כמה גדול השוק בסין למחזור סוללות לרכב חשמלי

סין היא שוק הרכבים החשמליים הגדול בעולם, עם למעלה מ-5.5 מיליון יחידות שנמכרו נכון למרץ 2021. זהו דבר טוב במובנים רבים. לסין יש את מספר המכוניות הרב ביותר בעולם, והן מחליפות גזי חממה מזיקים. אבל לדברים האלה יש חששות משלהם בנוגע לקיימות. ישנן החששות לגבי נזק סביבתי כתוצאה מהפקת יסודות כמו ליתיום וקובלט. אבל דאגה נוספת קשורה לבעיית הפסולת המתקרבת. סין מתחילה לחוות את חוד החנית של בעיה זו.

בשנת 2020, 200,000 טון של סוללות הוצאו משימוש, והנתון צפוי להגיע ל-780,000 טון עד 2025. שימו לב לבעיית פסולת הסוללות של כלי רכב חשמליים הממשמשת ובאה של סין, ומה שוק הרכבים החשמליים הגדול בעולם עושה בנידון.

כמעט כל סיןכלי רכב חשמליים מופעלים על ידי סוללות ליתיום-יון. הן קלות משקל, צפיפות אנרגיה גבוהה וחיי מחזור חיים ארוכים, מה שהופך אותן לבחירה הראשונה עבור מכוניות חשמליות. לסוללות שלושה גורמים עיקרייםרכיבים ואנודה, קתודה ואלקטרוליט. של הכלומר, הקתודה היא היקרה והמשמעותית ביותר. אנו מבחינים במידה רבה בין סוללות אלו על סמך סירות הקתודה שלהן.לא כדאי להעמיק בזה, אבל לרוב סוללות הרכבים החשמליים של סין יש קתודות העשויות מתחמוצות ליתיום, ניקל, מנגן או קובלט, המכונות להלן MCS. סוללות אלו יוצאות משימוש כאשר הקיבולת שלהן מגיעה לכ-80%, מה שמתבטא באורך חיים של כ-8 עד 10 שנים. זה כמובן תלוי בגורמים מסוימים כמו תדירות טעינה, הרגלי נהיגה ותנאי הדרך.

חשבתי שתרצה לדעת. עם הגל הגדול הראשון של כלי רכב חשמלייםהתשתית לאיסוף ועיבוד סוללות אלו תצטרך להיות מוכנה בקרוב עד סוף העשור, כאשר הן יעלו על הכביש מתישהו בין השנים 2010 ל-2011. זה היה האתגר ולוח הזמנים שעמם נאלצה ממשלת סין להתמודד. לאחר אולימפיאדת בייג'ינג, ממשלת סין החלה לקדם את ייצור ושימוש ברכבים חשמליים בקרב הציבור הרחב. בשלב זה, התקנות היחידות שפרסמה היו תקני בטיחות בתעשייה. מכיוון שרכיבים רבים של סוללות הם רעילים למדי. תחילת 2010 ראתה עלייה בשימוש ברכבים חשמליים, ועמה הצורך הגדל באותה מידה בדרך להתמודד עם הפסולת שלהם.

בשנת 2012, המעברורנמהnt פרסמה לראשונה הנחיות מדיניות עבור תעשיית הרכבים החשמליים בכללותה, ההנחיות הדגישו את הצורך, בין היתרדברים אחרים, מערכת מיחזור סוללות חשמליות תקינה. בשנת 2016, מספר משרדים התאחדו כדי לקבוע כיוון אחיד לבעיית פסולת הסוללות של רכבים חשמליים. יצרני רכבים חשמליים יהיו אחראים על איסוף סוללות המכוניות שלהם. עליהם להקים רשתות שירות לאחר מכירה משלהם או לסמוך על צד שלישי לאיסוף סוללות חשמליות פסולת.

