Iako je najvažnija uloga baterije njena upotreba u elektrifikovanom vozilu, u njenom „životu“ zapravo postoje četiri ciklusa: njen razvoj, korišćenje u vozilu, „drugi život baterije“ i recikliranje.

Stvaranje baterijske ćelije

Ovde se stvara budućnost. Vlada potpuna tišina koju remeti samo šum laboratorijskih mašina. Dvesta naučnika i stručnjaka, posebno hemičara i procesnih inženjera, u plavim zaštitnim odelima, jedine su tačke u boji u inače besprekornom, ultramodernom radnom prostoru - Centru za kompetentnost baterijskih ćelija BMW Grupe koji se nalazi u severnom delu Minhena. Na 12.000 kvadratnih metara, stvara se tehnologija baterijske ćelije budućnosti. Tehnologija baterijske ćelije i proizvodni procesi dodatno su optimizovani u ultramodernim laboratorijama i istraživačkim prostorijama. BMW Grupa želi tačno da razume šta se dešava u baterijskoj ćeliji, kako izgleda hemijski sastav i dizajn ćelije, i kako se ona može proizvoditi u velikim serijama.

Hemiju ćelija čini kombinacija materijala litijum-jonske baterije i katode, anode, separatora i elektrolita. Nisu važne samo tačne količine, već i način na koji se oni spajaju i prerađuju. Sastav najvažnijih sirovina, energija i gustina snage, bezbednost, vek trajanja itd. – sve se to proučava u Centru za kompetentnost baterijske ćelije. Ovo omogućava laboratoriji da produbi postojeće znanje, prati različite trendove za buduće baterijske ćelije, i pomaže u oblikovanju samog razvoja. Istovremeno, BMW Grupa može da utvrdi koji formati baterijske ćelije sa kojim materijalima treba da budu kupljeni od dobavljača, i pod kojim uslovima. BMW Grupa pridaje posebnu važnost održivoj upotrebi ovih komponenti.

Smanjenje emisija CO2

„Kao lideri u održivosti, imamo pristup koji nosi veliku težinu kod naših dobavljača – i tako možemo da koristimo tu reputaciju. Sada imamo ugovorni sporazum sa našim proizvođačima baterija po kojem oni koriste samo zelenu energiju za proizvodnju naših baterija pete generacije. Kasnije ove godine, lansiraćemo ovu tehnologiju sa vozilom BMW iX3 i onda je primeniti na čitavu liniju proizvoda – uključujući BMW iNEXT i BMW i4 sledeće godine. Kako njihov broj raste, upotreba zelene energije uštedeće deset miliona tona CO2 tokom sledeće decenije. Poređenja radi, to je otprilike količina CO2 koju grad sa preko milion stanovnika, poput Minhena, emituje svake godine“, objašnjava Oliver Zipse, predsednik upravnog odbora BMW AG. Ovim Centar za kompetentnost baterijske ćelije stvara prototip baterije koja optimalno ispunjava zahteve za BMW vozila danas i ubuduće.

Proizvodnja: najvažnije sirovine

U svojoj kućnoj laboratoriji, BMW Grupa istražuje sastav i razmere aktivnih materijala u baterijskoj ćeliji. Katoda, negativni pol, sada se sastoji od litijum-nikl-mangan-kobaltnog oksida. Grafit se prerađuje za anodu, pozitivan pol. U ekstrakciji sirovina – pogotovo u kopanju rude ključnih materijala kao što su litijum i kobalt – pridržavanje ekoloških standarda i ljudskih prava vrhunski je prioritet za BMW Grupu. Za kompaniju, etički odgovorna ekstrakcija i prerada sirovina započinje na samom početku lanca vrednosti, u rudnicima sirovina. Zbog toga je BMW Grupa restrukturirala svoje lance snabdevanja za nastupajuću petu generaciju baterija i kupovaće litijum i kobalt direktno – bez posrednika – počevši od 2020. nadalje, i činiti sirovine dostupnim za proizvođače njenih baterija. Ubuduće, BMW će kobalt kupovati direktno od rudnika u Australiji i Maroku; izvor litijuma će takođe biti Australija. To će obezbediti transparentnost od 100% u pogledu porekla te dve važne sirovine. Pored toga, BMW Grupa, zajedno sa BASF SE, Samsung SDI i Samsung Electronics, lansirala je pilot projekt „Kobalt za razvoj“, inicijativom više industrija u Demokratskoj Republici Kongo. Njen cilj je da se poboljšaju uslovi rada za ljude u odabranom rudniku kobalta u mikrorudarenju. Kompanije učesnice angažovale su Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GmbH (Nemačko društvo za međunarodnu saradnju) da u periodu od tri godine testira poboljšanje uslova života i rada u rudniku kobalta i okolnim zajednicama. Ako projekat bude uspešan, takav pristup se može dugoročno preneti na druge male, neindustrijske rudnike.

