Китай является крупнейшим в мире рынком электромобилей: по состоянию на март 2021 года было продано более 5,5 миллионов электромобилей. Это во многом хорошо. В Китае больше всего автомобилей в мире, и они вытесняют вредные парниковые газы. Но у этих технологий есть свои проблемы с устойчивым развитием. Существуют опасения по поводу ущерба окружающей среде, вызванного добычей таких элементов, как литий и кобальт. Другая проблема связана с надвигающейся проблемой отходов. Китай начинает ощущать эту проблему на переднем крае.
В 2020 году было выведено из эксплуатации 200 000 тонн аккумуляторов, и ожидается, что к 2025 году этот показатель составит 780 000 тонн. Взгляните на надвигающуюся проблему утилизации аккумуляторов электромобилей в Китае и на то, какие меры предпринимает крупнейший в мире рынок электромобилей для ее решения.
Почти все в КитаеЭлектромобили питаются от литий-ионных аккумуляторов. Они лёгкие, обладают высокой плотностью энергии и длительным сроком службы, что делает их лучшим выбором для электромобилей. Аккумуляторы имеют три основных преимущества:компонентов и анода, катода и электролита.катод — самый дорогой и важный компонент. Мы различаем эти аккумуляторы в основном по их катодным катодам.Не будем вдаваться в подробности, но большинство аккумуляторов китайских электромобилей оснащены катодами из оксидов лития, никеля, марганца или кобальта, которые далее именуются MCS. Такие аккумуляторы снимаются с эксплуатации, когда их ёмкость достигает примерно 80%, что соответствует сроку службы в нашей стране, составляющему около 8–10 лет. Конечно, это зависит от ряда факторов, таких как частота зарядки, стиль вождения и состояние дорог.
Думаю, вам будет интересно узнать. С первой большой волной электромобилейВыйдя на дороги где-то в 2010-2011 годах, инфраструктура для сбора и переработки этих аккумуляторов должна была быть готова к концу десятилетия. Именно эту задачу и сроки предстояло решить китайскому правительству. После Олимпийских игр в Пекине китайское правительство начало продвигать производство и использование электромобилей среди широкой публики. В то время единственными принятыми нормативными актами были стандарты безопасности для отрасли, поскольку многие компоненты аккумуляторов довольно токсичны. В начале 2010 года наблюдался рост популярности электромобилей, а вместе с ним и быстро растущая потребность в методах утилизации их отходов.
В 2012 годуВернмnt впервые опубликовала руководство по политике для всей отрасли электромобилей. В руководстве, среди прочего, подчеркивается необходимостьРаботающая система переработки аккумуляторов электромобилей. В 2016 году несколько министерств объединили усилия, чтобы разработать единое направление по проблеме утилизации аккумуляторов электромобилей. Производители электромобилей будут нести ответственность за утилизацию аккумуляторов своих автомобилей. Им необходимо создать собственные сети послепродажного обслуживания или доверить сбор отработанных аккумуляторов электромобилей сторонней организации.
Китайское правительство склонно сначала объявлять политику, руководство или директиву, а затем устанавливать более конкретные правила. Декларация 2016 года фактически дала производителям электромобилей сигнал ожидать большего в этом направлении в ближайшие годы. В связи с этим в 2018 году были оперативно представлены дальнейшие действия в рамках политики под названием «Временные меры по управлению переработкой и утилизацией аккумуляторных батарей новых энергетических транспортных средств». Интересно, подразумевается ли под этим подразумевать карнизы и гибриды? Надзорным органом будет Министерство промышленности и информационных технологий (МИИТ).
Он обещал вернутьВ 2016 году рамочные условия в значительной степени возлагают ответственность за решение этой проблемы на частные компании, такие как производители электромобилей и аккумуляторов для них. Правительство возьмет на себяМы видим некоторые технические аспекты этого проекта, но сами они этим заниматься не будут. Эта структура основана на общей политике управления, принятой китайцами. Она называется «расширенная ответственность производителя» (РОП). Духовная концепция заключается в передаче ответственности от местных и провинциальных органов власти к самим производителям.
