Raport ADEME na temat śladu węglowego baterii trakcyjnych

Po wejściu w życie w 2023 roku europejskiego rozporządzenia mającego na celu wprowadzenie gospodarki obiegu zamkniętego w zakresie baterii, ADEME przygotowało raport zatytułowany „Ślad węglowy baterii pojazdów elektrycznych”. W tym celu opracowano również w Excelu kalkulator służący do modelowania tego śladu węglowego. Kalkulator uwzględnia 35 parametrów technologicznych, geograficznych i metodologicznych. Oba te dokumenty można bezpłatnie pobrać za jednym razem z strony instytucji. Uzupełniają one opinię ADEME na temat samochodu elektrycznego i jego ładowania, dotyczącą której niedawno opublikowaliśmy pierwszy artykuł.

Metodologia i kalkulator

Od 18 lutego 2024 roku stopniowo wdrażane jest rozporządzenie unijne UE 2023/1542, które ma na celu wprowadzenie gospodarki obiegu zamkniętego w sektorze baterii. Tekst ten uwzględnia wszystkie etapy cyklu życia tych akumulatorów, począwszy od projektowania, aż po utylizację odpadów. Chodzi przede wszystkim o ustalenie klas środowiskowych dla baterii używanych w pojazdach elektrycznych, aby określić maksymalne wartości, które będą stanowić podstawę do wydawania zezwoleń na wprowadzanie na rynek różnych modeli baterii trakcyjnych.

Raport o długości 63 stron, pełen odniesień, zatytułowany „Ślad węglowy baterii w pojazdach elektrycznych”, szczegółowo wyjaśnia metodologię obliczania i weryfikacji śladu węglowego tego kluczowego elementu mobilności elektrycznej.

Do etapów cyklu życia należą: wydobywanie i rafinacja surowców; produkcja substancji aktywnych; wytwarzanie komórek i komponentów; tworzenie pakietu oraz jego elementów; dystrybucja całego zestawu; recykling. Uwzględniony jest również transport, z wyjątkiem końca życia produktu. Z kolei nie obejmuje to montażu baterii w pojeździe, transportu tego pojazdu oraz użytkowania pakietu.

W następnej części raport krótko przedstawia kalkulator towarzyszący mu. Jednak jego instrukcja obsługi jest dostępna bezpośrednio w dokumencie Excel napisanym po angielsku.

Przykład pakietu o pojemności 50 kWh wyprodukowanego w Chinach

Wśród interesujących informacji zawartych w tym raporcie ADEME znajduje się dokładny obliczenie śladu węglowego baterii (o pojemności 50 kWh), wyprodukowanej w Chinach, używanej we Francji i recyklingowanej w Europie. Jej komórki są typu NMC811 z syntetycznym grafitem. Tego rodzaju elementy, składające się z 80% niklu, 10% manganu i równie dużo kobaltu, znajdują się na przykład w modelach Tesla Model 3 i Model Y, Peugeot e-408, Kia EV6, Hyundai Ioniq 5 oraz BMW iX3.

Jeśli pominąć recykling, emisje gazów cieplarnianych dla takiego pakietu szacuje się na 7 ton, co odpowiada 140 kg CO2eq na każdą kilowatogodzinę mocy. Przy recyklingu ta ślad węglowy spada do 6,4 ton. Główne czynniki wpływające na jego wartość dzielą się na trzy kategorie: materiały aktywne (około 53 %); produkcja ogniw, włączając energię zużytą na tę czynność oraz odpady; aluminium, które występuje w ogniwach, modułach i pakietach (mniej niż 10 %).

To akumulator będzie stanowił podstawę do dalszego analizowania w raporcie czynników, które mogą wpływać na oddziaływanie środowiskowe. Zacznijmy od pojemności energetycznej. ADEME przedstawiło w tym celu akumulatory o pojemności 35, 50, 70, 90 i 110 kWh. Następnie przychodzi kolej na chemię – porównano 9 pakietów o pojemności 50 kWh: NMC532, NMC622, NMC811, NMC955, LFP (fosforan litu i żelaza), LMFP (fosforan litu, manganu i żelaza), NVPF jonów sodu (fluorowany fosforan sodu i wanadu) oraz LMP stały (polimer litu i metalu).

Inne czynniki wpływające na ślad węglowy

Następnie bierze się pod uwagę kategorię pojazdu wraz z roczną różnicą liczby cykli ładowania/rozładowywania: 60 dla pojazdów z kategorii M1 i N1 (samochody osobowe oraz furgonetki z baterią o pojemności 50 kWh), 20 dla pojazdów dwukołowych i podobnych (kategoria L, pakiet o pojemności 20 kWh) oraz 250 dla autobusów (kategorie M2, M3) i ciężarówek (kategorie N2, N3). Dla tych ciężarowych pojazdów pojemność energetyczna baterii została ustalona na 350 kWh. Uwzględnia się również liczbę lat eksploatacji we wszystkich kategoriach pojazdów.

Każdy kraj ma swój własny mix energetyczny, który w dużej mierze wpływa na ślad węglowy produkcji baterii. Nasz pakiet o pojemności 50 kWh z komórkami NMC811 jest produkowany w Chinach, we Francji lub w Polsce. W obliczu debaty dotyczącej decyzji Komisji Europejskiej o rozważaniu kwestii w skali krajowej, Ademe dodatkowo przedstawiło kilka rozszerzonych modeli: kontynent europejski oraz rynek Unii Europejskiej.

W końcowej fazie życia baterii ilość emisji ekwiwalentnego CO2 może się różnić w zależności od metod wykorzystywanych do pozyskiwania materiałów do recyklingu. Raport przyjrzał się również miejscom produkcji pakietów, modułów i komórek, z uwzględnieniem w szczególności dostępności materiałów na miejscu.

Aby skutecznie zmniejszyć emisje dwutlenku węgla

W wyniku swoich badań ADEME stwierdziło, że „przeniesienie do Francji miejsca produkcji pakietów, modułów i komórek, bez przeniesienia materiałów aktywnych, nie jest wystarczające samo w sobie, aby zapewnić znaczące zmniejszenie śladu węglowego”.

Zdaniem ADEME to, co mogłoby zmienić sytuację, znajduje się w rozwiązaniach niskowęglowych stosowanych przy produkcji grafitu, syntezie aktywnych materiałów katodowych, pozyskiwaniu różnych składników (miedzi, kobaltu, litu, aluminium) oraz wytwarzaniu ogniw (w wersji zredukowanej pod względem emisji dwutlenku węgla). Do tego dochodzi jeszcze zmniejszenie ilości odpadów.

Agencja wskazuje ponadto na metodologię Komisji Europejskiej, która sprawia między innymi, że jeden pakiet otrzymuje tę samą wartość śladu węglowego, niezależnie od jego pojemności energetycznej.

Pobierz raport i kalkulator