Kina je najveće svjetsko tržište električnih vozila s preko 5,5 milijuna prodanih vozila do ožujka 2021. To je dobra stvar u mnogočemu. Kina ima najviše automobila na svijetu, a oni zamjenjuju štetne stakleničke plinove. Ali te stvari imaju svoje probleme s održivošću. Tu je i zabrinutost zbog štete za okoliš koja proizlazi iz vađenja elemenata poput litija i kobalta. Ali druga briga povezana je s nadolazećim problemom otpada. Kina počinje osjećati predvodništvo ovog problema.
U 2020. godini 200.000 tona baterija je dekomisionirano, a očekuje se da će ta brojka do 2025. godine dosegnuti 780.000 tona. Pogledajte kineski problem otpada od baterija za električna vozila i što najveće svjetsko tržište električnih vozila poduzima po tom pitanju.
Gotovo cijela KinaElektrična vozila napajaju litij-ionske baterije. Lagane su, visoke gustoće energije i dugog vijeka trajanja, što ih čini prvim izborom za električne automobile. Baterije imaju tri glavna razloga...komponente i anoda, katoda i elektrolit. OdDakle, katoda je najskuplja i najznačajnija. Ove baterije uglavnom razlikujemo na temelju njihovih katalizatora. NNe bismo previše ulazili u ovo, ali većina kineskih baterija za električna vozila ima katode izrađene od litijevih, niklnih, manganovih ili kobaltnih oksida, ovdje nazvanih MCS. Ove baterije se povlače iz upotrebe kada njihov kapacitet dosegne oko 80%, što odgovara našem vijeku trajanja od oko 8 do 10 godina. To, naravno, ovisi o određenim čimbenicima poput učestalosti punjenja, navika vožnje i uvjeta na cesti.
Mislio sam da biste htjeli znati. S prvim velikim valom električnih vozilaS obzirom na to da su se baterije pojavile negdje između 2010. i 2011. godine, infrastruktura za prikupljanje i obradu tih baterija trebala bi biti spremna do kraja desetljeća. To je bio izazov i vremenski okvir s kojim se kineska vlada morala suočiti. Nakon Olimpijskih igara u Pekingu, kineska vlada počela je promovirati proizvodnju i korištenje električnih vozila među širom javnošću. U to vrijeme jedini propisi koje su donijeli bili su sigurnosni standardi u industriji. Budući da su mnoge komponente baterija prilično otrovne, početkom 2010. godine došlo je do sve većeg porasta korištenja električnih vozila, a s tim i jednako brzo rastuće potrebe za načinom zbrinjavanja njihovog otpada.
U 2012. godini, ićivernment je prvi put objavio smjernice za politiku za cjelokupnu industriju električnih vozila, a smjernice su naglasile potrebu, između ostalog, zar stvari, funkcionalan sustav recikliranja baterija za električna vozila. Godine 2016. nekoliko ministarstava udružilo se kako bi uspostavilo jedinstveni smjer za problem otpada iz baterija za električna vozila. Proizvođači električnih vozila bili bi odgovorni za oporabu baterija svojih automobila. Moraju uspostaviti vlastite mreže postprodajnih usluga ili povjeriti prikupljanje otpadnih baterija za električna vozila trećoj strani.
Kineska vlada ima tendenciju prvo objaviti politiku, smjernice ili upute prije nego što kasnije postavi konkretnija pravila. Deklaracija iz 2016. učinkovito signalizira tvrtkama za električna vozila da očekuju više po tom pitanju u nadolazećim godinama. Stoga je 2018. godine brzo objavljen okvir politike pod nazivom Privremene mjere za upravljanje recikliranjem i korištenjem baterija vozila na novu energiju. Pitate se mislite li pod time o strehama, a također i hibridima. Tijelo za provedbu bilo bi Ministarstvo industrije i informacijske tehnologije ili MIIT.
Obećalo je natragU 2016. godini, okvir uvelike stavlja teret na privatne subjekte poput proizvođača električnih vozila i baterija za električna vozila koji se bave ovim problemom. Vlada ćeRazmatraju neke tehničke aspekte pothvata, ali to neće učiniti sami. Ovaj okvir izgrađen je na općoj politici upravljanja koju su Kinezi usvojili. Nazvana je proširena odgovornost proizvođača ili EPR. Duhovni koncept je prebacivanje odgovornosti uzvodno s lokalnih i pokrajinskih vlasti na same proizvođače.