Китайское правительство приняло концепцию EPR, которая, как я полагаю, возникла в западной академической среде в начале 2000-х годов. Это было ответом на директивы ЕС, касающиеся растущей проблемы электронных отходов, и интуитивно понятно, что правительство всегда будет заниматься уборкой всех этих отходов. Компании, производящие эти отходы, никогда не будут заинтересованы в том, чтобы упростить переработку своей продукции. Таким образом, в духе EPR, все производители аккумуляторов для электромобилей должны разрабатывать аккумуляторы, которые легко разбираются, и предоставлять своим клиентам техническую информацию о конце срока службы – маркировку электромобиля и…d производители электромобилей, в свою очередь, либо создают и управляют собственными сетями сбора и переработки аккумуляторов, либо передают их на аутсорсинг третьей стороне. Правительство поможет установить национальные стандарты для оптимизации процесса. На первый взгляд, эта система выглядит довольно привлекательной, но у неё есть ряд очевидных недостатков.
Теперь, когда мы знаем историю и политику, мы можем перейти к некоторым техническим деталям переработки аккумуляторов электромобилей. Списанные аккумуляторы поступали в систему двумя путями: из автомобилей, проходящих замену аккумулятора, и из автомобилей, отслуживших свой срок. В последнем случае аккумулятор всё ещё находится внутри автомобиля и извлекается в ходе процесса демонтажа. Этот процесс по-прежнему выполняется вручную, особенно в Китае. После этого следует этап, называемый предварительной обработкой. Элементы аккумулятора необходимо извлечь из упаковки и открыть, что представляет собой сложную задачу, поскольку стандартной конструкции аккумуляторной упаковки не существует. Поэтому это приходится делать вручную с использованием специальных инструментов.
После извлечения батареид, что происходит неXt зависит от типа литий-ионного аккумулятора в автомобиле. Начнём с аккумулятора NMC, самого распространённого в Китае. Четыре компании по переработке аккумуляторов NMC хотят его переработать. Активные катодные материалы. Экономический анализ 2019 года показывает, что, несмотря на то, что они составляют всего 4% от веса аккумулятора, они обеспечивают более 60% общей стоимости утилизации аккумуляторов. Технологии переработки NMC относительно зрелые. Sony стала пионером в этой области в 1999 году. Существует два основных технологических метода: пирометаллургический и гидрометаллургический. Начнём с пирометаллургического. «Пиро» означает огонь. Аккумулятор плавится в сплав железа, меди, кобальта и никеля.
Хороший материал затем извлекается с помощью гидрометаллургических методов. Пиротехнические методы сжигают. Электролиты, пластики и соли лития. Так что не все можно восстановить. Он выделяет токсичные газы, которые необходимо перерабатывать, и это довольно энергоемко, но это широко распространено в промышленности. Гидрометаллургические методы используют водный растворитель для отделения желаемых материалов кобальтом от соединения. Наиболее часто используемые растворители - серная кислота и перекись водорода, но есть и много других. Ни один из этих методов не идеален, и необходимы дальнейшие работы для устранения их технических недостатков. Литий-железо-фосфатные батареи составляют около 30% китайского рынка электромобилей по состоянию на 2019 год. Плотность энергии этих батарей не так высока, как у их аналогов NMC, но они не содержат таких элементов, как никель и кобальт. Они также, вероятно, безопаснее.
