Jak duży jest rynek recyklingu akumulatorów pojazdów elektrycznych w Chinach?

Chiny to największy na świecie rynek pojazdów elektrycznych, z ponad 5,5 miliona sprzedanych egzemplarzy w marcu 2021 roku. To z wielu powodów korzystne. Chiny mają najwięcej samochodów na świecie, a te zastępują szkodliwe gazy cieplarniane. Jednak te kwestie wiążą się z własnymi problemami dotyczącymi zrównoważonego rozwoju. Pojawiają się obawy dotyczące szkód dla środowiska wynikających z wydobywania pierwiastków takich jak lit i kobalt. Kolejnym problemem jest nadchodzący problem odpadów. Chiny zaczynają doświadczać tego problemu.

W 2020 r. wycofano z użytku 200 000 ton baterii, a szacuje się, że do 2025 r. liczba ta wzrośnie do 780 000 ton. Przyjrzyjmy się narastającemu problemowi odpadów z baterii pojazdów elektrycznych w Chinach i temu, co robi największy rynek pojazdów elektrycznych na świecie.

Prawie wszystkie ChinyPojazdy elektryczne są zasilane bateriami litowo-jonowymi. Są lekkie, charakteryzują się wysoką gęstością energii i długim cyklem życia, co czyni je pierwszym wyborem dla samochodów elektrycznych. Baterie mają trzy główne cechy.elementy i anoda, katoda i elektrolit. ZOtóż, katoda jest najdroższa i najważniejsza. Rozróżniamy te baterie głównie na podstawie ich pojemności.Nie chcę się w to zagłębiać, ale większość chińskich akumulatorów do pojazdów elektrycznych ma katody wykonane z litu, niklu, manganu lub tlenków kobaltu, zwane dalej MCS. Akumulatory te są wycofywane z eksploatacji, gdy ich pojemność osiągnie około 80%, co odpowiada naszemu okresowi eksploatacji wynoszącemu od 8 do 10 lat. Zależy to oczywiście od pewnych czynników, takich jak częstotliwość ładowania, styl jazdy i warunki drogowe.

Pomyślałem, że chciałbyś wiedzieć. Wraz z pierwszą dużą falą pojazdów elektrycznychAby rozpocząć działalność w latach 2010–2011, infrastruktura do zbierania i przetwarzania tych baterii musiała być gotowa do końca dekady. To było wyzwanie i harmonogram, z którymi musiał zmierzyć się chiński rząd. Po Igrzyskach Olimpijskich w Pekinie chiński rząd zaczął promować produkcję i użytkowanie pojazdów elektrycznych wśród ogółu społeczeństwa. W tamtym czasie jedynymi wydanymi przepisami były branżowe normy bezpieczeństwa. Wiele komponentów akumulatorów jest dość toksycznych. Na początku 2010 roku nastąpił wzrost popularności pojazdów elektrycznych, a wraz z nim równie szybko rosnąca potrzeba znalezienia sposobu na gospodarowanie odpadami z nimi związanymi.

W 2012 roku,vernmePo raz pierwszy firma NT opublikowała wytyczne dotyczące polityki dla całego sektora pojazdów elektrycznych, w których podkreślono m.in. potrzebęW 2016 roku kilka ministerstw połączyło siły, aby wypracować wspólny kierunek działań w zakresie problemu odpadów z akumulatorów pojazdów elektrycznych. Producenci pojazdów elektrycznych byliby odpowiedzialni za odzysk akumulatorów ze swoich samochodów. Muszą oni utworzyć własne sieci obsługi posprzedażowej lub powierzyć odbiór zużytych akumulatorów zewnętrznym firmom.

