Китай является крупнейшим в мире рынком электромобилей, по состоянию на март 2021 года было продано более 5,5 миллионов автомобилей. Это хорошо во многих отношениях. В Китае больше всего автомобилей в мире, и они заменяют вредные парниковые газы. Но у этих вещей есть свои собственные проблемы с устойчивостью. Есть опасения по поводу ущерба окружающей среде в результате добычи таких элементов, как литий и кобальт. Но еще одна проблема связана с грядущей проблемой отходов. Китай начинает испытывать передний край этой проблемы.
В 2020 году было выведено из эксплуатации 200 000 тонн аккумуляторов, и ожидается, что к 2025 году этот показатель составит 780 000 тонн. Посмотрите на надвигающуюся проблему отходов аккумуляторов электромобилей в Китае и на то, что делает крупнейший в мире рынок электромобилей для ее решения.
Почти все в КитаеЭлектромобили питаются от литий-ионных аккумуляторов. Они легкие, с высокой плотностью энергии и длительным сроком службы, что делает их выбором номер один для электромобилей. Аккумуляторы имеют три основных cкомпоненты и анод, катод и электролит.se, катод является самым дорогим и значимым. Мы в основном различаем эти батареи на основе их кат-лодок. Nне буду углубляться в это слишком глубоко, но большинство китайских аккумуляторов для электромобилей имеют катоды из оксидов лития, никеля, марганца, кобальта, далее именуемых MCS. Эти аккумуляторы снимаются с эксплуатации, когда их емкость достигает около 80%, что соответствует нашему сроку службы около 8-10 лет. Конечно, это зависит от определенных факторов, таких как частота зарядки, привычки вождения и дорожные условия.
Думаю, вам будет интересно узнать. С первой большой волной электромобилейвыйдя на дорогу где-то в 2010-2011 годах, инфраструктура для сбора и переработки этих батарей должна была быть готова к концу десятилетия. Это была задача и сроки, с которыми пришлось столкнуться китайскому правительству. После Олимпийских игр в Пекине китайское правительство начало продвигать производство и использование электромобилей среди широкой общественности. В то время единственные принятые ими правила касались стандартов безопасности для отрасли. Поскольку многие компоненты батарей довольно токсичны. В начале 2010 года наблюдалось растущее внедрение электромобилей, а вместе с этим и быстрорастущая потребность в способе обращения с их отходами.
В 2012 годуВернмnt впервые опубликовала руководство по политике для всей отрасли электромобилей. В руководстве подчеркивается необходимость, среди прочего,r things, работающая система переработки аккумуляторов электромобилей. В 2016 году несколько министерств объединились, чтобы создать единое направление для проблемы отходов аккумуляторов электромобилей. Производители электромобилей будут нести ответственность за утилизацию аккумуляторов своих автомобилей. Они должны создать собственные сети послепродажного обслуживания или доверить сбор отработанных аккумуляторов электромобилей третьей стороне.
Китайское правительство имеет тенденцию сначала объявлять политику, руководство или направление, прежде чем устанавливать более конкретные правила позже. Декларация 2016 года фактически сигнализирует компаниям, производящим электромобили, о том, что в ближайшие годы следует ожидать большего. Таким образом, в 2018 году последовала быстрая реализация рамок политики под названием «Временные меры по управлению переработкой и утилизацией аккумуляторных батарей новых энергетических транспортных средств». Интересно, если вы называете это значение карнизами, а также гибридами. Органом, осуществляющим надзор, будет Министерство промышленности и информационных технологий или MIIT.
Он обещал вернутьв 2016 году структура в значительной степени возлагает бремя на частные организации, такие как производители электромобилей и аккумуляторов для электромобилей, которые занимаются этой проблемой. Правительство будетrsee некоторые технические аспекты предприятия, но они не собираются делать это сами. Эта структура построена на основе общей политики управления, принятой китайцами. Называется расширенной ответственностью производителя или EPR. Духовная концепция заключается в том, чтобы переложить ответственность вверх по течению от местных и провинциальных правительств к самим производителям.
Китайское правительство приняло EPR, который, как я полагаю, появился в западной академии в начале 2000-х годов. В ответ на директивы ЕС относительно растущей проблемы отходов электроники, и интуитивно понятно, что правительство всегда будет тем, кто убирает все эти отходы электроники. Компании, которые производят эти отходы, никогда не будут заинтересованы в том, чтобы сделать свои вещи более легкими для переработки. Таким образом, в духе EPR все производители аккумуляторов для электромобилей должны разрабатывать аккумуляторы, которые легко разбирать, и предоставлять своим клиентам техническую информацию об окончании срока службы — Маркеры электромобилей иd EV-маркеры в свою очередь либо создают и управляют своими собственными сетями сбора и переработки батарей, либо передают их на аутсорсинг третьей стороне. Правительство поможет установить национальные стандарты для упрощения процесса. На первый взгляд структура кажется довольно хорошей, но есть несколько очень явных недостатков.
