Kaip EV baterijų antrinis gyvenimas keičia energetiką

Vienas iš įdomiausių energetikos pokyčių — senkančių elektrinių transporto priemonių (EV) baterijų antrinis panaudojimas. Pavyzdžiui, prie Saulės jėgainės Lancaster mieste (Kalifornijoje) veikiančiame projekte prijungta apie 25 MWh talpos sistema, sukomplektuota iš maždaug 1 300 buvusių EV akumuliatorių. Tai intriguojantis pavyzdys, bet perėjimas nuo pilotinių projektų prie plačios apimties rinkos susiduria su realiomis techninėmis, teisėtomis ir ekonominėmis kliūtimis.

Kur slypi didžiausios kliūtys antriniam baterijų panaudojimui?

Norint, kad panaudotos ličio jonų baterijos taptų patrauklia alternatyva naujoms talpoms, reikia įveikti tris pagrindines kainų ir logistikos problemas: transportavimą, testavimą ir išardymą. Šios trys grandys seka viena po kitos ir kartu lemia, kodėl kartais pigiau įsigyti naują akumuliatorių, o ne restauruotą ar pritaikytą antrinei paskirčiai.

Transportavimo ir teisiniai apribojimai

Kai baterija išėmama iš automobilio, daugelyje jurisdikcijų ji priskiriama pavojingų atliekų kategorijai. Tai reiškia griežtą tvarkymą ir dideles logistikos sąnaudas — tiek dėl reikalavimų transportui, tiek dėl saugos procedūrų. Šiuo metu trūksta atskiros, nuoseklios klasifikacijos, kuri leistų naudotas ličio jonų baterijas sertifikuoti kaip tinkamas antriniam gyvenimui. JAV Aplinkos apsaugos agentūra (EPA) yra pradėjusi darbą ties naujomis atliekų priskyrimo taisyklėmis, kurios galėtų palengvinti baterijų valdymą ir perdirbimą ateityje.

Išardymo sudėtingumas ir standartizacijos stoka

Komercinės EV baterijos dažnai nėra projektuotos taip, kad jas būtų paprasta išardyti. Gamintojų tarp modelių — o kartais net tarp skirtingų gamybos metų — dizainas labai skiriasi. Elementai dažnai klijuojami arba suvirinami, todėl atsarginės dalys negali būti pakeistos vienu mygtuko paspaudimu. Dėl šių priežasčių kai kurios įmonės tiesiog stacionariai pernaudoja visą baterijų bloką, vengdamos brangaus išardymo. Tačiau toks sprendimas turi kainą: nepašalinus silpnų elementų sumažėja visos sistemos efektyvumas ir naudojimo laikotarpis.

Ilgas ir brangus testavimo procesas

Įvertinti, ar baterija tinka antram gyvenimui, reiškia išmatuoti jos temperatūrinius profilius, įtampas, talpą ir bendrą būklę (state of health). Tradiciškai tai reikalavo pilno įkrovimo/iškrovimo ciklų stebėjimo, užtrukdavo daug laiko ir darė projektus brangesnius. Pastaruoju metu startuoliai kuria greitus diagnostikos metodus, kurie sugeba per kelias minutes nustatyti pagrindinius baterijos parametrus — tai sumažina testavimo kainą ir atveria kelią masto ekonomijai.

Ar perdirbimas vis tiek būtinas?

Taip — galų gale visos baterijos turėtų būti perdirbamos. Perdirbimo metu išgaunami mineralai (pvz., ličio, kobalto, nikelio) gali būti panaudoti naujose baterijose ir taip sumažinti poreikį žaliavų gavybai. Tai mažina ekologinę ir socialinę žalos riziką, susijusią su kasyba, ir stiprina tvarumo grandinę. Visgi svarbu nepamiršti hierarchijos: pirmenybė turėtų būti teikiama pakartotiniam naudojimui ir restauravimui, nes tyrimai rodo, kad maksimalus aplinkosaugos naudos efektas pasiekiamas pernaudojus akumuliatorius prieš siunčiant jas į perdirbimą.