לממשלת סין יש נטייה להכריז תחילה על מדיניות, הנחיות או כיוון לפני קביעת כללים ספציפיים יותר בהמשך. ההצהרה משנת 2016 מאותתת למעשה לחברות הרכבים החשמליים לצפות ליותר בנושא זה בשנים הקרובות. ככזה, בשנת 2018, פורסם מעקב מהיר אחר מסגרת המדיניות, תחת הכותרת "אמצעי ביניים לניהול מיחזור וניצול סוללות של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה". אתם תוהים אם אתם קוראים לזה "מרזבים" וגם "היברידיים". גוף האכיפה יהיה משרד התעשייה וטכנולוגיית המידע או MIIT.

זה הבטיח בחזרהבשנת 2016, המסגרת מטילה במידה רבה את האחריות על גופים פרטיים כמו יצרני רכבים חשמליים ויצרני סוללות חשמליות המתמודדים עם בעיה זו. הממשלה תמשיךיראו כמה היבטים טכניים של המאמץ, אך הם לא יעשו זאת בעצמם. מסגרת זו בנויה על גבי מדיניות ממשל כללית שאימצו הסינים. מדיניות המכונה אחריות יצרן מורחבת או EPR. הרעיון הרוחני הוא להעביר את האחריות במעלה הזרם מהממשלות המקומיות והפרובינציאליות ליצרנים עצמם.

ממשלת סין אימצה את תקן EPR, שלדעתי הגיע מהאקדמיה המערבית בתחילת שנות ה-2000. כתגובה להנחיות האיחוד האירופי בנוגע לבעיית פסולת אלקטרונית הגדלה, וזה הגיוני באופן אינטואיטיבי אם הממשלה תמיד תהיה זו שמנקה את כל פסולת האלקטרוני הזו. החברות המייצרות את הפסולת לעולם לא יקבלו תמריץ להפוך את החומרים שלהן לקלים יותר למחזור. לפיכך, ברוח תקן EPR, כל יצרני סוללות הרכב החשמלי צריכים לתכנן סוללות שקל לפרק ולספק פרטים טכניים על סוף חייהן ללקוחותיהם - סמני החשמל...בתורם, יגרמו לסמלי הרכב החשמליים להקים ולהפעיל רשתות איסוף ומיחזור סוללות משלהם או להוציא אותן למיקור חוץ לצד שלישי. הממשלה תסייע בקביעת סטנדרטים לאומיים לייעול התהליך. המסגרת נראית די נחמדה על פני השטח, אך ישנן כמה חסרונות ברורים מאוד.

כעת, לאחר שאנו מכירים את ההיסטוריה והמדיניות, נוכל לצלול לכמה פרטים טכניים בנוגע למחזור סוללות רכב חשמלי. סוללות שהוצאות משימוש נכנסו למערכת דרך שני ערוצים, החל ממכוניות שעוברות החלפת סוללה וממכוניות. בסוף חייהן, הסוללה עדיין בתוך המכונית ומוסרת כחלק מתהליך הפירוק בסוף חייהן. זהו נותר תהליך ידני מאוד, במיוחד בסין. לאחר מכן, מתבצע שלב הנקרא טיפול מקדים. יש לשלוף את תאי הסוללה מהמארז ולפתוח אותם, וזהו אתגר מכיוון שאין עיצוב סטנדרטי של מארז סוללות. לכן יש לעשות זאת ידנית באמצעות כלים מיוחדים.

לאחר הוצאת הסוללהד, מה קורה עכשיוה-xt תלוי בסוג סוללת הליתיום-יון שבתוך המכונית. נתחיל עם סוללת NMC, הנפוצה ביותר בסין. ארבעה ממחזרים של סוללות NMC רוצים לשחזר. החומרים הפעילים בקתודה. ניתוח כלכלי משנת 2019 מעריך שלמרות שהם מהווים רק 4% ממשקל הסוללות, הם מהווים מעל 60% מערך ההצלה הכולל של הסוללות. טכנולוגיות מיחזור NMC ​​הן יחסית בוגרות. סוני הייתה חלוצה בשנת 1999. ישנן שתי שיטות טכנולוגיות עיקריות, פירו-מתכתי והידרו-מתכתי. נתחיל עם פירו-מתכתי. פירו פירו פירושו אש. הסוללה מותכת לסגסוגת של ברזל, נחושת, קובלט וניקל.

