Fraunhofer FFB розробляє інструмент для переробки акумуляторів

Установа Fraunhofer FFB та RWTH Aachen розробили модель оцінки для переробки літій-іонних акумуляторів. За її допомогою можна порівнювати різні методи з точки зору їхніх витрат та викидів CO₂.

Модель також враховує регіональний склад електроенергії та рівень навантаження на об’єкти переробки.

Зображення: Fraunhofer FFB

Ця модель обчислень має допомогти компаніям з переробки, постачальникам технологій та виробникам акумуляторів економічно та екологічно оцінювати різні методи переробки на єдиній основі.

Наскільки великі економічні виклики у переробці акумуляторів, показало нещодавнє дослідження в рамках європейського дослідницького проєкту Safeloop. Згідно з ним, переробка літій-іонних акумуляторів у Європі за досліджуваних умовах наразі спричиняє в середньому втрати близько 1,90 євро на кілограм акумуляторної упаковки. Серед основних факторів, що підвищують витрати, дослідники вказали транспортування небезпечних вантажів, демонтаж та невизначеності у відновленні матеріалів.

Нова модель Fraunhofer базується на оцінці окремих процесів переробки. Адже наявні методи відрізняються не лише за рівнем енергоспоживання та коефіцієнтами відновлення. Рішення, прийняті на ранніх етапах процесу, також впливають на якість відновлених матеріалів та зусилля, необхідні на наступних етапах. Щоб відобразити ці зв’язки, інструмент розділяє всю ланцюгову структуру переробки за принципом конструкторського модулювання на окремі сфери, етапи процесу та технології. Таким чином можна, наприклад, порівнювати різні методи подрібнення та досліджувати їхній вплив на подальший процес переробки.

Модель Fraunhofer враховує місцезнаходження та рівень навантаження

Основою інструменту є база даних із інформацією про окремі етапи процесу. Користувачі можуть, зокрема, визначати швидкість обробки матеріалів та склад батарей, які підлягають переробці, та на основі цього створювати індивідуальні ланцюги процесів.

Модель відстежує потоки матеріалів протягом усього ланцюга переробки та пов’язує їх із економічними та екологічними показниками. Враховуються, наприклад, споживання енергії, викиди CO₂, операційні та інвестиційні витрати, а також дохід від відновлених сировин. У розрахунки також можуть входити витрати на утилізацію, регіональний склад електроенергії, витрати на працю та рівень завантаження обладнання.

Якщо змінюються окремі параметри, такі як пропускна здатність, ефективність розділення чи ступінь відновлення, інструмент показує вплив цих змін на наступні етапи процесу, витрати та викиди. Це дозволяє виявити особливо витратоємні чи емісійно інтенсивні сфери та дослідити різні сценарії для промислового впровадження процесу переробки акумуляторів.

„За допомогою цього інструменту ми хочемо зробити різні концепції переробки порівнянними на спільній основі, створивши таким чином надійну основу для технологічних та стратегічних рішень“, — пояснює Бенедікт Грубер, науковий співробітник Fraunhofer FFB. Цю модель можна використовувати як для оптимізації існуючих процесів переробки, так і для оцінки нових технологій.

Інструмент Modular Lifecycle Tool був розроблений у рамках консорціумного дослідження з партнерами з галузі переробки, будівництва обладнання та консалтингу. У майбутньому планується розширити систему оцінки за рахунок додавання інших хімічних складів акумуляторів, регіонально адаптованих наборів даних та регуляторних сценаріїв.