Hoe duurzaam is de productie van elektrische voertuigen?

In april 2020 publiceerde het Berkley Law Center for Law, Energy & Environment een artikel getiteld “Building a Sustainable Electric Vehicle Battery Supply Chain”.Dit onderzoek wijst op de aanzienlijke toename van de vraag naar duurzame transportoplossingen en erkent dat fabrikanten in de eerste plaats naar elektrische voertuigen kijken als het antwoord. Regelgevers zijn daarom op zoek naar manieren om de duurzaamheid en transparantie van de toeleveringsketens van elektrische voertuigen te verbeteren en te waarborgen.

In dit artikel kijken we naar typische toeleveringsketens voor EV-batterijen, fabrikanten en innovaties die het potentieel hebben om de markt op te schudden en de manieren waarop digitalisering van de toeleveringsketen kan helpen om duurzame productie van EV-batterijen te garanderen.

Hoe duurzaam zijn de toeleveringsketens van EV-batterijen?

Er is veel onderzoek gedaan en er zijn veel vergelijkingen gemaakt tussen de koolstofvoetafdruk van elektrische voertuigen en voertuigen met een verbrandingsmotor. De meesten zijn het erover eens dat de totale levenscyclusemissies – productie en gebruik gecombineerd – van elektrische voertuigen gemiddeld ongeveer 50% lager zijn dan die van ICE-voertuigen.

Afbeelding gecrediteerd door: Een duurzame toeleveringsketen voor batterijen voor elektrische voertuigen bouwen: veelgestelde vragen

De productie van lithium-ion batterijen is echter verantwoordelijk voor een groot deel van deze uitstoot. Onderzoek heeft zelfs aangetoond dat de CO2-uitstoot bij de productie van EV’s groter kan zijn dan de CO2-uitstoot bij de productie van ICE-voertuigen. Deze schade wordt nog verergerd wanneer raffinaderijen en fabrikanten van toeleveringsketens werken in regio’s waar elektriciteit uit steenkool de norm is, of wanneer onderdelen over lange afstanden worden vervoerd voordat ze OEM’s bereiken.

Een methode die wordt voorgesteld om dit probleem aan te pakken is lichtgewicht – al tientallen jaren een cruciaal onderdeel van het ontwerp en de productie van ICE-chassis. Veel van de grondstoffen die nodig zijn voor de productie van auto’s zijn zwaar. Dit leidt tot een hogere koolstofuitstoot tijdens de winning, de raffinage en het transport tijdens het productieproces. In 2013 zorgde Volvo’s ontwikkeling van lichtgewicht energieopslagcomponenten voor een doorbraak. Met behulp van nanovezels en polymeerhars was Volvo in staat om hun accu’s rond het frame van de auto te vormen.

Deze innovatieve diversificatie is sindsdien een trend geworden binnen autofabrikanten. Omdat ongeveer 40% van de waarde van elektrische voertuigen in de batterij zelf zit, willen OEM’s die waarde niet ergens anders naartoe laten gaan. Dit leidt ertoe dat fabrikanten hun productieprocessen lokaliseren. Het probleem van de grondstoffen blijft echter bestaan.

Het diagram hieronder toont Tesla’s grondstoffeninkoop zoals uitgezet door Harvard-onderzoekers in 2019.

Afbeelding op naam van: Hoe elektrische auto’s voor eens en altijd echt ‘groen’ kunnen worden

Welke grondstoffen hebben lithium-ionbatterijen nodig?

Aangezien ongeveer 60% van de kobaltvoorraad en 80% van de reserves afkomstig zijn van kleinschalige mijnbouw in de Democratische Republiek Congo, vragen OEM’s in de auto-industrie om transparantie over de methoden en middelen die worden gebruikt om hun grondstoffen te verkrijgen. Bedrijven zoals Panasonic ontwikkelen momenteel kobaltvrije lithium-ioncellen. Op de Consumer Electronics Show 2021 onthulde Panasonic hun nieuwste cellen, die al minder dan 5% kobalt bevatten. Kobaltvrije batterijen zullen fabrikanten van elektrische voertuigen in staat stellen om de kosten van hun voertuigen tot 30% te verlagen. General Motors werkt ook, in samenwerking met LG, aan het verlagen van de hoeveelheid kobalt in hun EV-batterijen door het element te vervangen door aluminium.

Hoewel er genoeg lithium is om te delven, zullen de huidige prijzen de investeringen die nodig zijn om het te delven niet ondersteunen. En hoewel er nikkelbronnen zijn in Noord-Amerika, Finland en Rusland, wordt het meeste nikkel ter wereld geraffineerd in China en het Verre Oosten – waardoor het voor westerse organisaties goedkoper is om geraffineerd nikkel van overzee te verschepen. Met een dergelijke ontwrichting in de toeleveringsketens van de auto-industrie zullen fabrikanten die werken met agile methodologieën onvermijdelijk als eerste slagen.

Productie van duurzame lithium-ionbatterijen

Verschillende ontwikkelingen in ons vermogen om onderdelen van lithium-ionbatterijen te recyclen, werpen een positief licht op het potentieel voor een echt circulaire economie voor elektrische voertuigen. Het is mogelijk dat we in de komende jaren een trapsgewijze levenscyclus voor hergebruik van lithium-ionbatterijen gaan zien, waarbij afgedankte EV-batterijen kunnen worden gebruikt als onderdeel van een “slim netwerk” om stationaire energieopslagsystemen op te laden.

Op dit moment zijn er weinig EV-batterijen die hergebruikt of gerecycled moeten worden. Maar de recente, snelle expansie van de markt voor elektrische voertuigen kan binnenkort problemen veroorzaken voor recyclingbedrijven. Hier zijn enkele lessen die snel geleerd kunnen worden uit de recyclingindustrie voor loodzuurbatterijen. Loodzuur accu-ontwerpen zijn relatief gestandaardiseerd en geoptimaliseerd voor demontage, maar met de snelle innovatie in de Li-ion accu-technologie is dit een secundaire zorg.

Samenvatting

De nieuwe realiteit die OEM’s in de auto-industrie onder ogen moeten zien, is dat de zorgen van de consument die de vraag naar elektrische voertuigen tot het hoogtepunt hebben gedreven, dezelfde zorgen zijn die transparantie in de hele toeleveringsketen vereisen. Consumenten houden fabrikanten verantwoordelijk voor de beslissingen die ze nemen, de processen die ze toepassen en de materialen die ze gebruiken om hun producten en diensten te leveren. Het is dus van cruciaal belang dat planning en communicatie in de hele toeleveringsketen nauw op elkaar zijn afgestemd en up-to-date zijn. Dit is het grote voordeel van oplossingen voor digitale productie, zoals DELMIA, die helpen om mensen, processen en gegevens uit uw hele organisatie en de hele toeleveringsketen samen te brengen.