Переработка батарей электрокаров, современные шахты в городах и экология

Привет.

Политики обсуждают парижские соглашения по климату, в рамках которых помимо выброса парниковых газов обсуждается переход на “чистый” транспорт, а именно электромобили. К сожалению, электротранспорт на сегодняшний день для экологии не является таким чистым, как это можно представить. Например, меня всегда поражала ситуация в Гонконге, где субсидии на Tesla сделали эту машину одной из самых популярных. Модный гаджет и место, в котором живут богачи этой части мира, – все это сделало Tesla обыденностью на улицах города. Стереотип утверждает, что выбросы от Tesla намного ниже, чем при сжигании природного топлива. Угольная электростанция на острове Лама дает энергию городу, в том числе заправкам Tesla, где вы можете сменить батарею и не ждать полной зарядки. Даже учитывая то, что электростанция построена по современным меркам, имеет хорошие очистные сооружения, она не может избежать выброса СО2 в атмосферу, сам принцип работы угольных станций заключается в этом. И вот что получается для обычной Tesla с точки зрения выброса СО2 за срок жизни.

Впечатляет, не так ли? Но почти никогда в расчет не берут сами батареи, установленные в машинах, убирают их за скобки. А ведь литиевые батареи сами по себе становятся источником загрязнения окружающего мира. Вспомните, с каким упорством нам объясняют, что нельзя выкидывать батарейки в мусор, их нужно собирать и перерабатывать. Экологи пугают нас тем, что загрязнение воды, земли и воздуха от обычных Li-Ion батарей может сохраняться десятилетиями, переоценить влияние этого фактора невозможно. Хорошо, если такие батареи хранятся на специально оборудованных свалках, плохо, если они просто попадают в землю где-то в неподготовленном месте. В идеальном мире мы могли бы перерабатывать батареи по всему миру, но до недавнего времени это было невозможно по экономическим причинам.

Интересно представить объем литиевых батарей разных устройств, давайте посмотрим на график. Оранжевым цветом показаны электрокары, думаю, что комментарии тут излишни.

Попытки создать массовый электрокар предпринимаются три десятка лет, но активно эта область развивается только последние десять лет. Первоначальной проблемой стало отсутствие достаточных количеств лития и его производства для новой категории “гаджетов”, но в 2018 году этот вопрос был решен, стоимость батарей и исходных материалов резко пошла вниз.

Взлет продаж электрокаров оказался не таким заметным, как только государства стали сокращать субсидии на покупку таких машин. Как следствие, мы столкнулись с перепроизводством батарей, их цены пошли вниз. Чувствуете, к чему это приводит? Переработка старых литиевых батарей становится слишком затратной, в этом нет экономических предпосылок. Но при этом мы сталкиваемся со значительным ростом числа электрокаров и батарей, которые нужно утилизировать. В индустрии говорят о среднем сроке службы батарей в машине от 10 до 15 лет. А знаете, сколько было электрокаров в мире на конец 2020 года? Всего 11 миллионов штук, из которых легковых машин было около 10 миллионов.

В самом недалеком будущем нас ждет огромное число батарей, которые нужно будет переработать, с каждым годом их число будет расти. Запас по времени, конечно, есть, и он составляет примерно десять лет до момента, когда эти батареи станут выходить из строя. Но уже сегодня мы видим, как на свалках пылятся машины со старыми батареями, недавно широко растиражировали фото из Парижа, где каршеринговые машины покоятся на свалке, так как невозможно их как-то переработать, а установка новых батарей экономически нецелесообразна.

В нашем мире многие новости являются новостями, поскольку обладают новизной для широкой аудитории. Но на самом деле подобные свалки стали нормой давным-давно, можно вспомнить свалку EV-1 в Америке либо китайские поля, заставленные каршеринговыми машинами Lifan 330EV.