Теперь, когда мы знаем историю и политику, мы можем далее погрузиться в несколько технических подробностей о переработке аккумуляторов электромобилей. Списанные аккумуляторы поступали в систему по двум каналам: из автомобилей, проходящих замену аккумулятора, и из автомобилей. В конце их срока службы. В последнем случае аккумулятор все еще находится внутри автомобиля и извлекается в рамках процесса демонтажа по окончании срока службы. Это остается очень ручным процессом, особенно в Китае. После этого следует этап, называемый предварительной обработкой. Элементы аккумулятора необходимо вынуть из упаковки и открыть, что является сложной задачей, поскольку стандартной конструкции аккумуляторного блока не существует. Таким образом, это приходится делать вручную с использованием специализированных инструментов.
После извлечения батареиd, что происходит next зависит от типа литий-ионного аккумулятора внутри автомобиля. Начнем с аккумулятора NMC, самого распространенного в Китае. Четыре переработчика аккумуляторов NMC хотят его восстановить. Активные катодные материалы. Экономический анализ 2019 года показывает, что, несмотря на то, что они составляют всего 4% от веса аккумуляторов, они составляют более 60% от общей стоимости утилизации аккумуляторов. Технологии переработки NMC относительно зрелые. Sony стала пионером в 1999 году. Существует два основных технологических метода: пирометаллургический и гидрометаллургический. Начнем с пирометаллургического. Пиро означает огонь. Аккумулятор расплавляется в сплав железа, меди, кобальта и никеля.
Затем хороший материал 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 необходима дальнейшая работа по устранению их технических недостатков. Литий-железо-фосфатные батареи составляют около 30% китайского рынка электромобилей по состоянию на 2019 год. Плотность энергии этих батарей не такая высокая, 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 науке и коммерциализации литий-железо-фосфата, аккумуляторных технологий, китайской компании, современной технологии ампер. Является одним из лидеров производства в этой области. Должно быть логично, что промышленность страны также сможет перерабатывать эти элементы. При этом переработка этих вещей оказалась технически более сложной, чем ожидалось. Это отчасти связано с тем, что они имеют более разнообразную смесь материалов, что требует дополнительных дорогостоящих работ по предварительной обработке,и тогда экономически литийВ батареях на основе фосфата железа нет таких ценных металлов, как в батареях NMC, которые содержат никель, медь или кобальт. И это привело к дефициту инвестиций в эту нишу. Существуют некоторые многообещающие гидрометаллургические эксперименты, в ходе которых удалось выщелачивать до 85% лития в форме карбоната лития.Предполагается, что это будет стоить около 650 долларов.обрабатыватьтонна отработанных литий-железо-фосфатных батарей. Это включает в себя стоимость энергии и материалов, не считая стоимости строительствазавод. Потенциальное восстановление и перепродажа лития могли бы помочь сделать переработку более экономически целесообразной, но окончательный вердикт по этому вопросу еще не вынесен. Эти методы еще предстоит внедрить в коммерческих масштабах? В рамочной программе 2018 года изложено многое, но есть и кое-что, чего еще не хватает. Как мы все знаем, в жизни не все складывается в аккуратный бант. Здесь есть несколько пробелов, поэтому давайте немного поговорим о некоторых политических вопросах, которые все еще висят в воздухе. Главная статистическая цель по выпуску или коэффициентам восстановления сырья. 98% никеля-кобальта, марганца 85% для самого лития и 97% для редкоземельных материалов. Теоретически все это возможно. Например, я только что говорил об извлечении 85% или более лития из литий-железо-фосфатных батарей. Я также упомянул, что будет трудно достичь этого теоретического максимума из-за реальной неэффективности и различий на местах. Помните, существует множество способов изготовления аккумуляторных элементов. Упаковано, продано и использовано. Нет и близко стандартизации, которую мы видим с цилиндрическими батареями, продаваемыми в вашем 711. В рамках политики отсутствуют конкретные субсидии и национальная поддержка для того, чтобы это стало реальностью. Еще одна большая проблема заключается в том, что рамки экономической политики неt выделять деньги на стимулирование сбора использованных батарей. Есть несколько пилотных программ обратного выкупа, проводимых муниципалитетами, но ничего на национальном уровне. Это может измениться, возможно, с помощью сбора или налога, но сейчас игроки частного сектора должны финансировать это самостоятельно. Это проблема, поскольку у этих крупных производителей электромобилей мало экономических стимулов собирать и перерабатывать свои батареи.
С 2008 по 2015 год стоимость производства и аккумулятора электромобиля снизилась с 1000 долларов США за киловатт-час до 268. Ожидается, что эта тенденция сохранится в течение следующих нескольких лет. Снижение затрат сделало их еще более доступными, чем когда-либо, но в то же время они также снизили стимул собирать и перерабатывать эти аккумуляторы. И поскольку эти аккумуляторы также отличаются друг от друга, сложно масштабировать процессы предварительной обработки и переработки, поэтому все предприятие оказывается утечкой затрат для их производителей. Кто и так работает с довольно жесткой маржой изначально?
