China ist mit über 5,5 Millionen verkauften Elektrofahrzeugen (Stand März 2021) der weltweit größte Markt für Elektrofahrzeuge. Das ist in vielerlei Hinsicht eine gute Sache. China hat die meisten Autos der Welt und diese ersetzen schädliche Treibhausgase. Aber diese Dinge haben ihre eigenen Nachhaltigkeitsbedenken. Es bestehen Bedenken hinsichtlich Umweltschäden, die durch die Gewinnung von Elementen wie Lithium und Kobalt entstehen. Eine weitere Sorge betrifft jedoch das kommende Abfallproblem. China beginnt, die Spitze dieses Problems zu spüren.
Im Jahr 2020 wurden 200.000 Tonnen Batterien außer Betrieb genommen und es wird erwartet, dass diese Zahl bis 2025 bei 780.000 Tonnen liegt. Sehen Sie sich Chinas drohendes Problem mit der Verschwendung von Elektrofahrzeugbatterien an und was der weltweit größte Elektrofahrzeugmarkt dagegen unternimmt.
Fast ganz ChinaElektrofahrzeuge werden mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben. Ihr geringes Gewicht, ihre hohe Energiedichte und ihre lange Lebensdauer machen sie zur ersten Wahl für Elektroautos. Batterien haben drei große cKomponenten und Anode, eine Kathode und ein Elektrolyt. Von derDaher ist die Kathode die teuerste und bedeutendste. Wir unterscheiden diese Batterien weitgehend anhand ihrer Cat-Boote. NIch möchte nicht zu tief darauf eingehen, aber die meisten Elektrofahrzeugbatterien in China haben Kathoden aus Lithium-, Nickel-, Mangan- oder Kobaltoxiden, die hier als MCS bezeichnet werden. Diese Batterien werden ausgemustert, wenn ihre Kapazität etwa 80 % erreicht, was unserer Lebensdauer von etwa 8 bis 10 Jahren entspricht. Dies hängt natürlich von bestimmten Faktoren wie Ladehäufigkeit, Fahrgewohnheiten und Straßenverhältnissen ab.
Ich dachte, das würdest du gerne wissen. Mit der ersten großen Welle von ElektrofahrzeugenWenn die Batterien irgendwann in den Jahren 2010 bis 2011 auf den Markt kommen, müsste die Infrastruktur für die Sammlung und Verarbeitung dieser Batterien bis zum Ende des Jahrzehnts fertig sein. Das war die Herausforderung und der Zeitplan, mit denen sich die chinesische Regierung auseinandersetzen musste. Nach den Olympischen Spielen in Peking begann die chinesische Regierung, die Herstellung und Nutzung von Elektrofahrzeugen in der breiten Öffentlichkeit bekannt zu machen. Derzeit sind die einzigen von ihnen erlassenen Vorschriften die Sicherheitsstandards der Branche. Da viele Batteriekomponenten ziemlich giftig sind. Zu Beginn des Jahres 2010 kam es zu einer zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen und damit auch zu einem schnell wachsenden Bedarf an einer Möglichkeit, ihren Abfall zu entsorgen.
Im Jahr 2012 ging es losvernmeObwohl darin zum ersten Mal eine politische Leitlinie für die gesamte Elektrofahrzeugbranche veröffentlicht wurde, betonte die Leitlinie unter anderem die Notwendigkeitr Dinge, ein funktionierendes Recyclingsystem für Elektrofahrzeugbatterien. Im Jahr 2016 schlossen sich mehrere Ministerien zusammen, um eine einheitliche Richtung für das Abfallproblem von Elektrofahrzeugbatterien festzulegen. Die Hersteller von Elektrofahrzeugen wären für die Rückgewinnung der Batterien ihrer Autos verantwortlich. Sie müssen eigene Kundendienstnetze aufbauen oder die Sammlung von Altbatterien für Elektrofahrzeuge einem Dritten anvertrauen.
