Отчет ADEME об углеродном следе тяговых аккумуляторов
После вступления в силу в 2023 году европейского регламента, направленного на создание циркулярной экономики в области аккумуляторов, ADEME подготовила отчёт под названием «Углеродный след аккумуляторов электромобилей». В рамках этой работы также был разработан калькулятор для оценки углеродного следа в формате Excel; он учитывает 35 технологических, географических и методологических параметров. Оба документа можно бесплатно скачать одним кликом на сайте организации. Они дополняют мнение ADEME об электромобилях и процессе их зарядки, по которому мы недавно опубликовали первую статью.
Методология и калькулятор
С 18 февраля 2024 года постепенно вступает в силу европейское регламент UE 2023/1542, направленное на создание циркулярной экономики в секторе аккумуляторов. Данный документ учитывает все этапы жизненного цикла этих накопителей — от проектирования до утилизации отходов. В частности, предусматривается определение экологических классов аккумуляторов, используемых в электромобилях, с целью установления максимальных показателей, которые будут служить основой для разрешения на вывод на рынок различных моделей тяговых аккумуляторов.
Доклад объемом 63 страницы под названием «Углеродный след аккумуляторов электромобилей», наполненный множеством ссылок, начинается с подробного объяснения методологии расчета и проверки углеродного следа этого важнейшего элемента электромобильной мобильности.
В рамках этапов жизненного цикла включаются: добыча и переработка сырья; производство активных веществ; изготовление элементов и компонентов; сборка упаковки и её составляющих; распространение готового продукта; переработка. Также учитывается транспортировка, за исключением этапа завершения срока службы. В то же время исключаются монтаж аккумулятора на транспортное средство, его транспортировка и использование упаковки.
В следующей части отчёт кратко представлен расчётник, сопровождающий отчёт. Однако инструкция по его использованию доступна непосредственно в документе Excel, написанном на английском языке.
Пример упаковки емкостью 50 кВт·ч, произведённой в Китае
Среди интересных моментов этого отчета ADEME — точный расчет углеродного следа аккумулятора емкостью 50 кВт·ч, произведенного в Китае, используемого во Франции и перерабатываемого в Европе. Его элементы состоят из типа NMC811 с искусственным графитом. Такие элементы, содержащие по 80% никеля, 10% марганца и столько же кобальта, встречаются, например, в автомобилях Tesla Model 3 и Model Y, Peugeot e-408, Kia EV6, Hyundai Ioniq 5 и BMW iX3.
Если не учитывать переработку, объем выбросов парниковых газов для такого аккумуляторного пакета оценивается в 7 тонн, что соответствует 140 кг CO2eq на киловатт-час емкости. При учете переработки этот уровень углеродного следа снижается до 6,4 тонн. Основные факторы, влияющие на него, делятся на три категории: активные материалы (около 53 %); производство элементов с учетом затрачиваемой на это энергии и отходов; алюминий, присутствующий в элементах, модулях и пакете (менее 10 %).
Эта батарея послужит основой для анализа тех факторов, которые могут влиять на экологическое воздействие. Начнем с энергетической ёмкости. Для этого ADEME рассмотрела батареи ёмкостью 35, 50, 70, 90 и 110 кВт·ч. Затем идёт анализ химического состава, при этом сравниваются 9 моделей ёмкостью 50 кВт·ч: NMC532, NMC622, NMC811, NMC955, LFP (фосфат лития и железа), LMFP (фосфат лития, марганца и железа), NVPF на основе натрия (фторированный фосфат ванадия и натрия) и твёрдая батарея LMP (полимер с литием).
Другие факторы, влияющие на углеродный след
Затем учитывается категория транспортного средства, а также годовое количество циклов зарядки/разрядки: 60 для транспортных средств категорий M1 и N1 (легковые автомобили и минивэны с аккумулятором ёмкостью 50 кВт·ч), 20 для двухколесных транспортных средств и аналогичных моделей (категория L, аккумулятор ёмкостью 20 кВт·ч) и 250 для автобусов (категории M2, M3) и грузовиков (категории N2, N3). Для этих крупногабаритных транспортных средств емкость аккумуляторов была установлена на уровне 350 кВт·ч. Также учитывается количество лет эксплуатации для всех категорий транспортных средств.
У каждой страны есть своя собственная энергетическая структура, которая в значительной степени влияет на углеродный след производства аккумуляторов. Наш пакет емкостью 50 кВт·ч с ячейками NMC811 производится в Китае, Франции или Польше. В связи с дискуссиями о том, что Комиссия Европы принимает решения в национальном масштабе, Ademe также предоставила несколько расширенных моделей: континент Европа и рынок Европейского союза.
На поздних этапах срока службы аккумулятора уровень эквивалентных выбросов CO2 может варьироваться в зависимости от методов извлечения материалов для переработки. В отчете также рассматривались места производства батарейных пакетов, модулей и элементов с учетом наличия материалов непосредственно на месте.
Как добиться снижения углеродного следа
В результате своего исследования ADEME пришла к выводу, что «перенос производства батарейных пакетов, модулей и элементов во Францию без переноса активных материалов сам по себе недостаточен для достижения значительного снижения углеродного следа».
По мнению ADEME, то, что может изменить ситуацию, — это поиск низкоуглеродных решений для производства графита, синтеза активных катодных материалов, поиска источников различных компонентов (ниобий, кобальт, литий, алюминий) и производства элементов батарей (с низким углеродным следом). К этому добавляется снижение доли отходов.
Агентство также указывает на методологию Европейской комиссии, которая, например, приводит к тому, что одинаковый углеродный след присваивается аккумуляторному блоку независимо от его энергетической ёмкости.
Скачать отчёт и калькулятор