Fra nyt til gammelt – genbrug af batterier i Salzgitter
I Salzgitter tager Volkswagen hul på et nyt kapitel med opstarten af den første fabrik til genbrug af batterier fra elbiler. Denne innovative genanvendelsesproces bliver et vigtigt led i at reducere elbilers CO2 -aftryk i fremtiden.
(VieW Maj 2021 nr. 1 Årgang 47) - Tilmeld dig VieW
ID.3 og ID.4 åbner et helt nyt kapitel for Volkswagen-mærket og hele koncernen ved at gøre masseproduktion af elbiler muligt. Strøm er nødvendigt for at kunne køre i disse elbiler, og det er lagret i mange små battericeller og moduler på størrelse med en skotøjsæske. De er hjertet i elbiler og nøglekomponenter i den elektriske drivlinje. Men hvad sker der, når et batteri når enden af dets levetid? Løsningen blev opdaget af Volkswagen Group Research and Development og gjort produktionsklar sammen med Volkswagen Group Components: en innovativ proces for genbrug af batterier, som Volkswagen Group Components nu bruger i en pilotproduktion på fabrikken i Salzgitter.
”Vores mål er at skabe vores egen cirkulære proces, hvor mere end 90 % af hvert batteri bliver genbrugt,” fortæller Thomas Tiedje, der er leder af teknisk planlægning i Volkswagen Component. ”Vi ønsker ikke at overdrage denne proces til udenforstående, men foretrækker at træne vores egne ansatte og dermed klæde dem på til fremtiden.” Det centrale aspekt ved processen er, at vi kun vil genbruge batterier, der ikke længere kan bruges i nogen som helst anden sammenhæng. Før dette tjekkes de enkelte moduler i batterierne for at se, om de er i en god tilstand og måske vil kunne bruges til mobile strømlagringssystemer såsom fleksible lynladestationer eller laderobotter. Dette forlænger markant brugen af batteri-modulerne.
Hvordan genbruges batterier?
Indtil nu er brugte batterier blevet genbrugt ved en såkaldt pyrometallurgisk proces. Sagt på en simpel måde er de endt i en højovn. Volkswagen Group Components benytter sig først af en mekanisk proces. Den banebrydende og CO2 -besparende genbrugsproces kræver ikke en energiintensiv smeltning i en højovn. De brugte batterisystemer leveres afladet og adskilt. De individuelle dele nedbrydes i partikler i en kværn og tørres derefter. Ud over aluminium, kobber og plastik giver processen også et værdifuldt sort pulver, der indeholder vigtige råmaterialer til batterier såsom litium, nikkel, mangan og kobolt samt grafit. Adskillelsen og forarbejdningen af de enkelte stoffer sker ved hydrometallurgiske processer – vand og kemiske midler – og disse kan efterfølgende genbruges som et sekundært råmateriale til konstruktionen af katoder i nye batterier – uden tab af kvalitet sammenlignet med nye primære materialer.
”Som en konsekvens kan væsentlige komponenter i gamle battericeller bruges til at producere nyt katodemateriale,” forklarer Mark Möller, chef for Business Unit Technical & E-Mobility: ”Vi ved fra forskning, at genanvendte råmaterialer er lige så effektive som nye. I fremtiden vil vi gøre brug af genanvendte materialer i produktionen af battericeller. Efterspørgslen efter batterier og de deri benyttede råmaterialer vil stige markant i fremtiden, så hvert gram af genanvendt materiale vil være til stor gavn.”
Reduktionen af CO₂ er beregnet til cirka 1,3 ton pr 62 kWh-batteri, der bruger katoder lavet af genanvendte materialer og er produceret ved brug af grøn elektricitet. Volkswagen forventer ikke at få større volumener af brugte batterier fra elbiler tilbage før i slutningen af dette årti. Derfor er fabrikken foreløbigt indrettet til at kunne genbruge op til 3.600 batterier årligt i opstartsfasen, hvilket svarer til cirka 1.500 ton. Systemet kan i fremtiden skaleres op til at kunne håndtere store mængder, da processen løbende optimeres. Der går nogle år, før større mængder af brugte batterier returnerer, da Volkswagen garanterer minimum 70 % energiindhold i 8 år eller 160.000 km. Derfor er det forventningen, at antallet af batterier, der kommer tilbage til genanvendelse, vil stige støt i slutningen af dette årti.
Volkswagen er klar til at tage imod brugte batterier og genanvende dem i batterier til nye ID.-elbiler eller plug-in-hybrid-biler.
”Målet er at skabe en cirkulær proces, hvor op til 90 % af materialerne i batteriet bliver genbrugt i produktionen af nye batterier.”Volkswagen
Nyt liv til brugte batterier
Uanset om det gælder acceleration, opladning ved en lynopladningsstation eller skiftet mellem sommer og vinter: Disse faktorer er udfordrende for batterierne i elbiler, som skal arbejde under ekstreme betingelser. Når batterierne bliver ældre, kan det mærkes: på en kortere rækkevidde, langsommere acceleration og ladeeffekten i bilen. Efter at have være anvendt i elbiler er effekten i batterierne dog mere end tilstrækkelig til, at de kan gøres up-to-date igen og få et nyt arbejdsliv. Eller deres værdifulde råstoffer kan genindvindes og genbruges. Her kan du få alt at vide om tiltagene til genanvendelse, anvendelsesmulighederne ved et nyt liv, renovering og genbrug af batterier.
Helt elektrificerende: Litium-ion-batterier
En litium-ion-battericelle består altid af fire komponenter: anode, katode, separator og elektrolyt. Ved opladning vandrer litium-ionerne fra en katode til en anode, hvor de lagres. På den måde omdannes energien fra elnettet til kemisk energi. Ved afladning – for eksempelvis at drive elmotoren – sker der præcist det modsatte: Litium-ionerne vandrer nu fra anoden tilbage til katoden og omdanner den kemiske energi til elektrisk energi igen.
Der skal bruges fem primære råstoffer til fremstilling af litium-ion-battericeller: Til katoden er det en forbindelse af kobolt, nikkel og mangan (fordi deres struktur kan lagre litium), grafit til anoden og naturligvis litium, som er indeholdt i elektrolytten.
2 Katode
3 Separator
4 Elektrolyt
5 Oplade
6 Aflæsse