Hur hållbar är tillverkningen av elfordon?
Innehåll
I april 2020 publicerade Berkley Law Center for Law, Energy & Environment ett dokument med titeln ”Building a Sustainable Electric Vehicle Battery Supply Chain”. I denna forskning konstateras att efterfrågan på hållbara transportlösningar har ökat avsevärt och att tillverkarna i första hand ser elfordon som svaret. I och med detta vill tillsynsmyndigheterna förbättra och säkerställa hållbarheten och transparensen i leverantörskedjorna för elfordon.
I den här artikeln tittar vi på typiska leveranskedjor för elbilsbatterier, tillverkning och innovationer som har potential att skaka om marknaden, och på vilka sätt digitalisering av leveranskedjan kan bidra till att säkerställa hållbar tillverkning av elbilsbatterier.
Hur hållbara är leveranskedjorna för elbilsbatterier?
Mycket forskning har gjorts och många jämförelser har gjorts mellan koldioxidavtrycken från elfordon och fordon med förbränningsmotor (ICE). De flesta är överens om att de totala utsläppen under livscykeln – tillverkning och drift – för elfordon i genomsnitt är cirka 50 procent lägre än för förbränningsmotorfordon.
Källa: Building a sustainable electric vehicle battery supply chain: frequently asked questions
Tillverkningen av litiumjonbatterier står dock för en stor del av dessa utsläpp. Forskning har tidigare visat att koldioxidutsläppen från tillverkning av elbilar kan vara större än de som genereras vid tillverkning av förbränningsfordon. Denna skada förvärras när raffinaderier och tillverkning i försörjningskedjan är verksamma i regioner där koleldad el är normen, eller när delar transporteras långa sträckor innan de når OEM-tillverkarna.
En metod som föreslagits för att hantera denna fråga är lättvikt – vilket har varit en avgörande komponent i konstruktionen och tillverkningen av ICE-chassin i årtionden. Många av de råmaterial som behövs för fordonstillverkning är tunga. Detta innebär högre koldioxidutsläpp vid utvinning, förädling och transport under tillverkningsprocessen. År 2013 kom Volvos utveckling av lätta komponenter för energilagring som ett genombrott. Med hjälp av nanofibrer och polymerharts kunde Volvo gjuta och formpassa sina batterier runt bilens ram.
Denna innovativa diversifiering har sedan dess blivit en trend inom fordonstillverkningen. Eftersom cirka 40% av värdet i ett elfordon finns i själva batteriet, är OEM-tillverkarna ovilliga att låta detta värde gå någon annanstans. Detta leder till att tillverkarna lokaliserar sina tillverkningsprocesser. Frågan om råmaterial kvarstår dock.
Diagrammet nedan visar Teslas råvaruinköp enligt Harvard-forskare 2019.
Källa: How electric cars can become truly ‘green’, once and for all
Vilka råvaror behöver litiumjonbatterier?
Eftersom cirka 60% av koboltförsörjningen och 80% av reserverna kommer från småskalig gruvdrift i Demokratiska republiken Kongo, uppmanas fordonstillverkare att vara transparenta med de metoder och medel som används för att skaffa råmaterial. Företag som Panasonic utvecklar för närvarande koboltfria litiumjonceller. På Consumer Electronics Show 2021 presenterade Panasonic sina nyaste celler, som redan innehåller mindre än 5% kobolt. Koboltfria batterier kommer att göra det möjligt för tillverkare av elfordon att sänka kostnaden för sina fordon med upp till 30%. General Motors arbetar också, i samarbete med LG, för att minska mängden kobolt som används i deras elbilsbatterier genom att byta ut grundämnet mot aluminium.
Det finns gott om litium att utvinna, men de nuvarande priserna kommer inte att stödja de investeringar som krävs för att bryta det. Och även om det finns nickelkällor i Nordamerika, Finland och Ryssland, raffineras det mesta av världens nickel i Kina och Fjärran Östern – vilket gör det billigare för västerländska organisationer att frakta raffinerad nickel från utlandet. Med sådana pågående störningar i leverantörskedjorna inom fordonsindustrin kommer tillverkningar som arbetar med agila metoder oundvikligen att vara de första som lyckas.
Tillverkning av hållbara litiumjonbatterier
Flera framsteg i vår förmåga att återvinna komponenter till litiumjonbatterier kastar ett positivt ljus över potentialen för en verkligt cirkulär ekonomi för elfordon. Det är möjligt att vi under de kommande åren kommer att få se en livscykel med kaskadåteranvändning av litiumjonbatterier, där uttjänta elbilsbatterier kan användas som en del av ett ”smart nät” för att tillhandahålla laddning från stationära energilagringssystem.
För närvarande är det små volymer av elbilsbatterier som behöver återanvändas eller återvinnas. Men den senaste tidens snabba expansion av elfordonsmarknaden kan snart orsaka problem för återvinningsverksamheten. Här är några lärdomar som man snabbt kan dra från återvinningsindustrin för blybatterier. Blybatterier är relativt standardiserade och optimerade för demontering, men med den snabba utvecklingen inom li-ion-batteritekniken har detta blivit ett mindre problem.
Sammanfattning
Den nya verklighet som fordonstillverkarna måste förhålla sig till är att den oro bland konsumenterna som drev efterfrågan på elfordon till den topp den närmar sig idag är samma oro som kräver transparens i hela leveranskedjan. Konsumenterna håller tillverkarna ansvariga för de beslut de fattar, de processer de tillämpar och de material de använder för att tillhandahålla sina produkter och tjänster. Därför är det avgörande att planering och kommunikation i hela leveranskedjan är väl samordnade och uppdaterade. Detta är den stora fördelen med lösningar för digital tillverkning, som DELMIA, som hjälper till att föra samman människor, processer och data från hela organisationen och hela leveranskedjan.
