Kuinka kestävää sähköajoneuvojen valmistus on?
Sisällysluettelo
Berkley Law Center for Law, Energy & Environment julkaisi huhtikuussa 2020 asiakirjan ”Building a Sustainable Electric Vehicle Battery Supply Chain”. Tämä tutkimus toteaa kestävien liikenneratkaisujen kysynnän huomattavan kasvun ja tunnustaa, että valmistajat etsivät ensisijaisesti sähköajoneuvoja ratkaisuna. Tämän vuoksi sääntelyviranomaiset pyrkivät parantamaan ja varmistamaan sähköajoneuvojen toimitusketjujen kestävyyttä ja läpinäkyvyyttä.
Tässä artikkelissa tarkastelemme tyypillisiä sähköajoneuvojen akkujen toimitusketjuja, valmistajia ja innovaatioita, joilla on potentiaalia mullistaa markkinoita, sekä tapoja, joilla toimitusketjun digitalisointi voi auttaa varmistamaan kestävän sähköautojen akkujen valmistuksen.
Kuinka kestäviä ovat sähköautojen akkujen toimitusketjut?
Sähkö- ja polttomoottoriajoneuvojen hiilijalanjälkiä on tutkittu paljon ja vertailtu keskenään. Useimmat ovat yhtä mieltä siitä, että sähköajoneuvojen elinkaaren aikaiset kokonaispäästöt – valmistus ja käyttö – ovat keskimäärin noin 50 prosenttia pienemmät kuin polttomoottoriajoneuvojen.
Kuvan lähde: Building a sustainable electric vehicle battery supply chain: frequently asked questions
Litiumioniakkujen valmistus aiheuttaa kuitenkin suuren osan näistä päästöistä. Itse asiassa tutkimukset ovat aiemmin osoittaneet, että sähköautojen valmistuksen hiilidioksidipäästöt voivat olla suuremmat kuin polttomoottoriajoneuvojen valmistuksen hiilidioksidipäästöt. Vahinkoa pahentaa se, että jalostamot ja toimitusketjun valmistajat toimivat alueilla, joilla hiilivoimalla tuotettu sähkö on tavallista, tai että osat kuljetetaan kaukokuljetuksina ennen kuin ne saapuvat laitevalmistajille.
Yksi ehdotettu menetelmä tämän ongelman ratkaisemiseksi on keventäminen, joka on ollut olennainen osa polttomoottorikäyttöisten ajoneuvojen alustojen suunnittelua ja valmistusta jo vuosikymmenien ajan. Monet autojen valmistuksessa tarvittavat raaka-aineet ovat raskaita. Tämä merkitsee suurempia hiilidioksidipäästöjä louhinnan, jalostuksen ja kuljetuksen aikana valmistusprosessien aikana. Vuonna 2013 Volvon kevyiden energiavarastokomponenttien kehittäminen oli läpimurto. Käyttämällä nanokuituja ja polymeerihartsia Volvo pystyi muovailemaan ja muotoilemaan akkujaan auton rungon ympärille.
Tästä innovatiivisesta monipuolistamisesta on sittemmin tullut trendi autonvalmistajien keskuudessa. Noin 40 prosenttia sähköajoneuvojen arvosta on itse akuissa, joten alkuperäiset laitevalmistajat eivät halua antaa tämän arvon mennä muualle. Tämä johtaa siihen, että valmistajat paikallistavat valmistusprosessejaan. Raaka-aineita koskeva ongelma on kuitenkin edelleen olemassa.
Alla olevassa kaaviossa on esitetty Teslan raaka-aineiden hankinta Harvardin tutkijoiden vuonna 2019 laatimassa kaaviossa.
Kuvan lähde: How electric cars can become truly ‘green’, once and for all.
Mitä raaka-aineita litiumioniakut tarvitsevat?
Noin 60 prosenttia koboltin tarjonnasta ja 80 prosenttia varannoista on peräisin Kongon demokraattisen tasavallan pienimuotoisesta kaivostoiminnasta, joten autoteollisuuden alkuperäisvalmistajilta pyydetään avoimuutta menetelmistä ja keinoista, joita käytetään raaka-aineiden hankinnassa. Panasonicin kaltaiset yritykset kehittävät parhaillaan koboltittomia litiumioniakkuja. Panasonic esitteli vuoden 2021 kuluttajaelektroniikkamessuilla uusimmat kennonsa, jotka sisältävät jo alle 5 prosenttia kobolttia. Koboltittomien akkujen ansiosta sähköautojen valmistajat voivat alentaa ajoneuvojensa kustannuksia jopa 30 prosenttia. Myös General Motors pyrkii yhteistyössä LG:n kanssa vähentämään koboltin määrää sähköautojensa akuissa vaihtamalla elementin alumiiniin.
Vaikka litiumia on paljon louhittavana, nykyiset hinnat eivät kannata sen louhimiseen tarvittavia investointeja. Ja vaikka nikkeliä löytyy Pohjois-Amerikasta, Suomesta ja Venäjältä, suurin osa maailman nikkelistä jalostetaan Kiinassa ja Kaukoidässä, mikä tekee jalostetun nikkelin kuljettamisesta ulkomailta halvemmaksi länsimaisille organisaatioille. Kun autoteollisuuden toimitusketjuissa on meneillään tällaisia häiriöitä, ketterillä menetelmillä toimivat valmistajat menestyvät väistämättä ensimmäisinä.
Kestävien litiumioniakkujen valmistus
Useat edistysaskeleet litiumioniakkujen komponenttien kierrätysmahdollisuuksissa valaisevat myönteisesti sähköautojen todellisen kiertotalouden mahdollisuuksia. On mahdollista, että lähivuosina aletaan nähdä li-ioni-akkujen asteittainen uudelleenkäytön elinkaari, jossa sähköautojen käytöstä poistettuja akkuja voidaan käyttää osana ”älykästä verkkoa” latauksen tarjoamiseksi kiinteistä energiavarastojärjestelmistä.
Tällä hetkellä uudelleenkäyttöä tai kierrätystä kaipaavia sähköautojen akkuja on vähän. Sähköajoneuvomarkkinoiden viimeaikainen, nopea laajeneminen saattaa kuitenkin pian aiheuttaa ongelmia kierrätystoiminnalle. Seuraavassa on muutamia lyijyakkujen kierrätysteollisuudesta nopeasti opittavia asioita. Lyijyakkujen mallit ovat suhteellisen standardoituja ja optimoituja purkamista varten, mutta li-ioni-akkuteknologian nopean innovoinnin myötä tämä on ollut toissijainen huolenaihe.
Yhteenveto
Uusi todellisuus, joka autoteollisuuden alkuperäisvalmistajien on kohdattava, on se, että kuluttajien huolenaiheet, jotka ajoivat sähköajoneuvojen kysynnän huipulle, ovat samoja huolenaiheita, jotka vaativat avoimuutta koko toimitusketjussa. Kuluttajat vaativat valmistajia vastuuseen päätöksistä, joita ne tekevät, prosesseista, joita ne soveltavat, ja materiaaleista, joita ne käyttävät tuotteidensa ja palveluidensa tuottamiseen. Siksi on ratkaisevan tärkeää, että suunnittelu ja viestintä koko toimitusketjussa ovat tiiviisti linjassa ja ajan tasalla. Tämä on DELMIAn kaltaisten digitaalisten valmistusratkaisujen suuri etu, sillä ne auttavat yhdistämään ihmiset, prosessit ja tiedot koko organisaatiosta ja koko toimitusketjusta.
