Заголовок изначально носит провокационный характер, так как “проблема утилизации” есть только в головах тех, кто ничего в этой теме не знает, и не понимает. А вот у BMW такой “проблемы”, и нет понятия “утилизация”. Есть понятия “вторая жизнь”, “рециклинг” и “переработка”.
И вот как эта тема находит свои решения с точки зрения баварских автомобилестроителей.
В предыдущей статье я рассказал о планах компании после открытия модернизированного завода в Мюнхене. 7 млн. электромобилей до 2030 года это на самом деле не так уж и много, если сравнить сVolkswagen или Tesla.
Но всё равно это большая цифра, и так как в неё будут входить, как чисто аккумуляторные электрокары, так и гибриды (BMW Group планирует расширить свой ассортимент электромобилей до 25 моделей к 2023 году, причем более половины из них должны быть полностью электрическими моделями), это означает значительный объём производства аккумуляторных блоков. И так же это значит, что через несколько лет, примерно через 10 лет, эти аккумуляторы надо будет на автомобиле менять. И что с ними, с этими аккумуляторами, будет потом?
Усё будет чисто, без шума и пыли
Наивно предполагать, что компании, производя сейчас электромобили, не думают, что будет с их аккумуляторными сборками впоследствии. И в частности у BMW есть решение.
Опять же из прошлой статьи вы узнали, что для “озеленения” энергобаланса своего производства компания начинает активное применений возобновляемой энергетики – Солнца и ветра. Естественно, что в структуре этих энергоустановок должны быть массивные накопители энергии, состоящие из тех же сборок литиевых аккумуляторов.
А зачем производить СНЭ (системы накопления энергии) из новых аккумуляторов, когда можно использовать снятые с электромобилей и гибридов. Тем более что в СНЭ они могут проработать столько же сколько на автомобиле.
И BMW сейчас разрабатывает и создаёт подобные накопители, в которых автомобильные аккумуляторы получать свою “вторую жизнь”.
Эту работу BMW Group ведёт совместно со шведским производителем аккумуляторов Northvolt и бельгийским разработчиком материалов аккумуляторных элементов Umicore.
Все вместе, партнёры этого консорциума работают над созданием полностью устойчивой производственно-сбытовой цепочки для аккумуляторных элементов в Европе, охватывающей все аспекты от разработки и производства до момента их переработки.
С 2024 года Northvolt будет производить аккумуляторы для BMW Group на своём гигантском заводе, строящийся в настоящее время в Скеллефтео, на севере Швеции. Здесь кстати тоже энергобаланс производства будет “зелёным”, так как будет использоваться энергия Солнца, ветра, и гидроэлектроэнергии. Так что никаких вам дизельгенераторов, или тем паче угольных кочегарок.
Химия и компоненты самих элементов будут иметь решающее значение для обеспечения максимально полного повторного использования сырья и завершения их физического цикла по мере роста спроса на аккумуляторные элементы. И здесь так же компании-партнёры ведут тесное взаимодействие.
Так же в сотрудничестве со специалистом по вторичной переработке Duesenfeld BMW Group разработала технологический процесс, который обеспечивает 96-процентную вторичную переработку, включая графит и электролит.
BMW Group уже принимает обратно все использованные аккумуляторные батареи из своих автомобилей по всему миру. Из них, в том числе, и создаются накопители для станций ВИЭ-генерации.
Концепции “второй жизни” батарей
Когда срок автомобиля подходит к концу его жизненного цикла, либо случилась авария без возможности восстановления кузова, литий-ионный аккумулятор внутри батарейной сборки ещё далеко не готов к тому, чтобы быть отправленным на утилизацию.
Фактически, аккумуляторные блоки можно использовать ещё довольно долго. Извлечённые из автомобиля, согласно лабораторным испытаниям немецкого автомобильного клуба ADAC, они могут использоваться для создания стационарного накопителя энергии, срок службы которого будет равен ещё 10–12 годами! То есть, проработав на автомобиле примерно 10 лет, аккумуляторы могут еще, как минимум столько же проработать с новой рабочей роли, в СНЭ.
И надо понимать, что работая на автомобиле аккумулятор подвергается высоким токам зарядки, часты разрядки, вплоть до нуля, возможные перегревы или наоборот обмерзание (всякое может быть). Не совсем оптимальные режимы работы. Но в СНЭ всех этих “синусоид” не будет, это место тихой и спокойной работы, с плавным зарядом/разрядом.
По мере продолжения энергетического перехода, тема временного хранения энергии продолжает приобретать всё большее значение.
BMW Group считает, что этот сектор будет развиваться, и ожидается значительный спрос на решения краткосрочного хранения энергии, в том числе для компенсации пиков в энергосистемах. Кроме того, ведётся подготовка к использованию самих электромобилей в качестве временного накопителя энергии – для так называемой «двунаправленной зарядки».