Kurias politines priemones verta taikyti?

JAV gali pasinaudoti Europos Sąjungos patirtimi ir įdiegti politikos priemones, kurios skatintų baterijų žiediškumą. Keletas efektyvių sprendimų:

• Išplėstinė gamintojo atsakomybė (EPR). Kai automobilių gamintojai tampa atsakingi už savo produktų pabaigą, jie turi stimulo kurti baterijas ir surinkimo sistemas, kurios palengvina antrinį panaudojimą ir sumažina tvarkymo sąnaudas.
• Projektavimas, skirtas išardymui. Standartizuoti moduliniai sprendimai, mažiau klijų ir sudedamųjų sujungimų leistų pakeisti ar atnaujinti atskirus elementus, o ne visą paketą.
• Baterijų ženklinimas ir duomenų prieinamumas. Aiškios etiketės ir vieningos informacijos sistemos užtikrina, kad surinkimo, testavimo ir perdirbimo grandinės dalyviai žinotų baterijos cheminių sudedamųjų dalių sudėtį, saugos parametrus ir ankstesnę eksploataciją.
• Skaitmeninis baterijos identifikatorius („Battery Passport“). Skaitmeninis pasas leistų prieiti prie informacijos apie baterijos sveikatą (state of health), cheminę sudėtį, perdirbimo istoriją ir tiekimo grandinės duomenis. Pasaulinė baterijų aljansas (Global Battery Alliance) kartu su ES jau dirba prie panašių sprendimų — JAV galėtų pritaikyti analogišką modelį.

Technologiniai sprendimai ir rinkos perspektyvos

Technologijų pažanga keičia žaidimo taisykles. Greiti diagnostikos įrankiai, automatizuotos bandymų sistemos ir standarto kūrimas gali padaryti antrinį panaudojimą ekonomiškai patrauklesnį. Panaudotos EV baterijos ypač tinka stacionarioms energijos saugykloms — pvz., prijungimui prie saulės arba kaip tinklo paskirstymo pagalbinės talpos, kur didžiausias reikalavimas nėra itin didelė energijos tankis, o ilgaamžiškumas ir kaina.

Expert Insight

„Antrinis baterijų panaudojimas nėra tik trumpalaikis sprendimas — tai strateginis kelias link tvaresnės energetikos. Jei sumažinsime išardymo ir testavimo sąnaudas, o gamintojai pradės kurti baterijas pagal priežiūros ir antrinio panaudojimo principus, ekonomika žymiai pasikeis“, — sako Dr. Rasa Petrauskaitė, energetikos inžinerijos specialistė. „Svarbiausia — sukurti aiškų reguliavimo rėmą ir investuoti į greitus diagnostikos sprendimus. Tai leistų perėjimą nuo eksperimentų prie plačios infrastruktūros.“

Kas laukia ateityje?

Derinant politiką, technologijas ir pramonės praktiką galima sukurti tvarią žiedinę baterijų ekonomiką: ilgesnis akumuliatorių tarnavimo laikas, didesnė medžiagų sugrąžinimo dalis ir mažesnė naujų žaliavų paklausa. Tai reiškia mažesnį ekologišką pėdsaką ir didesnį tiekimo saugumą. Praktiniai žingsniai — EPR įvedimas, dizaino standartai, skaitmeninės kortelės ir naujos taisyklės transportavimui — kartu gali pakeisti rinkos ekonomiką ir paversti antrinį baterijų gyvenimą ne klaida, o galingu resursu.

Galiausiai — perdirbimas liks būtinas, tačiau mūsų prioritetas turėtų būti baterijų gyvavimo pratęsimas per restauravimą ir pritaikymą antrinėms funkcijoms. Toks daugiapakopis požiūris mažina kaštus, mažina žaliavų gavybą ir leidžia efektyviau integruoti atsinaujinančią energetiką į kasdienį gyvenimą.