Chiński rząd ma tendencję do najpierw deklarowania polityki, wytycznych lub kierunku, zanim później opracuje bardziej szczegółowe przepisy. Deklaracja z 2016 roku skutecznie sygnalizuje producentom pojazdów elektrycznych, że spodziewają się dalszych postępów w tym zakresie w nadchodzących latach. W związku z tym, w 2018 roku szybko opublikowano dokument stanowiący kontynuację ram polityki, zatytułowany „Środki tymczasowe dotyczące zarządzania recyklingiem i utylizacją akumulatorów pojazdów o nowych źródłach energii”. Można się zastanawiać, czy należy rozumieć to jako „okapy” i „hybrydy”. Organem egzekwowania przepisów miałoby być Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych (MIIT).

Obiecał z powrotemW 2016 roku ramy prawne w dużej mierze nakładają odpowiedzialność na podmioty prywatne, takie jak producenci pojazdów elektrycznych i akumulatorów do nich, które zajmują się tym problemem. Rząd będzieDostrzegają pewne techniczne aspekty przedsięwzięcia, ale nie zamierzają tego robić sami. Te ramy opierają się na ogólnej polityce zarządzania, którą przyjęli Chińczycy. Nazywa się ona Rozszerzoną Odpowiedzialnością Producenta (EPR). Duchowa koncepcja polega na przeniesieniu odpowiedzialności z władz lokalnych i prowincjonalnych na samych producentów.

Chiński rząd przyjął technologię EPR, która, jak sądzę, wywodzi się z zachodnich akademii na początku XXI wieku. W odpowiedzi na dyrektywy UE dotyczące rosnącego problemu elektrośmieci, intuicyjnie zrozumiałe jest, że to rząd zawsze będzie sprzątał te wszystkie elektrośmieci. Firmy produkujące te odpady nigdy nie będą motywowane do ułatwiania recyklingu swoich produktów. Zatem, zgodnie z duchem EPR, wszyscy producenci akumulatorów do pojazdów elektrycznych muszą projektować akumulatory łatwe w demontażu i dostarczać swoim klientom szczegółowe informacje techniczne dotyczące końca ich żywotności – Markery pojazdów elektrycznychProducenci pojazdów elektrycznych z kolei będą musieli albo utworzyć i prowadzić własne sieci zbiórki i recyklingu baterii, albo zlecić to podmiotowi zewnętrznemu. Rząd pomoże w ustanowieniu krajowych standardów, aby usprawnić ten proces. Na pierwszy rzut oka ramy wydają się całkiem niezłe, ale mają pewne wyraźne wady.

Znając historię i zasady recyklingu, możemy teraz zagłębić się w kilka szczegółów technicznych dotyczących recyklingu akumulatorów pojazdów elektrycznych. Wycofane z eksploatacji akumulatory trafiają do systemu dwoma kanałami: z samochodów poddawanych wymianie oraz z samochodów po zakończeniu ich eksploatacji. W tym drugim przypadku akumulator nadal znajduje się w samochodzie i jest demontowany w ramach procesu demontażu. Nadal jest to proces ręczny, szczególnie w Chinach. Następnie następuje etap zwany wstępną obróbką. Ogniwa akumulatora muszą zostać wyciągnięte z pakietu i otwarte, co stanowi wyzwanie, ponieważ nie ma standardowej konstrukcji pakietu akumulatorowego. Dlatego też proces ten musi być wykonywany ręcznie przy użyciu specjalistycznych narzędzi.

Po wyjęciu bateriid, co się dzieje?Wartość xt zależy od rodzaju akumulatora litowo-jonowego w samochodzie. Zacznijmy od akumulatora NMC, najpopularniejszego w Chinach. Cztery firmy zajmujące się recyklingiem akumulatorów NMC chcą odzyskać. Aktywne materiały katodowe. Analiza ekonomiczna z 2019 roku szacuje, że pomimo iż stanowią one zaledwie 4% masy akumulatorów, stanowią one ponad 60% ich całkowitej wartości odzysku. Technologie recyklingu NMC są stosunkowo dojrzałe. Sony zapoczątkowało je w 1999 roku. Istnieją dwie główne metody technologiczne: pirometalurgia i hydrometalurgia. Zacznijmy od pirometalurgii. Piro oznacza ogień. Akumulator jest przetapiany na stop żelaza, miedzi, kobaltu i niklu.