החומר הטוב מופק לאחר מכן באמצעות שיטות הידרו-מתכתיות. שיטות פירו שורפות. אלקטרוליטים, פלסטיק ומלחי ליתיום. לכן לא ניתן לשחזר הכל. זה משחרר גזים רעילים שצריך לעבד, וזה די עתיר אנרגיה, אבל זה אומץ באופן נרחב על ידי התעשייה. שיטות הידרו-מתכתיות משתמשות בממס מימי כדי להפריד את החומרים הרצויים באמצעות קובלט מהתרכובת. הממסים הנפוצים ביותר הם חומצה גופרתית ומי חמצן, אבל יש גם רבות אחרות. אף אחת מהשיטות הללו אינה אידיאלית ונדרשת עבודה נוספת כדי לטפל בחסרונות הטכניים שלהן. סוללות ליתיום-ברזל פוספט מהוות כ-30% משוק הרכבים החשמליים הסיני נכון לשנת 2019. צפיפות האנרגיה של סוללות אלו אינה גבוהה כמו מקבילותיהן מסוג NMC, אך הן נקיות מיסודות כמו ניקל וקובלט. הן כנראה גם בטוחות יותר.

סין היא גם המובילה בעולםבמדע ובמסחור של ליתיום ברזל פוספט, טכנולוגיות סוללות, חברה סינית, טכנולוגיית אמפר עכשווית. היא אחת ממובילות הייצור בתחום זה. הגיוני שגם התעשייה במדינה תוכל למחזר את התאים הללו. עם זאת, מיחזור הדברים הללו התגלה כקשה מבחינה טכנית מהצפוי. זה נובע בין היתר מכך שיש להם תמהיל חומרים מגוון יותר, מה שמצריך עבודת טיפול מקדים נוספת ויקרה, אואז מבחינה כלכלית ליתיוםסוללות ברזל פוספט אינן מכילות את אותן מתכות יקרות כמו סוללות NMC, שהן מכילות ניקל, נחושת או קובלט. וזה הוביל למחסור בהשקעות בנישה. ישנם כמה ניסויים הידרו-מתכתיים מבטיחים שהצליחו לחלץ עד 85% מהליתיום בצורת ליתיום קרבונט.ההשערה היא שזה יעלה כ-650 דולרלעבדטון של סוללות ליתיום ברזל פוספט משומשות. זה כולל את עלות האנרגיה והחומרים, מבלי לספור את עלות הבנייהמפעל. פוטנציאל ההשבה והמכירה החוזרת של ליתיום יכולים לסייע בהפיכת המיחזור לכדאי יותר מבחינה כלכלית, אך עדיין לא הוכרע בנושא. האם שיטות אלו טרם יושמו בקנה מידה מסחרי? מסגרת 2018 מציגה הרבה, אך היא משאירה כמה דברים רצויים. כפי שכולנו יודעים בחיים, לא הכל מסתדר בקשת קטנה ומסודרת. יש כאן כמה חורים חסרים, אז בואו נדבר קצת על כמה משאלות המדיניות שעדיין תלויות באוויר. היעד הסטטיסטי המרכזי בשחרור או שיעורי השבה של חומרי גלם. 98% ניקל קובלט, 85% מנגן עבור ליתיום עצמו ו-97% עבור חומרי אדמה נדירים. תיאורטית, כל זה אפשרי. לדוגמה, בדיוק דיברתי על השבה של 85% או יותר מהליתיום מסוללות ליתיום ברזל פוספט. הזכרתי גם שיהיה קשה להשיג את המקסימום התיאורטי הזה עקב חוסר יעילות בעולם האמיתי והבדלים בשטח. זכרו, ישנן דרכים רבות בהן ניתן לייצר תאי סוללה. לארוז, למכור ולהשתמש בהם. אין שום גבול לסטנדרטיזציה שאנו רואים עם סוללות גליליות הנמכרות ב-711 שלכם. מסגרת המדיניות חסרה סובסידיות קונקרטיות ותמיכה לאומית כדי להפוך זאת למציאות. דאגה גדולה נוספת היא שמסגרת המדיניות הכלכלית אינה עושה זאת.להקצות כסף לתמרץ איסוף סוללות משומשות. ישנן כמה תוכניות פיילוט לרכישה חוזרת המנוהלות על ידי הרשויות המקומיות, אך שום דבר ברמה הארצית. זה יכול להשתנות, אולי באמצעות היטל או מס, אך כרגע גורמים מהמגזר הפרטי צריכים לממן זאת בעצמם. זוהי בעיה מכיוון שיש תמריץ כלכלי מועט עבור יצרניות הרכבים החשמליים הגדולות הללו לאסוף ולמחזר את הסוללות שלהן.