Život baterije u vozilu

Sada počinje ključna faza u životu baterije – njena upotreba u vozilu. Do 2023, BMW Grupa planira da proširi svoj raspon modela na 25 elektrifiikovanih vozila, među kojima će više od polovine biti potpuno električna. Optimizacija baterijskih ćelija je prioritet. Međutim, nije važna veličina, već tehnologija – ili bolje rečeno, efikasnost. Nova električna vozila već uspevaju da pređu do 600 kilometara jednim punjenjem baterije, i taj trend raste. Vek trajanja jedne baterije uglavnom zavisi od toga kako je vozač koristi: brzo punjenje, na primer, postavlja veće zahteve pred baterije od konvencionalnog punjenja. Spoljna temperatura, broj ciklusa, dubina pražnjenja i starost baterije – bez obzira na upotrebu – takođe su faktori koji utiču na život baterije. Očekivanja za život BMW baterije već su prevaziđena. Iz tog razloga, BMW Grupa je odlučila da produži maksimalnu kilometražu u Evropi povezanu sa osmogodišnjom garancijom za bateriju u vozilu BMW i3 sa 100.000 kilometara na 160.000 kilometara. Ako je baterija u vozilu došla do kraja svog korisnog veka posle mnogo godina, međutim, tu još nije kraj. Ali gde smestiti baterije iz električnih vozila ako one više ne ispunjavaju zahteve vožnje, ali i dalje imaju energetsku sadržinu od 70 do 80 procenata?

Preporod: baterije koje žive drugi život

Kontejner dugačak 26 i širok oko 6 metara u hamburškoj luci dokazuje da o stvarima ne treba suditi po njihovom izgledu. Čak 2.600 baterijskih modula dobilo je „drugi život“ posle njihovog korišćenja u električnim BMW vozilima. Baterijske ćelije su pronašle novu svrhu kao stacionarno skladište energije. Koncentrisana energija tih ćelija dostupna je za nekoliko sekundi i održava stabilnost energetske mreže. Ali šta to tačno znači? U svako doba dana, ista količina elektriciteta ubacuje se u energetski sistem po potrebi svih potrošača – predviđanje se vrši svakih 15 minuta. Zatim se utvrđuje koje elektrane mogu da ispune taj zahtev. U većini zemalja, udeo struje iz vetra i solarne energije ima „prednost“. Međutim, taj elektricitet zavisi od vremenskih uslova, pa stoga nije stopostotno predvidiv. „Tu na scenu stupaju baterijski skladišni sistemi kao što je onaj koji se koristi u ’Drugom životu’“, objašnjava Danijel Huštat, projektni menadžer u firmi za proizvodnju energije Vattenfall odgovoran za razvoj tehnologije. „Oni su tamo da bi precizno balansirali te fluktuacije i garantovali ravnotežu između ponude i potražnje. Ako elektriciteta ima previše u mreži usled fluktuacija u proizvodnji ili potražnji, u baterijama se skladišti višak. Ako elektriciteta nema, baterije ga daju za nekoliko sekundi.“ Potrebno je oko 10 godina da se energetska sadržina baterijske ćelije u Drugom životu potpuno iscrpi i da one budu reciklirane. Skladišna farma u pogonu BMW Grupe u Lajpcigu takođe dokazuje da oko 700 BMW i3 baterija i dalje može dobro da se iskoristi posle njihove upotrebe u vozilima. Kao tampon-skladište za obnovljive energije, one pomažu i u skladištenju elektriciteta i smanjenju energetskih troškova za održivu proizvodnju.

Reciklaža: kraj ili početak?

Halu ispunjava zaglušujuća buka. Tri radnika otvaraju baterijske module svojim mašinama kako bi prodrli do ekstremno vrednih slojeva u kojima se nalaze sirovine. Potom se aluminijumska školjka, materijal za elektrode i separatorska folija mrve u najmanje moguće komade u specijalnoj mašini. Tu mašinu pokreće struja iz baterije i ona može da smrvi do 500 kg materijala na sat.

Hemijska kompanija Duesenfeld na severozapadu Nemačke je jedna od kompanija, zajedno sa firmama Northvolt i Umicore, na primer, koja može gotovo potpuno da reciklira litijum-jonske baterije korišćene u električnim vozilima BMW Grupe. Različiti procesi se koriste za tu svrhu. Pored mrvljenja, baterijske ćelije mogu se isto tako zagrevati u peći do veoma visokih temperatura u pirometalurškom procesu, tako da metal koji sadrže može da se istopi i razdvoji. Električna mobilnost je održiva samo ako se baterije recikliraju. Ciklus materijala se zatvara na najbolji mogući način iscrpnom reciklažom sirovina. To nas vraća mestu na kojem baterije nastaju: u Centru za kompetentnost baterijskih ćelija BMW Grupe već razmišljaju o održivoj ponovnoj upotrebi sirovina posle procesa recikliranja u razvoju baterijske ćelije. Životni ciklus se zatvara.

Izvor: bmw.rs