Die chinesische Regierung neigt dazu, zunächst eine Politik, einen Leitfaden oder eine Richtung festzulegen, bevor sie später spezifischere Regeln festlegt. Die Erklärung von 2016 signalisiert den Elektrofahrzeugunternehmen effektiv, dass sie in den kommenden Jahren mehr zu diesem Thema erwarten können. Daher wurde im Jahr 2018 die Weiterverfolgung des politischen Rahmens mit dem Titel „Übergangsmaßnahmen für das Management des Recyclings und die Nutzung von Energiebatterien von Fahrzeugen mit neuer Energie“ zügig veröffentlicht. Sie fragen sich, ob Sie die Bedeutung Traufe und auch Hybriden nennen. Die Durchsetzungsbehörde wäre das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie (MIIT).
Es hat zurück versprochenIm Jahr 2016 überträgt das Rahmenwerk die Verantwortung größtenteils privaten Unternehmen wie den Herstellern von Elektrofahrzeugen und Elektrofahrzeugbatterien, die sich mit diesem Problem befassen. Die Regierung wird es liebenSie sehen einige technische Aspekte des Unterfangens, werden es aber nicht selbst tun. Dieser Rahmen baut auf einer allgemeinen Regierungspolitik auf, die die Chinesen übernommen haben. Wird als erweiterte Produzentenverantwortung oder EPR bezeichnet. Das spirituelle Konzept besteht darin, die Verantwortung von den lokalen und regionalen Regierungen auf die Produzenten selbst zu verlagern.
Die chinesische Regierung hat EPR eingeführt, das meiner Meinung nach Anfang der 2000er Jahre aus der westlichen Wissenschaft hervorgegangen ist. Als Reaktion auf EU-Richtlinien bezüglich eines wachsenden Elektroschrottproblems, und es macht intuitiv Sinn, wenn die Regierung immer diejenige ist, die all diesen Elektroschrott beseitigt. Die Unternehmen, die diese Abfälle produzieren, werden nie einen Anreiz erhalten, ihre Sachen leichter recycelbar zu machen. Im Geiste der EPR müssen daher alle Hersteller von Elektrofahrzeugbatterien Batterien entwickeln, die leicht zu zerlegen sind, und ihren Kunden technische Details zum Ende ihrer Lebensdauer bieten – die EV-Marker anDie EV-Marker wiederum können entweder ihre eigenen Batteriesammel- und -recyclingnetzwerke aufbauen und betreiben oder diese an Dritte auslagern. Die Regierung wird dabei helfen, nationale Standards festzulegen, um den Prozess zu rationalisieren. Das Framework scheint auf den ersten Blick ganz nett zu sein, es gibt aber einige ganz klare Nachteile.
Nachdem wir nun die Geschichte und Richtlinien kennen, können wir uns als Nächstes mit einigen technischen Details zum Recycling von Elektrofahrzeugbatterien befassen. Ausgemusterte Batterien gelangten über zwei Kanäle in das System: von Autos, die einem Batteriewechsel unterzogen wurden, und von Autos. Am Ende ihres Lebens. Bei letzterem befindet sich die Batterie noch im Auto und wird im Rahmen der End-of-Life-Demontage entfernt. Dies ist nach wie vor ein sehr manueller Prozess, insbesondere in China. Danach folgt ein Schritt namens Vorbehandlung. Die Akkuzellen müssen aus dem Pack gezogen und geöffnet werden, was eine Herausforderung darstellt, da es kein Standard-Akkupack-Design gibt. Daher muss dies von Hand mit Spezialwerkzeugen erfolgen.
Sobald der Akku entfernt istd, was passiert next hängt vom Typ der Lithium-Ionen-Batterie im Auto ab. Beginnen wir mit der NMC-Batterie, der in China am häufigsten vorkommenden Batterie. Vier NMC-Batterierecycler wollen sich erholen. Die aktiven Kathodenmaterialien. Laut einer Wirtschaftsanalyse aus dem Jahr 2019 machen sie zwar nur 4 % des Batteriegewichts aus, machen aber über 60 % des gesamten Restwerts der Batterien aus. NMC-Recyclingtechnologien sind relativ ausgereift. Sony leistete 1999 Pionierarbeit. Es gibt zwei wichtige technologische Methoden: Pyrometallurgie und Hydrometallurgie. Beginnen wir mit der Pyrometallurgie. Pyro bedeutet Feuer. Die Batterie wird zu einer Legierung aus Eisen, Kupfer, Kobalt und Nickel geschmolzen.