Dobre materiały są następnie odzyskiwane za pomocą metod hydrometalurgicznych. Metody pirotechniczne spalają elektrolity, tworzywa sztuczne i sole litu. Nie wszystko można więc odzyskać. Uwalniają one toksyczne gazy, które wymagają przetworzenia, i są dość energochłonne, ale zostały szeroko przyjęte w przemyśle. Metody hydrometalurgiczne wykorzystują wodny rozpuszczalnik do oddzielania pożądanych materiałów za pomocą kobaltu od związku. Najczęściej stosowanymi rozpuszczalnikami są kwas siarkowy i nadtlenek wodoru, ale istnieje również wiele innych. Żadna z tych metod nie jest idealna i konieczne są dalsze prace, aby wyeliminować ich techniczne niedociągnięcia. Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe stanowią około 30% chińskiego rynku pojazdów elektrycznych w 2019 roku. Gęstość energetyczna tych akumulatorów nie jest tak wysoka, jak ich odpowiedników NMC, ale są one wolne od pierwiastków takich jak nikiel i kobalt. Są również prawdopodobnie bezpieczniejsze.

Chiny są również światowym lideremer w nauce i komercjalizacji fosforanu litu i żelaza, technologii baterii, chińskiej firmy, współczesnej technologii amperowej. Jest jednym z liderów produkcji w tej dziedzinie. Powinno być logiczne, że przemysł w tym kraju będzie w stanie również poddawać recyklingowi te ogniwa. Mimo to, recykling tych rzeczy okazał się trudniejszy technicznie, niż przewidywano. Wynika to po części z faktu, że zawierają one bardziej zróżnicowaną mieszankę materiałów, co wymaga dodatkowych, kosztownych prac przygotowawczych.a następnie ekonomicznie litAkumulatory żelazowo-fosforanowe nie zawierają tak cennych metali jak akumulatory NMC – niklu, miedzi czy kobaltu. Doprowadziło to do niedoboru inwestycji w tej niszy. Istnieją obiecujące eksperymenty hydrometalurgiczne, które pozwoliły na wyługowanie do 85% litu w postaci węglanu litu.Spekuluje się, że będzie to kosztować około 650 dolarówprzetwarzaćtonę zużytych baterii litowo-żelazowo-fosforanowych. W cenę wliczone są koszty energii i materiałów, nie licząc kosztów budowy.fabryka. Potencjalny odzysk i odsprzedaż litu mogłyby sprawić, że recykling będzie bardziej opłacalny, ale werdykt w tej sprawie wciąż nie został rozstrzygnięty. Czy te metody nie zostały jeszcze wdrożone na skalę komercyjną? Ramy z 2018 roku zawierają wiele informacji, ale pozostawiają kilka do życzenia. Jak wszyscy wiemy, nie wszystko układa się idealnie. Jest tu kilka luk, więc porozmawiajmy trochę o niektórych kwestiach politycznych, które wciąż pozostają otwarte. Główny cel statystyczny dotyczący uwalniania lub wskaźników odzysku surowców. 98% niklu i kobaltu, 85% manganu dla samego litu i 97% dla metali ziem rzadkich. Teoretycznie to wszystko jest możliwe. Na przykład, właśnie mówiłem o odzyskiwaniu 85% lub więcej litu z baterii litowo-żelazowo-fosforanowych. Wspomniałem również, że osiągnięcie tego teoretycznego maksimum będzie trudne ze względu na rzeczywistą nieefektywność i różnice w warunkach rzeczywistych. Pamiętaj, że istnieje wiele sposobów produkcji ogniw baterii. Pakowanie, sprzedaż i użytkowanie. Nie ma mowy o standaryzacji, jaką widzimy w przypadku baterii cylindrycznych sprzedawanych w 711. W ramach polityki brakuje konkretnych dotacji i wsparcia krajowego, które pozwoliłyby na urzeczywistnienie tego pomysłu. Kolejnym poważnym problemem jest brak ram polityki gospodarczej.Przeznaczyć pieniądze na zachęty do zbierania zużytych baterii. Istnieje kilka pilotażowych programów skupu baterii prowadzonych przez gminy, ale nic na poziomie krajowym. Można by to zmienić, być może poprzez wprowadzenie opłaty lub podatku, ale obecnie podmioty z sektora prywatnego muszą to finansować samodzielnie. Jest to problem, ponieważ duzi producenci pojazdów elektrycznych mają niewielką zachętę ekonomiczną do zbierania i recyklingu swoich baterii.