בין השנים 2008 ל-2015, עלות הייצור של סוללות רכב חשמלי ירדה מ-1000 דולר לקילוואט שעה ל-268 דולר. מגמה זו צפויה להימשך בשנים הקרובות. הירידה בעלויות הפכה את הסוללות לנגישות עוד יותר מאי פעם, אך במקביל גם הפחיתה את התמריץ לאסוף ולמחזר אותן. ומכיוון שסוללות אלה שונות זו מזו, קשה להגדיל את תהליכי האיסוף המקדימים והמחזור, כך שכל המיזם מתגלה כבזבוז עלויות עבור היצרנים שלהן. שכבר עובדים עם שולי רווח די צרים מלכתחילה?

בלי קשר, יצרני כלי הרכב החשמליים הם הראשונים בתור לטפל ולמחזר את הסוללות הישנות והמשומשות שלהם, ולמרות חוסר האטרקטיביות הכלכלית של המיזם כולו, הם היו חרוצים בשיתוף פעולה עם חברות גדולות כדי להקים ערוצים רשמיים למחזור סוללות. כמה חברות מיחזור גדולות צצו. דוגמאות לכך כוללות את Tyson recycling ל-Zhejing Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng lithium, Hunan Brunp ומובילת השוק GEM. אך למרות קיומן של חברות גדולות מורשות אלה, רוב מגזר המיחזור הסיני מורכב מסדנאות קטנות ולא מורשות. לחנויות לא פורמליות אלה אין את הכלים או ההכשרה המתאימים. הם בעצם הולכים ל-...מתבססים על סוללות אלו עבור חומרי הקתודה שלהן, מוכרים אותן מחדש למרבה במחיר ומשליכים את השאר. ברור שזהו סיכון בטיחותי וסביבתי עצום. כתוצאה מהעקיפה הזו של כללים ותקנות, חנויות חיתוך אלו יכולות לשלם לבעלי רכבים חשמליים יותר עבור הסוללות שלהם, וככאלה הן עדיפות על פני ערוצים רשמיים, ללא ציטוט. לפיכך, שיעור מיחזור ליתיום-יון בסין נותר נמוך למדי בשנת 2015. הוא עמד על כ-2%. מאז הוא גדל ל-10% בשנת 2019. זה מכה חזק בעין, אבל זה עדיין רחוק מלהיות אידיאלי. והמסגרת של 2018 לא קובעת יעד לשיעורי איסוף סוללות. השמטה מוזרה. סין נאבקת בבעיה זו בחזית סוללות אחרת, סוללת עופרת חומצה המכובדת, טכנולוגיה בת 150 שנה זו.נפוץ מאוד בסין. הם מספקים את כוח הכוכבים למכוניות שלהם ועדיין פופולריים מאוד עבור אופניים חשמליים. זאת למרות תקנות אחרונות המעודדות החלפתן בסוללות ליתיום-יון. בכל מקרה, מיחזור סיני של סוללות עופרת חומצה רחוק מהציפיות והמדדים. בשנת 2017, פחות מ-30% מתוך 3.3 מיליון טונות של פסולת סוללות עופרת חומצה שנוצרה בסין ממוחזרת. הסיבות לאחוז המיחזור הנמוך הזה דומות מאוד למקרה של סוללות ליתיום-יון. חנויות חיתוך לא פורמליות עוקפות את הכללים והתקנות ולכן יכולות להרשות לעצמן לשלם הרבה יותר עבור סוללות צרכניות. הרומאים הבהירו שעופרת אינה בדיוק החומר הידידותי ביותר לסביבה שקיים. סין חוותה מספר מקרים גדולים של הרעלת עופרת בשנים האחרונות כתוצאה מטיפול לא תקין זה. לפיכך, הממשלה התחייבה לאחרונה לפעול נגד חנויות לא פורמליות אלה, אשר על פי ההערכות יש מעל 200 מהן ברחבי המדינה. המטרה היא לנסות להגיע לאחוז מיחזור של 40% בשנת 2020 ו-70% בשנת 2025. בהתחשב בכך שאחוז מיחזור סוללות עופרת חומצה באמריקה עומד על 99% מאז 2014 לפחות, זה לא אמור להיות כל כך קשה.