Несмотря на это, производители электромобилей по закону первыми в очереди на переработку и утилизацию своих старых отработанных батарей, и, несмотря на экономическую непривлекательность всего предприятия, они усердно сотрудничают с крупными компаниями, чтобы создать официальные каналы переработки батарей. Появилось несколько крупных компаний по переработке. Примерами являются Tyson, перерабатывающая Zhejiang Huayou Cobalt. Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp и лидер рынка GEM. Но, несмотря на существование этих лицензированных крупных компаний, большая часть китайского сектора переработки состоит из небольших нелицензированных мастерских. Эти неформальные мастерские не имеют надлежащих инструментов или обучения. Они в основном ездят вwn на этих батареях для их катодных материалов, перепродавая их по самой высокой цене и выбрасывая остальное. Очевидно, что это огромный риск для безопасности и окружающей среды. В результате этого обхода правил и положений эти автомастерские могут платить владельцам электромобилей больше за свои батареи, и, как таковые, являются предпочтительными по сравнению с официальными каналами. Таким образом, уровень переработки литий-ионных батарей в Китае оставался довольно низким в 2015 году. Он составлял около 2%. С тех пор он вырос до 10% в 2019 году. Это бьет острой палкой по глазу, но это все еще далеко от идеала. И структура 2018 года не устанавливает целевой показатель по темпам сбора батарей. Любопытное упущение. Китай борется с этой проблемой на другом фронте батарей, почтенных свинцово-кислотных аккумуляторах, этой 150-летней технологииочень часто используется в Китае. Они обеспечивают звездную мощность для своих автомобилей и по-прежнему очень популярны для электровелосипедов. И это несмотря на недавние правила, поощряющие замену их на литий-ионные. В любом случае, китайская переработка свинцово-кислотных аккумуляторов далеко не оправдывает ожиданий и эталонов. В 2017 году менее 30% из 3,3 миллионов тонн отходов свинцово-кислотных аккумуляторов, произведенных в Китае, перерабатываются. Причины такого низкого процента переработки очень похожи на случай с литий-ионными. Неофициальные автомастерские обходят правила и положения и, таким образом, 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 в результате такого неправильного обращения. Таким образом, правительство недавно пообещало принять жесткие меры в отношении этих неофициальных магазинов, которых, по оценкам, насчитывается более 200 по всей стране. Цель состоит в том, чтобы попытаться достичь уровня переработки в 40% в 2020 году и 70% в 2025 году. Учитывая, что уровень переработки свинцово-кислотных аккумуляторов в Америке составляет 99% по крайней мере с 2014 года, это не должно быть так уж сложно.
Учитывая технические и экологическиеэкономические трудности, связанные с переработкой аккумуляторов электромобилей, отрасль задумалась о способах более эффективного использования этих вещей, прежде чем отправить их в могилу. Самым перспективным вариантом было бы повторное использование их в проектах электросетей. В конце концов, эти аккумуляторы все еще имеют 80% емкости и могут прослужить много лет, прежде чем окончательно выйти из строя. Соединенные Штаты лидируют в этом. Они экспериментируют с использованными автомобильными аккумуляторами для стационарных проектов хранения энергии с 2002 года. Но Китай реализовал несколько интересных демонстрационных проектов. Одним из самых долгосрочных является проект ветряной и солнечной энергетики Чжанбэй в провинции Хэбэй. Проект стоимостью 1,3 миллиарда долларов возник в результате совместных усилий китайского государственного предприятия State Grid и производителя аккумуляторов для электромобилей BYD, в котором продемонстрирована возможность использования аккумуляторов Second Life для электромобилей для поддержки и управления электросетью. В последние годы в Пекине, Цзянсу и Цзянсу появилось больше проектов по переработке аккумуляторов электромобилей, и это сияет. Правительство уделяет этому много внимания, но я думаю, что в конечном итоге это скорее упреждает проблему переработки, чем решает ее. Потому что неизбежный конец каждой батареи — это либо переработка, либо свалка. Китайское правительство проделало замечательную работу по поощрению создания этой процветающей экосистемы. Страна является бесспорным лидером в определенных аспектах технологии батарей, и, в частности, V-гиганты базируются там. У них есть шанс действительно согнуть кривую выбросов автомобилей. Так что в некотором смысле эта проблема переработки — приятная проблема. Это показатель успеха Китая. Но проблема все еще остается проблемой, и отрасль тянет время и не создает надлежащих сетей переработки, правил и технологий.
Правительство Китая может обратиться к политике США за руководством, стимулированием и обеспечением надлежащих привычек утилизации у потребителей. И субсидии должны быть выданы предприятиям в отраслях предварительной обработки и переработки, а не только в производстве. В противном случае потребление энергии и ущерб окружающей среде, связанные с утилизацией этих батарей, перевесят любую выгоду, которую мы получим от перехода на электромобили.
Время публикации: 01.08.2023