Звіт ADEME про вуглецевий слід тягових акумуляторів

У зв’язку з набранням у 2023 році чинності європейського регламенту про створення циркулярної економіки щодо акумуляторів, ADEME підготувала звіт під назвою «Вуглецевий слід акумуляторів електромобілів». У цьому контексті також було розроблено у Excel калькулятор для моделювання цього вуглецевого сліду. Він враховує 35 технологічних, географічних та методологічних параметрів. Ці два документи можна безкоштовно завантажити одним кліком на сайті організації. Вони доповнюють звіт ADEME про електромобіль та його зарядку, щодо якого ми нещодавно опублікували першу статтю.

Методологія та калькулятор

З 18 лютого 2024 року поступово починає діяти європейський регламент UE 2023/1542, який спрямований на створення циркулярної економіки у секторі акумуляторів. Цей документ враховує всі етапи життєвого циклу цих акумуляторів — від проектування до утилізації відходів. Зокрема, йдеться про встановлення екологічних класифікацій для акумуляторів, які використовуються у електромобілях, з метою визначення максимальних значень, які будуть слугувати основою для дозволу на виведення на ринок різних моделей тягових акумуляторів.

Завдяки великій кількості посилань 63-сторінковий звіт під назвою «Вуглецевий слід акумуляторів електромобілів» починає з деталей пояснювати методологію розрахунку та перевірки вуглецевого сліду цього ключового елемента для заряджаних транспортних засобів.

До етапів життєвого циклу входять: видобуток та переробка сировини; виробництво активних речовин; виготовлення елементів та компонентів; створення пакету та його складових частин; розповсюдження всієї системи; переробка. Також враховується транспортування, за винятком кінцевого етапу життя. Натомість не враховуються монтаж акумулятора на транспортний засіб, його транспортування та використання пакету.

У наступній частині звіт коротко представляє калькулятор, який супроводжує звіт. Однак інструкція з його використання доступна безпосередньо у документі Excel, написаному англійською мовою.

Приклад пакету ємністю 50 кВт·год, виробленого в Китаї

Якщо не враховувати переробку, викиди парникових газів для такого пакета оцінюються у 7 тонн, що еквівалентно 140 кг CO2eq на кіловатт-годину ємності. З урахуванням переробки цей викид вуглецю знижується до 6,4 тонн. Основні джерела викидів поділяються на три категорії: активні матеріали (близько 53 %); виробництво елементів, включаючи енергію, що витрачається на це, та відходи; алюміній, який присутній у елементах, модулях та пакетах (менше 10 %).

Ця батарея стане основою для подальшого аналізу у звіті тих факторів, які можуть впливати на екологічний вплив. Почнемо з енергетичної ємності. Для цього ADEME розглянула батареї ємністю 35, 50, 70, 90 та 110 кВт·год. Далі йде хімічний склад, де порівнюються 9 пакетів ємністю 50 кВт·год: NMC532, NMC622, NMC811, NMC955, LFP (фосфат літію з залізом), LMFP (фосфат літію, марганцю та заліза), NVPF на основі натрію (фторований фосфат ванадію та натрію), а також тверда LMP (полімер літію та металу).

Інші фактори, що впливають на вуглецевий слід

Далі враховується категорія транспортного засобу з урахуванням річної кількості циклів зарядки/розрядки: 60 для транспортних засобів категорій M1 та N1 (приватні автомобілі та мікроавтобуси з акумулятором об’ємом 50 кВт·год), 20 для двоколісних транспортних засобів та подібних (клас L, акумулятор об’ємом 20 кВт·год) та 250 для автобусів (категорії M2, M3) та вантажівок (категорії N2, N3). Для цих вантажних транспортних засобів ємність акумуляторів встановлена на рівні 350 кВт·год. Також враховується кількість років експлуатації для всіх категорій транспортних засобів.

Кожна країна має свою власну енергетичну структуру, яка суттєво впливає на вуглецевий слід виробництва акумулятора. Наш пакет ємністю 50 кВт·год із клітинами NMC811 виробляється в Китаї, Франції чи Польщі. У зв’язку з дискусіями щодо того, чи правильно Європейська комісія орієнтується на національний масштаб, Ademe також додала кілька розширених моделей: континент Європа та ринок Європейського Союзу.

У кінцевій стадії життя акумулятора еквівалентні викиди CO2 можуть змінюватися залежно від процесів, які використовуються для збирання матеріалів для переробки. У звіті також розглядалися місця виробництва батарейних пакетів, модулів та елементів, з особливою увагою до наявності матеріалів на місці.

Щоб ефективно зменшити викиди вуглецю

У результаті свого дослідження ADEME виявила, що «переміщення місця виробництва батарейних пакетів, модулів та елементів до Франції без переміщення активних матеріалів не є достатнім для самостійного досягнення значного зниження вуглецевого сліду».

На думку ADEME, те, що може змінити ситуацію, — це пошук низьковуглецевих рішень для виробництва графіту, синтезу активних катодних матеріалів, пошуку різноманітних компонентів (нікель, кобальт, літій, алюміній) та виготовлення елементів (децарбонізована суміш). До цього додається зменшення кількості відходів.

Агентство також вказує на методологію Європейської комісії, яка, наприклад, призводить до того, що однаковий рівень викидів вуглецю присвоюється певному продукту незалежно від його енергетичної ємності.

Завантажити звіт та калькулятор