Jak zrównoważona jest produkcja pojazdów elektrycznych?

W kwietniu 2020 r. Berkley Law Center for Law, Energy & Environment opublikowało dokument zatytułowany „Building a Sustainable Electric Vehicle Battery Supply Chain”.W badaniu tym odnotowano znaczny wzrost zapotrzebowania na zrównoważone rozwiązania transportowe i uznano, że producenci szukają odpowiedzi przede wszystkim w pojazdach elektrycznych. W związku z tym organy regulacyjne dążą do poprawy i zapewnienia zrównoważonego rozwoju i przejrzystości łańcuchów dostaw pojazdów elektrycznych.

W tym artykule przyjrzymy się typowym łańcuchom dostaw akumulatorów do pojazdów elektrycznych, producentom i innowacjom, które mogą wstrząsnąć rynkiem, a także sposobom, w jakie cyfryzacja łańcucha dostaw może pomóc w zapewnieniu zrównoważonej produkcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych.

Jak zrównoważone są łańcuchy dostaw akumulatorów do pojazdów elektrycznych?

Przeprowadzono wiele badań i dokonano wielu porównań śladu węglowego pojazdów elektrycznych i pojazdów z silnikiem spalinowym (ICE). Większość z nich zgadza się, że całkowite emisje w cyklu życia pojazdów elektrycznych – łączne emisje związane z produkcją i eksploatacją – są średnio o około 50% niższe niż w przypadku pojazdów z silnikiem spalinowym.

Źródło zdjęcia: Budowanie zrównoważonego łańcucha dostaw akumulatorów do pojazdów elektrycznych: często zadawane pytania

Za znaczną część tych emisji odpowiada jednak produkcja akumulatorów litowo-jonowych. W rzeczywistości badania wykazały wcześniej, że emisje CO2 związane z produkcją pojazdów elektrycznych mogą przewyższać te generowane podczas produkcji pojazdów spalinowych. Szkody te pogarszają się, gdy rafinerie i producenci łańcucha dostaw działają w regionach, w których energia elektryczna opalana węglem jest normą, lub gdy części są wysyłane na duże odległości przed dotarciem do producentów OEM.

Jedną z metod zaproponowanych w celu rozwiązania tego problemu jest zmniejszenie masy pojazdu – co od dziesięcioleci jest kluczowym elementem projektowania i produkcji podwozi ICE. Wiele surowców niezbędnych do produkcji samochodów jest ciężkich. Oznacza to wyższą emisję dwutlenku węgla podczas wydobycia, rafinacji i transportu w trakcie procesów produkcyjnych. W 2013 r. Volvo opracowało lekkie komponenty do magazynowania energii, które okazały się przełomem. Wykorzystując nanowłókna i żywicę polimerową, Volvo było w stanie formować i dopasowywać swoje akumulatory do ramy samochodu.

Ta innowacyjna dywersyfikacja stała się trendem wśród producentów samochodów. Ponieważ około 40% wartości pojazdu elektrycznego znajduje się w samym akumulatorze, producenci OEM niechętnie przekazują tę wartość gdzie indziej. Powoduje to, że producenci lokalizują swoje procesy produkcyjne. Wciąż jednak pozostaje kwestia surowców.

Poniższy wykres przedstawia pozyskiwanie surowców przez firmę Tesla według naukowców z Harvardu w 2019 roku.

Źródło zdjęcia: Jak samochody elektryczne mogą stać się naprawdę „zielone”, raz na zawsze

Jakich surowców potrzebują akumulatory litowo-jonowe?

Ponieważ około 60% dostaw kobaltu i 80% rezerw pochodzi z wydobycia na małą skalę w Demokratycznej Republice Konga, producenci OEM z branży motoryzacyjnej są proszeni o przejrzystość metod i środków wykorzystywanych do pozyskiwania surowców. Firmy takie jak Panasonic opracowują obecnie ogniwa litowo-jonowe niezawierające kobaltu. Podczas targów Consumer Electronics Show 2021 firma Panasonic zaprezentowała swoje najnowsze ogniwa, które zawierają już mniej niż 5% kobaltu. Baterie niezawierające kobaltu umożliwią producentom pojazdów elektrycznych obniżenie kosztów ich pojazdów nawet o 30%. General Motors we współpracy z LG pracuje również nad obniżeniem ilości kobaltu wykorzystywanego w swoich akumulatorach do pojazdów elektrycznych poprzez zastąpienie tego pierwiastka aluminium.

Choć litu do wydobycia jest pod dostatkiem, obecne ceny nie są w stanie udźwignąć inwestycji niezbędnych do jego wydobycia. I chociaż istnieją źródła niklu w Ameryce Północnej, Finlandii i Rosji, większość światowego niklu jest rafinowana w Chinach i na Dalekim Wschodzie – co sprawia, że dla zachodnich organizacji tańsze jest wysyłanie rafinowanego niklu z zagranicy. W obliczu takich zakłóceń w łańcuchach dostaw w branży motoryzacyjnej, producenci działający zgodnie ze zwinnymi metodologiami nieuchronnie odniosą sukces jako pierwsi.

Zrównoważona produkcja baterii litowo-jonowych

Kilka postępów w naszej zdolności do recyklingu komponentów akumulatorów litowo-jonowych rzuca pozytywne światło na potencjał prawdziwie cyrkularnej gospodarki pojazdów elektrycznych. Możliwe, że w nadchodzących latach zaczniemy obserwować kaskadowy cykl ponownego wykorzystania akumulatorów litowo-jonowych, w którym wycofane z eksploatacji akumulatory EV mogą być wykorzystywane jako część „inteligentnej sieci” w celu zapewnienia ładowania ze stacjonarnych systemów magazynowania energii.

Obecnie ilość akumulatorów do pojazdów elektrycznych wymagających ponownego użycia lub recyklingu jest niewielka. Jednak niedawna, szybka ekspansja rynku pojazdów elektrycznych może wkrótce spowodować problemy dla operacji recyklingu. Oto kilka lekcji, które można szybko wyciągnąć z branży recyklingu akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Konstrukcje akumulatorów kwasowo-ołowiowych są względnie znormalizowane i zoptymalizowane pod kątem demontażu, ale dzięki szybkim innowacjom w technologii akumulatorów litowo-jonowych stało się to kwestią drugorzędną.

Podsumowanie

Nowa rzeczywistość, z którą muszą zmierzyć się producenci OEM z branży motoryzacyjnej, jest taka, że obawy konsumentów, które doprowadziły popyt na pojazdy elektryczne do szczytu, do którego obecnie się zbliża, są tymi samymi obawami, które wymagają przejrzystości w całym łańcuchu dostaw. Konsumenci wymagają od producentów odpowiedzialności za podejmowane decyzje, stosowane procesy i materiały wykorzystywane do dostarczania produktów i usług. Dlatego tak ważne jest, aby planowanie i komunikacja w całym łańcuchu dostaw były ściśle dopasowane i aktualne. Jest to główna zaleta cyfrowych rozwiązań produkcyjnych, takich jak DELMIA, które pomagają łączyć ludzi, procesy i dane z całej organizacji i całego łańcucha dostaw.