Kineska vlada usvojila je EPR, za koji vjerujem da je nastao u zapadnoj akademskoj zajednici početkom 2000-ih. Kao odgovor na direktive EU u vezi s rastućim problemom elektroničkog otpada, intuitivno je logično da vlada uvijek čisti sav taj elektronički otpad. Tvrtke koje proizvode taj otpad nikada neće biti motivirane da svoje proizvode učine lakšim za recikliranje. Stoga, u duhu EPR-a, svi proizvođači baterija za električna vozila moraju dizajnirati baterije koje se lako rastavljaju i svojim kupcima pružiti tehničke detalje o kraju životnog vijeka – markeri za električna vozila id markere električnih vozila zauzvrat bi ili uspostavili i vodili vlastite mreže za prikupljanje i recikliranje baterija ili bi ih prepustili trećoj strani. Vlada će pomoći u uspostavljanju nacionalnih standarda kako bi se pojednostavio proces. Okvir se na prvi pogled čini prilično lijepim, ali postoje neki vrlo jasni nedostaci.
Sada kada znamo povijest i politiku, možemo se udubiti u nekoliko tehničkih detalja o recikliranju baterija električnih vozila. Deaktivirane baterije ušle su u sustav na dva načina: iz automobila koji se mijenjaju i iz automobila. Na kraju svog životnog vijeka. Kod potonjih, baterija je još uvijek unutar automobila i uklanja se kao dio procesa demontaže na kraju životnog vijeka. To je i dalje vrlo ručni proces, posebno u Kini. Nakon toga slijedi korak koji se naziva prethodna obrada. Baterijske ćelije moraju se izvući iz pakiranja i otvoriti, što je izazov jer ne postoji standardni dizajn baterijskog paketa. Stoga se to mora raditi ručno pomoću specijaliziranih alata.
Nakon što se baterija izvadid, što se događa next ovisi o vrsti litij-ionske baterije unutar automobila. Počnimo s NMC baterijom, najčešćom u Kini. Četiri tvrtke za recikliranje NMC baterija žele oporaviti. Katodni aktivni materijali. Ekonomska analiza iz 2019. procjenjuje da, unatoč tome što čine samo 4% težine baterija, čine preko 60% ukupne vrijednosti recikliranja baterija. Tehnologije recikliranja NMC-a relativno su zrele. Sony je bio pionir 1999. Postoje dvije glavne tehnološke metode, piro-metalurška i hidro-metalurška. Počnimo s piro-metalurškom. Piro znači vatra. Baterija se tali u leguru željeza, bakra, kobalta i nikla.
Dobre tvari se zatim izdvajaju hidrometalurškim metodama. Piro metode izgaraju. Elektroliti, plastika i litijeve soli. Dakle, ne može se sve oporabiti. Oslobađaju se otrovni plinovi koje je potrebno obraditi i prilično su energetski intenzivni, ali su široko prihvaćeni u industriji. Hidrometalurške metode koriste vodeno otapalo za odvajanje željenih materijala kobaltom od spoja. Najčešće korištena otapala su sumporna kiselina i vodikov peroksid, ali postoje i mnoga druga. Nijedna od ovih metoda nije idealna i potreban je daljnji rad kako bi se riješili njihovi tehnički nedostaci. Litij-željezo-fosfatne baterije čine oko 30% kineskog tržišta električnih vozila od 2019. godine. Gustoća energije ovih baterija nije tako visoka kao kod njihovih NMC kolega, ali ne sadrže elemente poput nikla i kobalta. Vjerojatno su i sigurnije.