Китай также является мировым лидеромer в области науки и коммерциализации литий-железо-фосфатных аккумуляторных технологий, китайской компании, современной технологии ампер. Является одним из лидеров производства в этой области. Вполне логично, что промышленность страны также сможет перерабатывать эти элементы. Тем не менее, переработка этих элементов оказалась технически сложнее, чем предполагалось. Отчасти это связано с более разнообразным составом материалов, что требует дополнительной дорогостоящей предварительной обработки.и тогда экономически литийВ аккумуляторах на основе фосфата железа не используются те же ценные металлы, что и в аккумуляторах NMC, например, никель, медь или кобальт. Это привело к дефициту инвестиций в эту нишу. Существуют перспективные гидрометаллургические эксперименты, в ходе которых удалось выщелачивать до 85% лития в форме карбоната лития.Предполагается, что это будет стоить около 650 долларов.обрабатыватьтонну отработанных литий-железо-фосфатных аккумуляторов. Это включает стоимость энергии и материалов, не считая стоимости строительства.Завод. Потенциальное извлечение и перепродажа лития может помочь сделать переработку более экономически выгодной, но окончательный вердикт по этому вопросу пока не дан. Внедрены ли эти методы в промышленных масштабах? В программе 2018 года изложено многое, но есть и недостатки. Как мы все знаем, в жизни не всё получается гладко. Здесь есть несколько пробелов, поэтому давайте немного поговорим о некоторых политических вопросах, которые всё ещё висят в воздухе. Главная статистическая цель по выбросам или уровню извлечения сырья: 98% никеля и кобальта, 85% марганца для самого лития и 97% для редкоземельных материалов. Теоретически всё это возможно. Например, я только что говорил об извлечении 85% или более лития из литий-железо-фосфатных аккумуляторов. Я также упомянул, что будет сложно достичь этого теоретического максимума из-за реальной неэффективности и различий на местах. Помните, существует множество способов производства аккумуляторных элементов. Упаковано, продано и использовано. Стандартизация, которую мы наблюдаем в отношении цилиндрических аккумуляторов, продаваемых в вашем Boeing 711, далека от идеала. В рамках политики отсутствуют конкретные субсидии и государственная поддержка для реализации этой идеи. Ещё одна серьёзная проблема заключается в том, что экономическая политика не…Выделить средства на стимулирование сбора отработанных аккумуляторов. Существует несколько пилотных программ обратного выкупа, реализуемых муниципалитетами, но на национальном уровне ничего не реализовано. Ситуация могла бы измениться, например, с помощью введения налога или пошлины, но сейчас частному сектору приходится финансировать её самостоятельно. Это проблема, поскольку у крупных производителей электромобилей мало экономических стимулов собирать и перерабатывать свои аккумуляторы.
С 2008 по 2015 год стоимость производства и аккумуляторов для электромобилей снизилась с 1000 долларов США за киловатт-час до 268. Ожидается, что эта тенденция сохранится в ближайшие несколько лет. Снижение затрат сделало аккумуляторы ещё более доступными, чем когда-либо, но в то же время снизило стимулы к сбору и переработке этих аккумуляторов. Кроме того, поскольку эти аккумуляторы отличаются друг от друга, масштабировать процессы предварительной обработки и переработки сложно, поэтому весь этот проект становится для производителей обременительным. Кто и так работает с довольно низкой маржой?
Несмотря на это, производители электромобилей по закону первыми в очереди на переработку отработанных аккумуляторов. Несмотря на экономическую непривлекательность всего этого предприятия, они активно сотрудничают с крупными компаниями, чтобы создать официальные каналы переработки аккумуляторов. Появилось несколько крупных компаний по переработке. Примерами служат Tyson, перерабатывающая Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp и лидер рынка GEM. Но, несмотря на существование этих крупных лицензированных компаний, большая часть китайского сектора переработки состоит из небольших нелицензированных мастерских. Эти неформальные мастерские не имеют необходимого оборудования и подготовки. Они, по сути, обращаются к...