Das gute Material wird dann mit hydrometallurgischen Methoden gewonnen. Pyro-Methoden brennen ab. Elektrolyte, Kunststoffe und Lithiumsalze. Es kann also nicht alles wiederhergestellt werden. Es setzt giftige Gase frei, die verarbeitet werden müssen, und ist ziemlich energieintensiv, wurde aber von der Industrie weitgehend übernommen. Hydrometallurgische Verfahren verwenden ein wässriges Lösungsmittel, um die gewünschten Materialien durch Kobalt aus der Verbindung zu trennen. Die am häufigsten verwendeten Lösungsmittel sind Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid, es gibt aber auch viele andere. Keine dieser Methoden ist ideal und es sind weitere Arbeiten erforderlich, um ihre technischen Mängel zu beheben. Lithium-Eisenphosphat-Batterien machen im Jahr 2019 etwa 30 % des chinesischen Elektrofahrzeugmarktes aus. Die Energiedichten dieser Batterien sind nicht so hoch wie die ihrer NMC-Gegenstücke, sie sind jedoch frei von Elementen wie Nickel und Kobalt. Da ist es wahrscheinlich auch sicherer.
China ist auch weltweit führender in der Wissenschaft und Kommerzialisierung von Lithiumeisenphosphat, Batterietechnologien, chinesischem Unternehmen, zeitgenössischer Ampere-Technologie. Ist einer der führenden Hersteller in diesem Bereich. Es sollte sinnvoll sein, dass die Industrie des Landes auch diese Zellen recyceln kann. Allerdings hat sich das Recycling dieser Dinge als technisch schwieriger erwiesen als erwartet. Dies liegt unter anderem daran, dass sie über einen vielfältigeren Materialmix verfügen, der zusätzliche teure Vorbehandlungsarbeiten erfordert, u. aUnd dann wirtschaftlich LithiumEisenphosphatbatterien enthalten nicht die gleichen wertvollen Metalle wie die NMC-Batterien Nickel, Kupfer oder Kobalt. Und es hat zu einem Mangel an Investitionen in dieser Nische geführt. Es gibt einige vielversprechende hydrometallurgische Experimente, mit denen bis zu 85 % des Lithiums in Form von Lithiumcarbonat ausgelaugt werden konnten.Es wird spekuliert, dass es etwa 650 US-Dollar kosten würdezu verarbeiteneine Tonne verbrauchter Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Darin sind Energie- und Materialkosten enthalten, nicht jedoch die BaukostenFabrik. Die potenzielle Rückgewinnung und der Weiterverkauf von Lithium könnten dazu beitragen, das Recycling wirtschaftlicher zu machen, aber die Entscheidung darüber ist noch unklar. Müssen diese Methoden noch im kommerziellen Maßstab umgesetzt werden? Der Rahmen von 2018 sieht zwar einiges vor, lässt aber auch ein paar Dinge zu wünschen übrig. Wie wir alle im Leben wissen, kommt nicht alles ordentlich in Ordnung. Hier fehlen ein paar Lücken, also lassen Sie uns ein wenig über einige der politischen Fragen sprechen, die noch offen sind. Das wichtigste statistische Ziel sind Freisetzungs- oder Rohstoffrückgewinnungsraten. 98 % Nickel-Kobalt, Mangan 85 % für Lithium selbst und 97 % für Seltenerdmaterialien. Theoretisch ist das alles möglich. Ich habe zum Beispiel gerade über die Rückgewinnung von 85 % oder mehr des Lithiums aus Lithium-Eisenphosphat-Batterien gesprochen. Ich habe auch erwähnt, dass es aufgrund realer Ineffizienzen und Unterschiede vor Ort schwierig sein wird, dieses theoretische Maximum zu erreichen. Denken Sie daran, dass es viele Möglichkeiten gibt, Batteriezellen herzustellen. Verpackt, verkauft und gebraucht. Es gibt bei weitem nicht die Standardisierung, die wir bei zylindrischen Batterien sehen, die in Ihrem 711 verkauft werden. Dem politischen Rahmen fehlen konkrete Subventionen und nationale Unterstützung, um dies in die Realität umzusetzen. Ein weiteres großes Problem besteht darin, dass es keine wirtschaftspolitischen Rahmenbedingungen gibtWir stellen keine Gelder bereit, um Anreize für die Sammlung gebrauchter Batterien zu schaffen. Es gibt einige Rückkauf-Pilotprogramme der Kommunen, aber nichts auf nationaler Ebene. Das könnte sich ändern, vielleicht durch eine Abgabe oder Steuer, aber derzeit müssen die Akteure des privaten Sektors es selbst finanzieren. Dies ist ein Problem, da für diese großen Hersteller von Elektrofahrzeugen kaum ein wirtschaftlicher Anreiz besteht, ihre Batterien zu sammeln und zu recyceln.