בהתחשב בתכונות הטכניות והאקולוגיותלמרות הקשיים הכלכליים הקשורים למחזור סוללות רכב חשמלי, התעשייה חשבה על דרכים לעשות שימוש רב יותר בדברים אלה לפני שיישלחו לקברם. האפשרות הפוטנציאלית הגבוהה ביותר תהיה לעשות בהן שימוש חוזר בפרויקטים של רשת החשמל. לסוללות אלה עדיין יש קיבולת של 80% אחרי הכל, והן עדיין יכולות להימשך שנים רבות לפני שהן יכבו סופית. ארצות הברית מובילה את הדרך בנושא. לאחר שניסתה עם סוללות רכב משומשות לפרויקטים של אחסון אנרגיה נייחת מאז 2002. אבל סין ביצעה כמה פרויקטי הדגמה מעניינים. אחד הפעילים הוותיקים ביותר הוא פרויקט אנרגיית הרוח והשמש של ג'אנגביי במחוז הביי. הפרויקט, שעלותו 1.3 מיליארד דולר, נובע ממאמץ משותף של חברת State Grid בבעלות המדינה הסינית ויצרנית סוללות הרכב החשמלי BYD, שהדגים את היתכנות השימוש בסוללות Second Life EV לתמיכה וניהול רשת חשמל. פרויקטים נוספים של מיחזור סוללות רכב חשמלי צצו בשנים האחרונות בבייג'ינג, ג'יאנגסו וגרוטאות, וזה ממשיך להאיר. הממשלה שמה דגש רב על זה, אבל אני חושב שבסופו של דבר זה מונע את בעיית המיחזור יותר מאשר פותר אותה. כי הסוף הבלתי נמנע של כל סוללה הוא מיחזור או פסולת. ממשלת סין עשתה עבודה ראויה להערכה בעידוד יצירתה של מערכת אקולוגית משגשגת זו. המדינה היא המובילה הבלתי מעורערת בהיבטים מסוימים של טכנולוגיית סוללות, וכמה ענקיות V ממוקמות שם. יש להן הזדמנות באמת לכופף את העקומה בפליטות כלי רכב. אז במובן מסוים, נושא המיחזור הזה הוא בעיה נחמדה. זוהי אינדיקציה להצלחה של סין. אבל הבעיה עדיין בעיה והתעשייה גררה רגליים והקימה את רשתות המיחזור, התקנות והטכנולוגיות המתאימות.

ממשלת סין יכולה לפנות למדיניות של ארצות הברית לקבלת הכוונה, תמריצים ואפשרות להרגלי מיחזור נכונים בקרב הצרכנים. ויש לחלק סובסידיות למפעלים בתעשיות טכנולוגיות הטיפול המקדים והמיחזור, לא רק בייצור. אחרת, צריכת האנרגיה והנזק הסביבתי הקשורים לסילוק סוללות אלו יעלו על כל תועלת שנקבל מהמעבר לרכב חשמלי.