Akumulatory mają do odegrania kluczową rolę w ułatwianiu zwiększania skali odnawialnych źródeł energii w koszyku energetycznym i procesie elektryfikacji transportu w miarę odchodzenia od zależności od paliw kopalnych w kierunku czystszych technologii energetycznych, aby osiągnąć cele uzgodnione na konferencji COP 28.
To skierowało rynek akumulatorów na ścieżkę wzrostową, przy czym popyt napędzają dwa sektory: energetyka i transport. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA) sektor energetyczny odpowiada za ponad 90% całkowitego zapotrzebowania na akumulatory. Jak podano, w samym 2023 roku wykorzystanie akumulatorów w tym sektorze wzrosło o ponad 130% w porównaniu z poprzednim rokiem, co oznaczało dodanie 42 gigawatów (GW) do systemów elektroenergetycznych na całym świecie. Magazynowanie energii staje się jednym z głównych zastosowań akumulatorów, jako środka gromadzenia energii odnawialnej, i w przyszłości będą one odgrywać coraz ważniejszą rolę. Tymczasem w sektorze transportu akumulatory przyczyniły się do wzrostu popularności pojazdów elektrycznych, takich jak samochody, rowery, ciężarówki, autobusy i innych pojazdów zasilanych akumulatorowo.
Niepewność związana z surowcami
Niemniej jednak przyszły rozwój produkcji akumulatorów oraz branż, które z nich korzystają, będzie w dużym stopniu zależny od zapewnienia stabilnych dostaw materiałów, takich jak lit, kobalt, miedź, nikiel, mangan i grafit.
Obecnie Chiny dominują nie tylko w dziedzinie produkcji akumulatorów, ale także w dostawach surowców, ponieważ posiadają większość kopalń w Afryce, Australii i Ameryce Południowej. Choć Europa dysponuje własnymi rezerwami surowców do produkcji akumulatorów, nie są one jeszcze eksploatowane, a proces otwarcia kopalni zajmuje lata, a nie miesiące.
Innym sposobem pozyskiwania surowców jest ich odzyskiwanie z już wyprodukowanych akumulatorów. W teorii oferuje to obiecującą strategię dla Europy, która pozwala zmniejszyć zależność od niepewnych globalnych łańcuchów dostaw i rozwinąć zrównoważoną produkcję o obiegu zamkniętym. W praktyce jednak recykling akumulatorów wiąże się z wieloma komplikacjami.
Wyzwania związane z recyklingiem akumulatorów
Głównym problemem jest brak standaryzacji w strukturze chemicznej i konstrukcji akumulatorów. Obecnie nikt tak naprawdę nie wie, co znajduje się wewnątrz akumulatorów będących w obiegu. Podmioty zajmujące się recyklingiem stworzyły bazy danych, które pozwalają zidentyfikować model akumulatora i określić materiały użyte w danym produkcie, ale nawet w przypadku stwierdzenia zgodności nie ma gwarancji, że faktyczne wykonanie danego akumulatora będzie odpowiadać danym w bazie. W trakcie swojego cyklu życia akumulator podlega nieodwracalnym zmianom chemicznym i strukturalnym, które mogą prowadzić do degradacji materiałów. Dodatkowo zmiany dostawców surowców w trakcie cyklu życia danego podtypu akumulatora mogą skutkować zmianami w jego składzie.
Jakość stanowi kolejny problem dla podmiotów zajmujących się recyklingiem, które dążą do odzyskiwania surowców z akumulatorów. Dla przykładu, lit musi być w 100% czysty, aby można go było ponownie wykorzystać — nawet minimalne zanieczyszczenie podczas procesu recyklingu sprawia, że staje się on niezdatny do ponownego użycia.
Kolejnym problemem jest to, że nie wszystkie akumulatory są zwracane w dobrym stanie, a uszkodzenia nie zawsze są widoczne, co utrudnia podmiotom zajmującym się recyklingiem ocenę ich stanu. Może się zdarzyć, że akumulator samochodowy uczestniczył w wypadku lub w akumulatorze do urządzeń elektronicznych doszło do uszkodzenia ogniw, co wpływa na zakres możliwość recyklingu.
Jaka jest stosowność do ponownego wykorzystania?
Recykling akumulatorów nie polega tylko na odzyskiwaniu surowców do produkcji nowych akumulatorów, ale także na naprawie i zmianie ich przeznaczenia do zastosowań w drugim cyklu życia. Gdy pojemność akumulatora spada poniżej 80% — czyli poniżej poziomu uznawanego za akceptowalny dla pojazdów elektrycznych — nie ma powodu, by nie mógł on zostać wykorzystany ponownie w rozwiązaniach magazynowania energii.
To jednak wiąże się z unikalnym zestawem wyzwań, a podmioty zajmujące się recyklingiem muszą przejść długi proces decyzyjny, aby być w stanie określić, czy akumulator nadaje się do zastosowań w drugim cyklu życia, zanim zdecydują się go otworzyć. Muszą także upewnić się, że dysponują wystarczającą liczbą tych samych akumulatorów wymaganych przy projektach magazynów energii o dużej pojemności — w tym przypadku mieszanie różnych typów akumulatorów nie jest możliwe.
Sortowanie i demontaż akumulatorów: ręczna obsługa
Ze względu na wiele wyzwań rozmontowywanie akumulatorów na potrzeby recyklingu wciąż pozostaje całkowicie ręcznym procesem. W zasadzie jest to odwrócony proces produkcji, w którym elektronika i chemikalia muszą być usuwane osobno. Jest to nie tylko wolne i żmudne zadanie z powodu konieczności zastosowania procesów ręcznych, ale również niebezpieczne. Akumulator musi zostać rozładowany przed demontażem, ponieważ w przypadku kontaktu pracownika z elementami naładowanego akumulatora znajdującymi się pod napięciem, może dojść do poważnego porażenia prądem. Obecność toksycznych substancji, takich jak rozpuszczalniki i elektrolity, także stanowi poważne ryzyko zdrowotne i zagrożenie dla bezpieczeństwa podczas obsługi.
Rozporządzenie UE w sprawie akumulatorów
Nowe rozporządzenie UE w sprawie akumulatorów stanowi ogromny krok w kierunku ustanowienia gospodarki o obiegu zamkniętym dla akumulatorów i ich części składowych. Wraz z wprowadzeniem celów dotyczących efektywności recyklingu, odzyskiwania materiałów i zawartości materiałów z recyklingu, przepisy prawne zawierają także szereg wymagań, które w pewnym stopniu pomogą rozwiązać problemy, z jakimi obecnie borykają się podmioty zajmujące się recyklingiem.