Von 2008 bis 2015 sanken die Kosten für Herstellung und Elektrofahrzeugbatterie von 1000 USD pro Kilowattstunde auf 268 USD. Dieser Trend wird sich voraussichtlich in den nächsten Jahren fortsetzen. Durch die Kostensenkung wurde der Zugang noch einfacher als je zuvor, aber gleichzeitig verringerte sich auch der Anreiz, diese Batterien zu sammeln und zu recyceln. Und da sich diese Batterien auch voneinander unterscheiden, ist es schwierig, die Sammel-, Vorbehandlungs- und Recyclingprozesse zu erweitern, sodass sich das gesamte Unterfangen als Kostenbelastung für die Hersteller erweist. Wer arbeitet ohnehin schon mit recht knappen Margen?
Ungeachtet dessen sind die Hersteller von Elektrofahrzeugen laut Gesetz die ersten, die ihre alten Altbatterien handhaben und recyceln müssen, und trotz der wirtschaftlichen Unattraktivität des gesamten Unterfangens haben sie fleißig mit großen Unternehmen zusammengearbeitet, um offizielle Kanäle für das Recycling einer Batterie einzurichten. Es sind einige große Recyclingunternehmen entstanden. Beispiele hierfür sind das Tyson-Recycling zu Zhejiang Huayou Cobalt. Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp und Marktführer GEM. Doch trotz der Existenz dieser lizenzierten Großunternehmen besteht der Großteil des chinesischen Recyclingsektors aus kleinen, nicht lizenzierten Werkstätten. Diese informellen Geschäfte verfügen nicht über die richtigen Werkzeuge oder Schulungen. Sie gehen im Grunde zuSie kaufen diese Batterien als Kathodenmaterial, verkaufen sie an den Meistbietenden weiter und werfen den Rest weg. Offensichtlich stellt dies ein enormes Sicherheits- und Umweltrisiko dar. Aufgrund dieser Umgehung von Regeln und Vorschriften können diese Autoläden den Besitzern von Elektrofahrzeugen mehr für ihre Batterien bezahlen und werden daher gegenüber offiziellen Kanälen bevorzugt. Somit ist die Lithium-Ionen-Recyclingquote in China im Jahr 2015 weiterhin recht niedrig. Sie lag bei etwa 2 %. Mittlerweile ist er im Jahr 2019 auf 10 % gestiegen. Damit schlägt er einen spitzen Stock ins Auge, aber das ist immer noch alles andere als ideal. Und der Rahmen von 2018 legt kein Ziel für die Batteriesammelquoten fest. Eine merkwürdige Auslassung. China kämpft mit diesem Problem auch an einer anderen Batteriefront, der ehrwürdigen Blei-Säure-Batterie, dieser 150 Jahre alten Technologiewird in China sehr häufig verwendet. Sie liefern den Star-Power für ihre Automobile und erfreuen sich nach wie vor großer Beliebtheit bei E-Bikes. Dies trotz neuerer Vorschriften, die den Ersatz durch Lithium-Ionen fördern. Wie auch immer, das chinesische Recycling der Blei-Säure-Batterie bleibt weit hinter den Erwartungen und Maßstäben zurück. Im Jahr 2017 wurden weniger als 30 % der 3,3 Millionen Tonnen Blei-Säure-Batterieabfälle, die in China anfallen, recycelt. Die Gründe für diesen geringen Recyclinganteil sind denen des Lithium-Ionen-Falls sehr ähnlich. Informelle Chop-Shops umgehen die Regeln und Vorschriften und können es sich daher leisten, viel mehr für Verbraucherbatterien zu bezahlen. Die Römer haben deutlich gemacht, dass Blei nicht gerade der umweltfreundlichste Stoff ist, den es gibt. Aufgrund dieser unsachgemäßen Handhabung kam es in China in den letzten Jahren zu mehreren schweren Bleivergiftungen. Daher hat die Regierung kürzlich zugesagt, gegen diese informellen Geschäfte vorzugehen, von denen es schätzungsweise über 200 im ganzen Land gibt. Ziel ist es, im Jahr 2020 einen Recyclinganteil von 40 % und im Jahr 2025 einen Wert von 70 % zu erreichen. Wenn man bedenkt, dass der Recyclinganteil von Blei-Säure-Batterien in Amerika seit mindestens 2014 bei 99 % liegt, sollte es nicht so schwierig sein.