Kina je također svjetski lideru znanosti i komercijalizaciji litijevog željezovog fosfata, tehnologije baterija, kineska tvrtka, suvremena amperna tehnologija. Jedan je od vodećih proizvođača u ovom području. Trebalo bi imati smisla da industrija u zemlji bude u mogućnosti reciklirati i ove ćelije. Uz to, recikliranje ovih stvari pokazalo se tehnički težim nego što se očekivalo. To je dijelom zbog toga što imaju raznolikiju mješavinu materijala, što zahtijeva dodatne skupe radove predobrade, aa zatim ekonomski litijŽeljezno-fosfatne baterije nemaju iste vrijedne metale kao NMC baterije koje poznaju nikal, bakar ili kobalt. To je dovelo do nedostatka ulaganja u tu nišu. Postoje neki obećavajući hidrometalurški eksperimenti koji su uspjeli izlužiti do 85% litija u obliku litijevog karbonata.Nagađa se da bi to koštalo oko 650 dolaraobradititona istrošenih litijevih željeznih fosfatnih baterija. To uključuje troškove energije i materijala, ne računajući troškove izgradnjetvornica. Potencijalno oporaba i preprodaja litija mogli bi pomoći u tome da recikliranje bude ekonomski isplativije, ali porota o tome još uvijek nije donijela konačnu odluku. Jesu li ove metode još uvijek implementirane u komercijalnim razmjerima? Okvir iz 2018. godine mnogo toga postavlja, ali ostavlja neke stvari za poželjeti. Kao što svi znamo u životu, ne sve se posloži u urednom malom luku. Ovdje nedostaje nekoliko rupa, pa razgovarajmo malo o nekim političkim pitanjima koja su još uvijek u zraku. Glavni statistički cilj u pogledu stope ispuštanja ili oporabe sirovina. 98% nikla i kobalta, 85% mangana za sam litij i 97% za rijetke zemlje. Teoretski, sve je to moguće. Na primjer, upravo sam govorio o oporabi 85% ili više litija iz litijevih željezovih fosfatnih baterija. Također sam spomenuo da će biti teško postići ovaj teoretski maksimum zbog neučinkovitosti u stvarnom svijetu i razlika na terenu. Zapamtite, postoji mnogo načina na koje se baterijske ćelije mogu izraditi. Pakirane, prodane i korištene. Nema ni blizu standardizacije koju vidimo s cilindričnim baterijama koje se prodaju u vašem 711. Okviru politike nedostaju konkretne subvencije i nacionalna podrška za ostvarenje ovoga. Još jedna velika zabrinutost je što okvir ekonomske politike ne...ne izdvajati novac za poticanje prikupljanja rabljenih baterija. Postoji nekoliko pilot programa otkupa koje provode općine, ali ništa na nacionalnoj razini. To bi se moglo promijeniti, možda uvođenjem nameta ili poreza, ali trenutno privatni sektor to mora sam financirati. To je problem jer postoji malo ekonomskih poticaja za ove velike proizvođače električnih vozila da prikupljaju i recikliraju svoje baterije.
Od 2008. do 2015. godine, troškovi proizvodnje baterija za električna vozila pali su s 1000 USD po kilovat-satu na 268. Očekuje se da će se taj trend nastaviti u sljedećih nekoliko godina. Pad troškova učinio ih je još dostupnijima nego ikad, ali istovremeno je smanjio i poticaj za prikupljanje i recikliranje ovih baterija. A budući da se ove baterije međusobno razlikuju, teško je povećati procese predobrade prikupljanja i recikliranja, pa se cijeli pothvat ispostavi kao iscrpljivanje troškova za njihove proizvođače. Tko već radi s prilično niskim maržama?