Причина таких свалок сегодня в том, что нет разумного способа переработать батареи, чтобы появились независимые бизнесы. Например, в Nissan на японском рынке совместно с Sumitomo создали компанию 4R Energy. Она отвечает за переработку батарей из машин, но только на одном рынке, который является родным для компании. В какой-то мере можно считать это экспериментом и изучением будущих возможностей того, как использовать старые батареи из машин. В 4R Energy получают старые батареи, а затем сортируют их по качеству, характеристикам. Например, уровень А – это батареи почти как новые, класс B чуть хуже. Всего таких батарей может быть несколько классов. И если их нельзя использовать в машинах, то почему бы не применять такие аккумуляторы в других областях.

Компания работает с 2014 года, объем переработанных батарей достаточно мал, но уже есть интересные проекты. Например, такие старые аккумуляторы в новых корпусах используются в связке с солнечными батареями неподалеку от Осаки.

Мне подход японцев нравится тем, что аккумуляторы не сразу перерабатываются, а используются повторно, пусть и в других местах. Это повышает жизненный цикл, уменьшает производство новых аккумуляторов. Но в конечном счете все же происходит переработка батареи, извлечение полезных материалов. Подход Nissan хорош тем, что батарея живет не 10-15 лет, а минимум 20-25 лет.

В VW создали фабрику, которая должна перерабатывать батареи и извлекать из них полезные материалы. То, что начиналось в 2011 году как исследовательский проект, превратилось в полноценную фабрику в городе Зальцгиттер (Salzgitter). Завод является пилотным проектом, где исследуются возможности по переработке, расчетная емкость – 3600 батарей (то есть 3600 машин) либо 1500 тонн в год. Завод выглядит очень футуристично, это химическое производство.

Во многих странах появляются фабрики по переработке Li-Ion батарей, причем они ориентируются не только на машины, но и на бытовую электронику. Проблема в том, что они должны загружать свое производство максимально, так как нужно дождаться тех самых объемов аккумуляторов, которые придут в будущем. И для них это время, когда бизнес-модель не выглядит идеальной, это инвестиционный период. Наработка технологий, контактов и лоббирование собственных интересов. И тут мы приходим к очень любопытным выводам, когда бизнес по переработке захочет получать деньги от производителей автомобилей, некий экологический сбор. Фактически производители машин исследуют строительство заводов по переработке батарей не просто из альтруизма, они пытаются оставить деньги внутри компаний, не отдать их на сторону. Экономика переработки может сложиться в случае, если производство лития станет слишком дорогим, но мы видим, что пока этого не происходит, дефицита нет. Значит, остается сбор косвенных налогов на экологию, которые и будут спонсировать переработку батарей. Это забавно, так как косвенно увеличит стоимость аккумуляторов, вопрос лишь в том, насколько. Ответа у нас нет, да и не будет, пока на практике не начнут внедрять такие налоги. Учитывая, что почти все страны мира ориентируются на массовый переход на электрокары, так или иначе, этот вопрос встанет. Дороговизна переработки также подтолкнет к развитию водородных двигателей, следующий виток эволюции технологий в машинах.

Есть ли перспективы для развития переработки батарей в России? В теории, это очень перспективный рынок, так как мы можем не только обслуживать одну страну, но и получать старые батареи из соседних стран. К сожалению, строить маленькие фабрики по переработке нерентабельно, поэтому это большие производства, минусом становится логистика, нужно доставлять старые батареи на производство. Плюс в том, что фактически это получение ценного сырья, которое можно затем повторно использовать, а электричество в нашей стране достаточно недорогое. Тот же Китай ориентируется на переработку, считает это приоритетным направлением в ближайшее десятилетие. Но без поддержки государства это направление невозможно развивать. Стоит также вспомнить парк электросамокатов, персонального транспорта, где тоже есть батареи и их нужно перерабатывать. Одним словом, тот, кто первым войдет в этот рынок, скорее всего, его и заберет навсегда, так как нет нужды в нескольких фабриках при том количестве батарей, что доступны к сбору сегодня.

Проблемы экологии рано или поздно решатся, но для этого нужно, чтобы сложились экономические условия, без этого не будет развития переработки батарей. Расскажите, как вы утилизируете старые батареи, и почему так, а не иначе?