Эти аккумуляторы используют для производства катодных материалов, перепродавая их по высокой цене и выбрасывая остальное. Очевидно, что это огромный риск для безопасности и окружающей среды. В результате такого обхода правил и норм эти мастерские могут платить владельцам электромобилей больше за свои аккумуляторы, и поэтому им отдают предпочтение по сравнению с официальными каналами сбыта. Таким образом, уровень переработки литий-ионных аккумуляторов в Китае в 2015 году оставался довольно низким. Он составлял около 2%. С тех пор он вырос до 10% в 2019 году. Это, конечно, лучше, чем палка о двух концах, но всё ещё далёк от идеала. Кроме того, в программе 2018 года не установлены целевые показатели по уровню сбора аккумуляторов. Любопытное упущение. Китай борется с этой проблемой на другом фронте производства аккумуляторов – в области почтенных свинцово-кислотных аккумуляторов, технологии, которой уже 150 лет.Очень широко используется в Китае. Они обеспечивают звёздную мощность для автомобилей и по-прежнему очень популярны для электровелосипедов. И это несмотря на недавние правила, поощряющие замену их на литий-ионные. В любом случае, переработка свинцово-кислотных аккумуляторов в Китае далека от ожиданий и показателей. В 2017 году переработано менее 30% из 3,3 миллионов тонн отходов свинцово-кислотных аккумуляторов, образовавшихся в Китае. Причины такого низкого процента переработки очень похожи на случай с литий-ионными. Неофициальные автомастерские обходят правила и нормы и поэтому могут позволить себе платить гораздо больше за потребительские аккумуляторы. Римляне ясно дали понять, что свинец — не самое экологически чистое вещество. В последние годы в Китае произошло несколько крупных случаев отравления свинцом из-за неправильного обращения с ним. Поэтому правительство недавно пообещало бороться с этими неофициальными мастерскими, которых, по оценкам, по всей стране насчитывается более 200. Цель — попытаться достичь уровня переработки в 40% к 2020 году и 70% к 2025 году. Учитывая, что процент переработки свинцово-кислотных аккумуляторов в Америке держится на уровне 99% по крайней мере с 2014 года, это не должно быть так уж сложно.
Учитывая технические и экологическиеВ связи с экономическими трудностями, связанными с переработкой аккумуляторов электромобилей, отрасль задумалась о способах более эффективного использования этих материалов, прежде чем отправить их в могилу. Наиболее перспективным вариантом было бы повторное использование их в проектах электросетей. В конце концов, эти аккумуляторы сохраняют 80% своей ёмкости и могут прослужить много лет, прежде чем окончательно выйти из строя. Лидером в этом направлении являются Соединённые Штаты, которые экспериментируют с использованием использованных автомобильных аккумуляторов для стационарных систем хранения энергии с 2002 года. Однако Китай реализовал несколько интересных демонстрационных проектов. Одним из самых долгосрочных проектов является проект ветро- и солнечной энергетики в Чжанбэе (провинция Хэбэй). Этот проект стоимостью 1,3 миллиарда долларов стал результатом совместных усилий китайского государственного предприятия State Grid и производителя аккумуляторов для электромобилей BYD. Он продемонстрировал возможность использования аккумуляторов электромобилей Second Life для поддержки и управления энергосистемой. В последние годы в Пекине и провинции Цзянсу появилось больше проектов по переработке аккумуляторов электромобилей, и это сияет. Правительство уделяет этому большое внимание, но, на мой взгляд, в конечном итоге это скорее предвосхищает проблему переработки, чем решает её. Потому что неизбежный конец каждой батареи — либо переработка, либо свалка. Китайское правительство проделало замечательную работу по стимулированию создания этой процветающей экосистемы. Страна является бесспорным лидером в некоторых аспектах аккумуляторных технологий, и, в частности, именно там базируются крупные производители V-образных аккумуляторов. У них есть шанс существенно снизить выбросы от автомобилей. Так что, в каком-то смысле, проблема переработки — это приятная проблема. Это показатель успеха Китая. Но проблема остаётся проблемой, и отрасль затягивает процесс создания надлежащих сетей переработки, правил и технологий.
Правительство Китая может обратиться к политике США за рекомендациями, стимулируя и способствуя формированию у потребителей навыков правильной переработки отходов. Кроме того, необходимо выделять субсидии предприятиям, работающим в сфере технологий предварительной обработки и переработки отходов, а не только в сфере производства. В противном случае, энергопотребление и ущерб окружающей среде, связанные с утилизацией аккумуляторов, перевесят любые выгоды от перехода на электромобили.
Время публикации: 01.08.2023