W latach 2008–2015 koszty produkcji i produkcji baterii do pojazdów elektrycznych spadły z 1000 USD za kilowatogodzinę do 268 USD. Oczekuje się, że ten trend utrzyma się w ciągu najbliższych kilku lat. Spadek kosztów sprawił, że baterie stały się jeszcze bardziej dostępne niż kiedykolwiek wcześniej, ale jednocześnie zmniejszyły się zachęty do ich zbiórki i recyklingu. Ponieważ baterie te różnią się między sobą, trudno jest zwiększyć skalę procesów zbiórki, wstępnego przetwarzania i recyklingu, więc całe przedsięwzięcie okazuje się być obciążeniem dla ich producentów. Kto już na początku pracuje na dość niskich marżach?

Niezależnie od tego, zgodnie z prawem, producenci pojazdów elektrycznych są pierwsi w kolejce do przetwarzania i recyklingu starych, zużytych akumulatorów i pomimo ekonomicznej nieatrakcyjności całego przedsięwzięcia, sumiennie współpracują z dużymi firmami, aby utworzyć oficjalne kanały recyklingu akumulatorów. Powstało kilka dużych firm recyklingowych. Przykładami są Tyson Recycling, Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp i lider rynku GEM. Jednak pomimo istnienia tych licencjonowanych dużych firm, większość chińskiego sektora recyklingu stanowią małe, nielicencjonowane warsztaty. Te nieformalne warsztaty nie dysponują odpowiednimi narzędziami ani przeszkoleniem. W zasadzie trafiają do…Wygrywają na tych bateriach ze względu na materiały katodowe, odsprzedając je temu, kto da najwięcej, a resztę wyrzucając. Oczywiście, stanowi to ogromne zagrożenie dla bezpieczeństwa i środowiska. W wyniku tego omijania przepisów i regulacji, te warsztaty recyklingu mogą płacić właścicielom pojazdów elektrycznych więcej za swoje baterie i jako takie są preferowane w stosunku do, jak to się mówi, oficjalnych kanałów. W związku z tym wskaźnik recyklingu akumulatorów litowo-jonowych w Chinach pozostaje dość niski w 2015 roku. Wynosił około 2%. Od tego czasu wzrósł do 10% w 2019 roku. To uderza w ostrą linię, ale wciąż jest daleki od ideału. A ramy z 2018 roku nie określają celu dotyczącego wskaźników zbiórki baterii. Dziwne pominięcie. Chiny zmagają się z tym problemem na innym froncie akumulatorów, czcigodnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych, tej 150-letniej technologii.jest bardzo powszechnie używany w Chinach. Dostarczają one moc do swoich samochodów i nadal cieszą się dużą popularnością w rowerach elektrycznych. Dzieje się tak pomimo niedawnych przepisów zachęcających do ich wymiany na litowo-jonowe. W każdym razie, chiński recykling akumulatorów kwasowo-ołowiowych znacznie odbiega od oczekiwań i standardów. W 2017 roku mniej niż 30% z 3,3 miliona ton odpadów z akumulatorów kwasowo-ołowiowych wytworzonych w Chinach jest poddawane recyklingowi. Przyczyny tego niskiego wskaźnika recyklingu są bardzo podobne do przypadku akumulatorów litowo-jonowych. Nieformalne warsztaty rabunkowe omijają przepisy i regulacje, przez co mogą pozwolić sobie na znacznie wyższe ceny akumulatorów konsumenckich. Rzymianie jasno dali do zrozumienia, że ​​ołów nie jest najprzyjaźniejszą dla środowiska substancją. W ostatnich latach Chiny doświadczyły wielu poważnych zatruć ołowiem w wyniku tego niewłaściwego postępowania. Dlatego rząd niedawno zobowiązał się do ukrócenia tych nieformalnych warsztatów, których szacuje się, że jest ponad 200 w całym kraju. Celem jest osiągnięcie poziomu recyklingu na poziomie 40% w 2020 r. i 70% w 2025 r. Biorąc pod uwagę, że w Ameryce wskaźnik recyklingu akumulatorów kwasowo-ołowiowych utrzymuje się na poziomie 99% od co najmniej 2014 r., osiągnięcie tego celu nie powinno być aż tak trudne.