Bez obzira na to, proizvođači električnih vozila po zakonu su prvi u redu za rukovanje i recikliranje svojih starih istrošenih baterija, i unatoč ekonomskoj neprivlačnosti cijelog pothvata, marljivo su surađivali s velikim tvrtkama kako bi uspostavili službene kanale za recikliranje baterija. Pojavilo se nekoliko velikih tvrtki za recikliranje. Primjeri uključuju Tyson recycling za Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp i tržišni lider GEM. No, unatoč postojanju ovih licenciranih velikih tvrtki, većinu kineskog sektora recikliranja čine male, nelicencirane radionice. Ove neformalne trgovine nemaju odgovarajuće alate ili obuku. Oni u osnovi idu nana tim baterijama zbog njihovih katodnih materijala, preprodajući ih najvišem ponuđaču i bacajući ostatak. Očito je da je ovo ogroman sigurnosni i ekološki rizik. Kao rezultat ovog zaobilaženja pravila i propisa, ove radionice za rezanje mogu vlasnicima električnih vozila platiti više za njihove baterije i kao takve su poželjnije od, citiram, službenih kanala. Dakle, stopa recikliranja litij-ionskih baterija u Kini ostala je prilično niska 2015. Iznosila je oko 2%. Od tada je narasla na 10% 2019. To je bolje od oštrog štapa u oko, ali još uvijek je daleko od idealnog. A okvir iz 2018. ne postavlja cilj za stope prikupljanja baterija. Zanimljiv propust. Kina se bori s ovim problemom na drugom frontu baterija, časnoj olovno-kiselinskoj bateriji, ovoj 150 godina staroj tehnologiji.Vrlo se često koristi u Kini. Pružaju zvjezdanu snagu za njihove automobile i još uvijek su vrlo popularni za električne bicikle. To je unatoč nedavnim propisima koji potiču njihovu zamjenu litij-ionskim baterijama. U svakom slučaju, kinesko recikliranje olovnih baterija daleko je ispod očekivanja i standarda. U 2017. godini reciklirano je manje od 30% od 3,3 milijuna tona otpada od olovnih baterija generiranih u Kini. Razlozi za ovaj nizak postotak recikliranja vrlo su slični slučaju litij-ionskih baterija. Neformalne radionice zaobilaze pravila i propise te si stoga mogu priuštiti puno više novca za potrošačke baterije. Rimljani su jasno dali do znanja da olovo nije baš najekološki najprihvatljivija tvar. Kina je posljednjih godina doživjela više velikih incidenata trovanja olovom kao rezultat ovog nepravilnog rukovanja. Stoga se vlada nedavno obvezala obračunati s tim neformalnim radionicama, kojih se procjenjuje da ih ima preko 200 diljem zemlje. Cilj je pokušati postići postotak recikliranja od 40% u 2020. i 70% u 2025. S obzirom na to da je postotak recikliranja olovnih baterija u Americi na 99% od najmanje 2014., ne bi trebalo biti tako teško.
Uzimajući u obzir tehničke i ekološke aspekteZbog ekonomskih poteškoća povezanih s recikliranjem baterija za električna vozila, industrija je razmišljala o načinima kako ih bolje iskoristiti prije nego što ih pošalje u grob. Najveća potencijalna opcija bila bi njihova ponovna upotreba u projektima električne mreže. Ove baterije i dalje imaju 80% kapaciteta i mogu trajati mnogo godina prije nego što konačno zauvijek prestanu raditi. Sjedinjene Države prednjače u tome. Eksperimentirajući s rabljenim automobilskim baterijama za stacionarne projekte skladištenja energije od 2002. godine, Kina je provela neke zanimljive demonstracijske projekte. Jedan od najdugovječnijih je projekt vjetroelektrane i solarne energije Zhangbei u pokrajini Hebei. Projekt vrijedan 1,3 milijarde dolara proizašao je iz zajedničkog napora kineskog državnog poduzeća State Grid i proizvođača baterija za električna vozila BYD, a demonstrirao je izvedivost korištenja baterija za električna vozila Second Life za podršku i upravljanje električnom mrežom. Posljednjih godina u Pekingu i Jiangsuu pojavilo se više projekata recikliranja baterija za električna vozila, što ukazuje na njihovu učinkovitost. Vlada se puno usredotočuje na ovo, ali mislim da u konačnici više sprječava problem recikliranja nego što ga rješava. Jer neizbježan kraj svake baterije je ili recikliranje ili odlagalište otpada. Kineska vlada odradila je izvrstan posao u poticanju stvaranja ovog uspješnog ekosustava. Zemlja je neupitni lider u određenim aspektima tehnologije baterija, a tamo se nalaze i brojni V-giganti. Imaju priliku značajno promijeniti krivulju emisija iz automobila. Dakle, na neki način, ovo pitanje recikliranja je lijep problem. To je pokazatelj kineskog uspjeha. Ali problem je i dalje problem, a industrija je odugovlačila s uspostavljanjem odgovarajućih mreža, propisa i tehnologija za recikliranje.
Kineska vlada može se osloniti na politiku Sjedinjenih Država za smjernice te poticanje i omogućavanje ispravnih navika recikliranja potrošača. Subvencije je potrebno dodijeliti poduzećima u industrijama predobrade i tehnologije recikliranja, ne samo u proizvodnji. U suprotnom, potrošnja energije i šteta za okoliš povezana s ovim odlaganjem baterija nadmašit će bilo kakvu korist koju dobijemo od prelaska na električna vozila.
Vrijeme objave: 01.08.2023.