Фраунхофер FFB разрабатывает инструмент для переработки аккумуляторов

Институт Fraunhofer FFB и университет RWTH Aachen разработали модель оценки для переработки литиево-ионных аккумуляторов. С её помощью можно сравнивать различные методы с точки зрения их стоимости и уровня выбросов CO₂.

Модель также учитывает региональный состав электроэнергии и степень загрузки установок по переработке.

Источник изображения: Fraunhofer FFB

Эта модель расчётов призвана помочь компаниям, занимающимся переработкой, поставщикам технологий и производителям аккумуляторов, экономически и экологически оценивать различные методы переработки на единой основе.

Насколько велики экономические трудности при переработке аккумуляторов, показало недавнее исследование в рамках исследовательского проекта ЕС Safeloop. Согласно ему, переработка литиево-ионных аккумуляторов в Европе при рассмотренных условиях в настоящее время приводит в среднем к потерям примерно 1,90 евро на килограмм аккумуляторной батареи. Среди основных факторов, увеличивающих затраты, исследователи выделили транспортировку опасных грузов, демонтаж и неопределённости при восстановлении материалов.

Новая модель Fraunhofer основана на оценке отдельных процессов переработки. Ведь существующие методы отличаются не только по уровню энергопотребления и коэффициентам восстановления. Решения, принимаемые на ранних этапах процесса, также влияют на качество восстановленных материалов и затраты на последующие этапы. Чтобы отразить эти взаимосвязи, инструмент разделяет всю цепочку переработки по принципу конструкторского набора на отдельные сферы, этапы процесса и технологии. Таким образом можно, например, сравнивать различные методы измельчения и изучать их влияние на дальнейший процесс переработки.

Модель Fraunhofer учитывает местоположение и уровень загрузки

Основой инструмента является база данных с информацией о отдельных этапах процесса. Пользователи могут, среди прочего, задавать объем обработки материалов и состав батарей, предназначенных для переработки, и на этой основе формировать индивидуальные цепочки процессов.

Модель отслеживает потоки материалов на протяжении всей цепочки переработки и связывает их с экономическими и экологическими показателями. Учитываются, например, расход энергии, выбросы CO₂, эксплуатационные и инвестиционные затраты, а также доходы от восстановленных сырьевых материалов. В расчеты также могут входить затраты на утилизацию, региональный состав электроэнергии, трудозатраты и уровень загрузки оборудования.

Если меняются такие параметры, как пропускная способность, эффективность разделения или степень рекуперации, инструмент показывает влияние этого на последующие этапы процесса, затраты и уровень выбросов. Это позволяет выявить особенно затрато- или выбросоемкие участки и исследовать различные сценарии внедрения процесса переработки аккумуляторов в промышленных масштабах.

«С помощью этого инструмента мы хотим сделать возможным сравнение различных концепций переработки на общей основе, тем самым создав надежную основу для технологических и стратегических решений», — объясняет Бенедикт Грубер, научный сотрудник института Fraunhofer FFB. Эту модель можно использовать как для оптимизации существующих процессов переработки, так и для оценки новых технологий.

Инструмент модульного управления жизненным циклом был разработан в рамках консорциального исследования с участием партнеров из отрасли переработки, производства оборудования и консалтинга. В будущем планируется расширить систему оценки за счёт включения дополнительных химических составов аккумуляторов, регионально адаптированных наборов данных и регуляторных сценариев.