Biorąc pod uwagę kwestie techniczne i ekologiczneZ powodu trudności natury ekonomicznej związanych z recyklingiem akumulatorów pojazdów elektrycznych, branża zastanawiała się nad sposobami lepszego wykorzystania tych rzeczy, zanim pośle je na tamten świat. Najbardziej potencjalną opcją byłoby ich ponowne wykorzystanie w projektach sieci energetycznych. W końcu te akumulatory wciąż mają 80% pojemności i mogą jeszcze posłużyć przez wiele lat, zanim ostatecznie się zepsują. Stany Zjednoczone są w tym względzie liderem. Eksperymentują z używanymi akumulatorami samochodowymi w stacjonarnych projektach magazynowania energii od 2002 roku. Chiny zrealizowały jednak kilka interesujących projektów demonstracyjnych. Jednym z najdłużej działających jest projekt energii wiatrowej i słonecznej Zhangbei w prowincji Hebei. Projekt o wartości 1,3 miliarda dolarów jest efektem wspólnego wysiłku chińskiego państwowego przedsiębiorstwa State Grid i producenta akumulatorów do pojazdów elektrycznych BYD, którzy zademonstrowali wykonalność wykorzystania akumulatorów Second Life do zasilania i zarządzania siecią energetyczną. W ostatnich latach w Pekinie i Jiangsu pojawiło się więcej projektów recyklingu akumulatorów do pojazdów elektrycznych, które – jak się okazuje – są na złomowisku i świecą dalej. Rząd przykłada do tego dużą wagę, ale myślę, że ostatecznie to raczej zapobiega problemowi recyklingu, który go rozwiązuje. Ponieważ nieuchronnym końcem każdej baterii jest albo recykling, albo składowanie na wysypiskach. Chiński rząd wykonał godną podziwu pracę, wspierając tworzenie tego prężnie rozwijającego się ekosystemu. Kraj ten jest niekwestionowanym liderem w niektórych aspektach technologii akumulatorów, a po pierwsze, mają tam swoją siedzibę giganci V. Mają oni szansę znacząco wpłynąć na emisję spalin samochodowych. W pewnym sensie problem recyklingu jest więc miłym problemem. To dowód na sukces Chin. Jednak problem ten nadal istnieje, a branża zwlekała z jego wdrożeniem, tworząc odpowiednie sieci recyklingu, przepisy i technologie.

Rząd Chin może liczyć na wsparcie polityki Stanów Zjednoczonych, która będzie stanowić dla konsumentów wskazówki oraz zachęty i narzędzia wspierające właściwe nawyki recyklingowe. Należy również przyznać dotacje przedsiębiorstwom z branży technologii wstępnego przetwarzania i recyklingu, a nie tylko z sektora produkcyjnego. W przeciwnym razie zużycie energii i szkody dla środowiska związane z utylizacją baterii przeważą nad korzyściami płynącymi z przejścia na pojazdy elektryczne.