میگیرند، آنها را به بالاترین پیشنهاد دهنده میفروشند و بقیه را دور میاندازند. بدیهی است که این یک خطر بزرگ ایمنی و زیستمحیطی است. در نتیجه این دور زدن قوانین و مقررات، این فروشگاههای بازیافت میتوانند به صاحبان خودروهای برقی برای باتریهایشان پول بیشتری بپردازند و به همین دلیل نسبت به کانالهای رسمی ترجیح داده میشوند. بنابراین، نرخ بازیافت لیتیوم-یون در چین در سال ۲۰۱۵ بسیار پایین باقی مانده است. حدود ۲٪ بود. از آن زمان به بعد در سال ۲۰۱۹ به ۱۰٪ افزایش یافته است. این رقم مانند چوب تیزی در چشم است، اما هنوز با ایدهآل فاصله زیادی دارد. و چارچوب ۲۰۱۸ هدفی برای نرخ جمعآوری باتری تعیین نکرده است. یک حذف عجیب. چین در جبهه دیگری از باتری، یعنی باتری اسید سربی ارزشمند، این فناوری ۱۵۰ ساله، با این مشکل دست و پنجه نرم میکند.در چین بسیار رایج است. آنها منبع تغذیه اصلی خودروها هستند و هنوز هم برای دوچرخههای برقی بسیار محبوب هستند. این علیرغم مقررات اخیر برای تشویق جایگزینی آنها با لیتیوم یون است. به هر حال، بازیافت باتری سرب اسیدی در چین بسیار کمتر از انتظارات و معیارها است. در سال ۲۰۱۷، کمتر از ۳۰ درصد از ۳.۳ میلیون تن ضایعات باتری سرب اسیدی تولید شده در چین بازیافت میشود. دلایل این درصد پایین بازیافت بسیار شبیه به مورد لیتیوم یون است. فروشگاههای غیررسمی ضایعات سرب، قوانین و مقررات را دور میزنند و بنابراین میتوانند هزینه بسیار بیشتری برای باتریهای مصرفی بپردازند. رومیها به روشنی بیان کردهاند که سرب دقیقاً سازگارترین ماده با محیط زیست نیست. چین در سالهای اخیر در نتیجه این مدیریت نادرست، چندین حادثه بزرگ مسمومیت با سرب را تجربه کرده است. بنابراین، دولت اخیراً متعهد شده است که با این فروشگاههای غیررسمی که تخمین زده میشود بیش از ۲۰۰ فروشگاه در سراسر کشور وجود دارد، برخورد کند. هدف این است که سعی کنیم در سال ۲۰۲۰ به ۴۰٪ و در سال ۲۰۲۵ به ۷۰٪ درصد بازیافت برسیم. با توجه به اینکه درصد بازیافت باتریهای سرب اسیدی در آمریکا حداقل از سال ۲۰۱۴، ۹۹٪ بوده است، نباید کار چندان سختی باشد.
با در نظر گرفتن مسائل فنی و زیستمحیطیبا وجود مشکلات اقتصادی مرتبط با بازیافت باتریهای خودروهای برقی، صنعت به راههایی برای استفاده بیشتر از این موارد قبل از فرستادن آنها به گور فکر کرده است. بالاترین گزینه بالقوه، استفاده مجدد از آنها در پروژههای شبکه برق است. این باتریها هنوز 80٪ ظرفیت دارند و هنوز هم میتوانند سالها دوام بیاورند تا اینکه در نهایت برای همیشه از کار بیفتند. ایالات متحده در اینجا پیشرو است. از سال 2002، آزمایشهایی با باتریهای خودروهای دست دوم برای پروژههای ذخیرهسازی انرژی ثابت انجام داده است. اما چین پروژههای نمایشی جالبی انجام داده است. یکی از طولانیترین آنها، پروژه انرژی بادی و خورشیدی ژانگبی در استان هبی است. این پروژه 1.3 میلیارد دلاری حاصل تلاش مشترک شرکت دولتی چینی State Grid و سازنده باتری خودروهای برقی BYD است که امکان استفاده از باتریهای خودروهای برقی Second Life را برای پشتیبانی و مدیریت یک شبکه برق نشان داد. پروژههای بازیافت باتری خودروهای برقی بیشتری در سالهای اخیر در پکن، جیانگ سو مطرح شدهاند و به خوبی میدرخشند. دولت تمرکز زیادی روی این موضوع دارد، اما من فکر میکنم در نهایت، این مسئله بیشتر از مشکل بازیافت که آن را حل میکند، جلوگیری میکند. زیرا پایان اجتنابناپذیر هر باتری یا بازیافت یا دفن زباله است. دولت چین در تشویق ایجاد این اکوسیستم پررونق، کار تحسینبرانگیزی انجام داده است. این کشور رهبر بیچونوچرای برخی از جنبههای فناوری باتری است و بهطور جداگانه، غولهای V در آنجا مستقر هستند. آنها این شانس را دارند که واقعاً منحنی انتشار گازهای گلخانهای خودروها را تغییر دهند. بنابراین، به نوعی، این مسئله بازیافت، مشکل خوبی است. این نشانهای از موفقیت چین است. اما این مشکل هنوز یک مشکل است و صنعت در حال ایجاد شبکههای بازیافت، مقررات و فناوریهای مناسب است.
دولت چین میتواند برای راهنمایی، ایجاد انگیزه و توانمندسازی مصرفکنندگان در عادتهای صحیح بازیافت، به سیاستهای ایالات متحده نگاه کند. و یارانهها باید به شرکتهای فعال در صنایع فناوری پیشتصفیه و بازیافت، نه فقط در بخش تولید، اختصاص داده شوند. در غیر این صورت، مصرف انرژی و آسیبهای زیستمحیطی مرتبط با این دور انداختن باتریها، از هر سودی که از تغییر به خودروهای برقی به دست میآوریم، بیشتر خواهد بود.
زمان ارسال: آگوست-01-2023