Unter Berücksichtigung der technischen und ökologischen AspekteAngesichts der wirtschaftlichen Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Recycling von Elektrofahrzeugbatterien hat die Industrie über Möglichkeiten nachgedacht, diese Dinge besser zu nutzen, bevor sie sie ins Grab schickt. Das größte Potenzial bestünde darin, sie in Stromnetzprojekten wiederzuverwenden. Immerhin haben diese Batterien immer noch eine Kapazität von 80 % und es kann noch viele Jahre dauern, bis sie endgültig den Geist aufgeben. Die Vereinigten Staaten sind hier führend. Seit 2002 experimentiert das Unternehmen mit gebrauchten Autobatterien für stationäre Energiespeicherprojekte. Aber China hat einige interessante Demonstrationsprojekte durchgeführt. Eines der am längsten laufenden Projekte ist das Wind- und Solarenergieprojekt Zhangbei in der Provinz Hebei. Das 1,3-Milliarden-Dollar-Projekt ist das Ergebnis einer gemeinsamen Anstrengung des chinesischen Staatsunternehmens State Grid und des Batterieherstellers für Elektrofahrzeuge BYD und demonstrierte die Machbarkeit des Einsatzes von Second Life-Batterien für Elektrofahrzeuge zur Unterstützung und Verwaltung eines Stromnetzes. In den letzten Jahren sind in Peking und Jiangsu weitere Projekte zum Recycling von Elektrofahrzeugbatterien entstanden, die den Müll vernichten, und das geht weiter. Die Regierung legt großen Wert darauf, aber ich denke, dass dadurch letztendlich das Recyclingproblem, das es löst, eher verhindert wird. Denn das unvermeidliche Ende jeder Batterie ist entweder das Recycling oder die Mülldeponie. Die chinesische Regierung hat bei der Förderung der Schaffung dieses florierenden Ökosystems bewundernswerte Arbeit geleistet. Das Land ist in bestimmten Aspekten der Batterietechnologie unbestritten führend, und vor allem V-Giganten haben dort ihren Sitz. Sie haben die Chance, die Kurve der Automobilemissionen wirklich zu verändern. In gewisser Weise ist dieses Recyclingproblem also ein schönes Problem. Es ist ein Zeichen für den Erfolg Chinas. Aber das Problem ist immer noch ein Problem und die Branche hat sich mit der Einrichtung geeigneter Recyclingnetzwerke, -vorschriften und -technologien nur langsam beschäftigt.
Die chinesische Regierung kann sich an der US-Politik orientieren, um Anreize zu schaffen und angemessene Verbraucherrecyclinggewohnheiten zu ermöglichen. Und nicht nur im verarbeitenden Gewerbe, sondern auch in der Vorbehandlungs- und Recyclingtechnikindustrie müssen Subventionen gewährt werden. Andernfalls überwiegen der Energieverbrauch und die Umweltschäden, die mit dieser Batterieentsorgung verbunden sind, den Nutzen, den wir durch die Umstellung auf Elektrofahrzeuge erhalten.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.08.2023