Одним из ярких примеров вторичного использования аккумуляторов является аккумуляторная ферма на заводе BMW Group в Лейпциге, где производство обеспечивается за счёт энергии ветра и Солнца, вырабатываемой на месте. Однако возобновляемые источники энергии не всегда доступны при необходимости, поэтому требуется временное хранилище для поддержания стабильных запасов. В Лейпциге, это обеспечивается старыми аккумуляторными батареями от бывших тестовых автомобилей BMW i3. Аккумуляторы подключены к сети, чтобы помочь стабилизировать её. Аккумулируя избыточную электроэнергию и передавая её в сеть при необходимости, блоки действуют как буферы. Объединяя их друг с другом, они превращаются в большие накопители энергии.
Ещё один пример можно найти в Гамбурге, где хранилище мощностью 2 мегаватта, созданное из аккумуляторных блоков BMW i3, компенсирует пики в портовых сетях.
Но большие системы хранения не единственное решение для “второй жизни” аккумуляторов. Их также можно использовать в качестве накопителей в частных домах, поскольку мощность всего в 20 кВт*ч будет более чем достаточной для электропитания дома, и даже подзарядки электромобиля.
И кстати, подобный пример есть у нас в России, о чём вы можете узнать из моего интервью: Автономное энергоснабжение дачи и загородного дома в России. Интервью с Александром и Светланой Косаревыми.
Итак, подведём итог по пунктам.
1. Жизненный цикл аккумулятора электромобиля состоит из четырех этапов: разработка, использование в транспортном средстве, вторая жизнь в системах СНЭ, и переработка аккумулятора.
2. Химический состав элемента – это рецепт, это как ингредиенты пирога. То есть литий-ионный аккумулятор – это четыре компонента: катод, анод, сепаратор и электролит аккумулятора. Катод – положительный полюс – в настоящее время состоит из оксидов лития, никеля, марганца и кобальта. Графит используется для анода, отрицательного полюса.
Сейчас все разработчики стараются сделать аккумулятор с меньшим содержанием кобальта, и с большей возможностью практически 100-процентной переработки на заключительном этапе его цикла.
3. Главный этап в жизни аккумулятора – его использование в автомобиле. BMW Group планирует расширить свой ассортимент электромобилей до 25 моделей к 2023 году, причём более половины из них должны быть полностью электрическими моделями.
Главным приоритетом в этой связи является оптимизация аккумуляторов электромобилей для новых электромобилей. Однако дело не в размерах, а в технологии или, скорее, в эффективности.
Сейчас стандартом становится диапазон (запас хода на одной зарядке) электромобилей в районе 600 км, и идёт тенденция к увеличению этого показателя. При этом срок службы автомобильного аккумулятора во многом зависит от поведения водителя, например, частое использование быстрых зарядок увеличивает нагрузку на аккумуляторы (что спорно, в случае равномерного чередования – прим. ЗТС), по сравнению с обычной медленной ночной зарядкой (и это бесспорно самый лучший вариант зарядки – прим. ЗТС).
Так же имеет значение температура окружающей среды при эксплуатации электромобиля (но тут это не столь важно, потому как большинство автомобилистов России живёт всё же не за Полярным кругом, или в пустынях), количество циклов, уровень разряда и возраст батареи (независимо от использования), также являются факторами, влияющими на срок службы батареи.
Сейчас BMW Group решила увеличить гарантию на батарею до 8 лет или 100 000 – 160 000 км. пробега. При этом к моменту снятия аккумулятора с электромобиля (по любым причинам), в нём ещё останется как минимум 50% ёмкости, а в некоторых случаях этот показатель может доходить до 60-70%
4. Вторая жизнь. После снятия аккумуляторного блока с электромобиля его элементы тестируются и дефектуются. Далее те, что не имеют каких-либо механических повреждений, и сохранившие достаточный объём ёмкости идут на работу в накопителях СНЭ, а не прошедшие проверку отправляются на переработку (но их процент незначителен). Это могут быть как промышленные накопители (на заводах или ВИЭ-электостанциях), либо домашние накопители.
И на этом этапе требуется ещё около десяти лет, чтобы полностью исчерпать запас ресурса элемента батареи.
5. Рециклинг – по новому кругу. И уже после полного исчерпания своего ресурса аккумуляторный элемент идёт, не на свалку, а на глубокую переработку. Сейчас некоторые переработчики дошли до уровня 95% извлечения составляющих компонентов батареи, для их последующей отправки на предприятия, где из них вновь произведут аккумулятор для электрокара. Это работа как раз прерогатива, в том числе, Northvolt и Umicore.
Цикл замкнулся, и начался снова. Ничто не оказалось на обочинной свалке, загрязняя природу продуктами разложения и распада.
Как говориться: чисто не только там где убирают, но и там где не мусорят.
Электромобиль можно считать верхом устойчивых технологий. И это доказывается, в том числе, и технологией рециклинга аккумуляторов.
Уважаемые читатели, чтобы не пропустить наши свежие статьи вы можете подписаться на наш Телеграм-канал. Оставляйте комментарии, ставьте лайки, делайте репосты (кнопки соцсетей есть в конце каждого материала). Ваше участие нам очень важно!
