gutsuland (gutsuland) wrote,
gutsuland
gutsuland

Categories:

Производство литий-ионных аккумуляторов: климатическая катастрофа?

Синоним понятия «электромобиль» — чистый транспорт. Мы сегодня рассуждаем о декарбонизации транспортного сектора, подразумевая, что распространение электромобилей очистит наши города (да и сельские районы, разумеется) от вредных выбросов. Однако, как говорится, есть нюанс.

Шведский институт исследований в области окружающей среды (Swedish Environmental Research Institute) опубликовал мета-исследование, проведенное по заказу Шведского энергетического агентства и Шведского управления транспортом. Доклад «Потребление энергии и выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла литий-ионных батарей» (Life Cycle energy consumption and greenhouse gas emissions from lithium-ion batteries) обобщает существующие в мире научные исследования, посвященные анализу энергопотребления и выбросов при производстве аккумуляторов для электромобилей на основе существующих сегодня технологий.

В докладе уделяется внимание выбросам в течение каждого этапа производства батарей, в том числе: добыча полезных ископаемых, переработка материалов, сборка компонентов и аккумулятора и т.д.

Отчет структурирован по следующим основным вопросам.

a) Насколько велики энергопотребление и выбросы парниковых газов, связанные с производством литий-ионных батарей?

Авторы отмечают, что результаты оценок варьируются в зависимости от множества факторов. На основе анализа опубликованных работ они выводят объем выбросов в СО2 эквиваленте примерно равный 150-200 кг на киловатт-час емкости аккумулятора. Энергопотребление для производства аккумуляторов оценивается в 350-650 МДж/кВт*ч.

b) Насколько велики выбросы парниковых газов, связанные с различными этапами производства, включая добычу, переработку и сборку / производство?

Добыча и переработка материалов вносят сравнительно небольшой вклад в жизненный цикл батареи. Также он почти не зависит от химического состава аккумуляторов (NMC, LFP или LMO). Наибольшая часть выбросов — около 50% — возникает в процессе производства батареи (в том числе элементов). Исследователи указывают на значительные расхождения данных в разных исследованиях, когда речь идет об оценке того или иного этапа производства и отсутствие прозрачности. Если говорить о компонентах аккумулятора, электроды, по-видимому, вносят основной вклад в энергопотребление. Оценка влияния большинства других компонентов различается в зависимости от того или иного исследования, но электроника, похоже, вносит основной вклад.

c) Какие существуют различия в выбросах парниковых газов между различными производственными площадками?

Структура генерации электроэнергии в регионе, где расположено предприятие, очень сильно влияет на общий результат. Это связано с тем, что производство является значительной частью жизненного цикла, а большая часть энергии, затрачиваемой в производстве — это электричество.

В Исследовании также содержится вывод, что объем выбросов (вероятно) растет «почти линейно» с ростом размера литий-ионного аккумулятора. То есть практически нет удельного снижения выбросов при росте размеров.

Кроме того, в Докладе значительное место уделено вопросам повторного использования батарей и их переработке.

Итак, цифры выбросов парниковых газов в производстве литий-ионных аккумуляторов, приведенные шведскими специалистами, действительно очень велики. Это дало возможность некоторым журналистам говорить о том, что еще до выхода с конвейера электромобиль Тесла эмитирует столько парниковых газов, сколько автомобиль с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) выбросит за 8 лет эксплуатации.

Я не зря выделил в начале: данный доклад шведских исследователей — это мета-исследование, а не аналитика. То есть здесь собраны и статистически обобщены данные по выбросам из разных исследований, но каких-либо сравнений с выбросами в других отраслях (в том числе секторах автомобилестроения) здесь не приводятся.

Приведенное журналистское сравнение, как бы дополняющее выводы доклада, совсем неудачно, поскольку сопоставляет выбросы не в течение всего жизненного цикла разных типов транспортных средств, а одну часть жизненного цикла электромобилей (производство литий-ионных аккумуляторов) с другой частью жизненного цикла автомобилей ДВС (эксплуатация).

Однако, производство автомобилей с ДВС также связано с выбросами. В автомобиле ДВС в три раза больше компонентов, чем в электромобиле. Их также надо произвести, затратив энергию.

Да, хорошо известно, что на сегодняшний день выбросы в процессе производства электромобилей выше, чем в традиционном автомобилестроении — именно в связи с высоким объемом эмиссии парниковых газов при производстве аккумуляторов. Например, в работе американского Союза обеспокоенных ученых (Union of Concerned Scientists — UCS) «Чистые автомобили от колыбели до могилы» сравнивается как раз полный жизненный цикл машин. По оценке UCS, выбросы при производстве малого электромобиля с 84-мильным пробегом на 15% выше, чем при создании «эквивалентного» автомобиля с ДВС. Если брать крупный электромобиль с большим блоком аккумуляторов и пробегом на одной зарядке в 250 миль, разница составит уже 68%. При этом, как отмечает UCS, в процессе эксплуатации эта разница быстро компенсируется. Для малого электромобиля чуть ли не за шесть месяцев.

Более того, исследование UCS текущего года, основанное на обновленных официальных данных о выбросах в энергетике США, показывает, что электромобиль стал (с точки зрения его жизненного цикла) еще чище.

Здесь мы подошли к развязке, к ключевому моменту. Посмотрите на следующую таблицу.

выбросы при производстве аккумуляторов

В Швеции (а мы начали разговор со шведского исследования, из которого взята это таблица) удельные выбросы парниковых газов при производстве аккумуляторов практически отсутствуют. Здесь почти вся электроэнергия производится ГЭС и АЭС. В странах же, которые опираются на угольную энергетику – Китае, Индии, Польше — удельные выбросы в десятки раз выше.

Поскольку значительная часть литий-ионных батарей производится в Юго-восточной Азии, среднемировая картина может выглядеть, действительно, хуже, чем в США, на чьих данных строит свои исследования UCS.

Также хотелось бы обратить внимание на необходимость учета каждой производственной площадки в отдельности, поскольку средняя по той или иной стране структура генерации может дать лишь грубо-предварительную оценку выбросов. Например, если гигафабрика Тесла будет действительно работать исключительно на солнечной энергии, как обещалось, то и удельные выбросы при производстве аккумуляторов будут крайне низки.

Вывод из всего этого хорошо известен и даже банален. Развитие электротранспорта должно идти рука об руку с развитием возобновляемой энергетики, что, собственно, сегодня и происходит. Очищение структуры генерации неизбежно ведет к снижению углеродного следа производства чего бы то ни было, в том числе и литий-ионных аккумуляторов.

Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments