Ανεξάρτητα από το τι επιφυλάσσει το μέλλον, οι τεχνολογίες επόμενης γενιάς θα απαιτούν μεγάλες ποσότητες ενεργειακών υλικών, τα οποία μερικές φορές μπορεί να είναι σπάνια και δύσκολα προσβάσιμα. Κάθε καινοτομία είναι ημιτελής χωρίς ισχυρές και ασφαλείς αλυσίδες εφοδιασμού παραγωγής που να υποστηρίζουν την ανάπτυξή τους.
Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ έχει τονίσει τη σημασία των ασφαλών και ανθεκτικών αλυσίδων εφοδιασμού για την καθοδήγηση της μετάβασης στην καθαρή ενέργεια, αναπτύσσοντας μια ολοκληρωμένη στρατηγική με την υποστήριξη της έρευνας του Εθνικού Εργαστηρίου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL). Τα μοντέλα υπολογιστών που αναπτύχθηκαν στο NREL παρέχουν λεπτομερείς καταγραφές, συγκριτική αξιολόγηση και αναλύσεις για τον εντοπισμό κενών στην εφοδιαστική αλυσίδα και τη διασφάλιση της ανθεκτικότητάς της.
Το μοντέλο αξιολόγησης πόρων μπαταριών ιόντων λιθίου (LIBRA), το οποίο βοηθά τους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα τους πολυάριθμους παράγοντες που επηρεάζουν την αλυσίδα εφοδιασμού υλικών μπαταριών ιόντων λιθίου (Li-ion), είναι ένα χρήσιμο εργαλείο. Αναπτύχθηκε στο NREL με χρηματοδότηση από το αμερικανικό Υπ.Ενέργειας και χρησιμοποιεί ισχυρή μοντελοποίηση δυναμικής συστήματος για να αναλύσει την αλυσίδα εφοδιασμού και να διερευνήσει την οικονομική βιωσιμότητα της κατασκευής, της επαναχρησιμοποίησης και της ανακύκλωσης μπαταριών Li-ion.
Κρίσιμος παράγων η εξασφάλιση υλικών
Καθώς οι κυβερνήσεις σε όλο τον κόσμο κινούνται προς τη μείωση των ετήσιων εκπομπών άνθρακα μέσω της ηλεκτροκίνησης των οχημάτων και του δικτύου, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν αναδειχθεί ως η προτιμώμενη λύση αποθήκευσης ηλεκτροχημικής ενέργειας, ιδιαίτερα για ηλεκτρικά οχήματα (EVs). Οι μπαταρίες Li-ion προσφέρουν απόδοση, πυκνότητα ενέργειας, κόστος και πλεονεκτήματα διάρκειας κύκλου. Ωστόσο, οι προσπάθειες ηλεκτροδότησης περιπλέκονται από διάφορους διασταυρούμενους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων των διαφορών στις αγορές, τις λειτουργίες και τις πολιτικές. Επιπλέον, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου ενδέχεται να περιέχουν κρίσιμα υλικά που δεν αφθονούν σε έλλειψη, όπως πχ το κοβάλτιο, με ελάχιστους φυσικούς πόρους…
Η δύναμη του LIBRA έγκειται στη δυναμική ανάλυση του συστήματος, η οποία παρακολουθεί την προμήθεια και τη ροή των υλικών και το κόστος με την πάροδο του χρόνου για την κατασκευή και την ανακύκλωση των μπαταριών λιθίου. Το εργαλείο περιλαμβάνει επίσης προηγμένους βρόχους ανάδρασης που ενημερώνουν τις υπολογισμένες αλλαγές σε όλα τα στάδια της αλυσίδας εφοδιασμού. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να παρέχει βασικές πληροφορίες σχετικά με τη διαθεσιμότητα υλικών για την κάλυψη των αυξανόμενων απαιτήσεων μπαταριών και την αξιολόγηση της ανάπτυξης των βιομηχανιών κατασκευής και ανακύκλωσης . Μπορεί επίσης να αξιολογήσει την αυξανόμενη ζήτηση για μπαταρίες Li-ion λόγω της υιοθέτησης των ηλεκτρικών οχημάτων στην αγορά, συμβάλλοντας στη μείωση των επιπτώσεων από τις παγκόσμιες πολιτικές ενέργειες στις αλυσίδες εφοδιασμού.
Επενδύσεις για τη βελτιστοποίηση της ανακύκλωσης
Οι ερευνητές έχουν τονίσει τη σημασία της ανακύκλωσης μπαταριών Li-ion ως μέρος του μέλλοντός μας για καθαρή ενέργεια. Η ανάπτυξη μιας ισχυρής βιομηχανίας ανακύκλωσης μπαταριών ιόντων λιθίου θα συμβάλει στη γεφύρωση ενός κρίσιμου χάσματος στην οικιακή πρόσβαση σε υλικά μπαταριών, ενώ θα μειώσει σημαντικά τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των ηλεκτρικών οχημάτων. Εκτιμάται πως υπάρχει ετοιμότητα το LIBRA να καθοδηγήσει την έρευνα και τις επενδύσεις για τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών ανακύκλωσης –κάτι ανάλογο θα μπορούσε να αναπτυχθεί και στην ΕΕ και αλλού.
Σε ένα πρόσφατο άρθρο του περιοδικού Resources, Conservation and Recycling, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το LIBRA για να αξιολογήσουν τον αντίκτυπο και τη σημασία της χημείας και της ταξινόμησης των μπαταριών στην αλυσίδα εφοδιασμού της ανακύκλωσης. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που διατίθενται στο εμπόριο περιλαμβάνουν μια σειρά διαφορετικών χημικών στοιχείων και τα ευρήματα δείχνουν ότι η αυτοματοποιημένη ταξινόμηση μπορεί να βοηθήσει τους ανακυκλωτές να επεξεργάζονται επιλεκτικά τις μπαταρίες με βάση το υλικό σύνθεσης . Ειδικότερα, οι ανακυκλωτές μπορούν να στοχεύσουν χημικές ουσίες υψηλής περιεκτικότητας σε κοβάλτιο για να μεγιστοποιήσουν την ανάκτηση κοβαλτίου, παρέχοντας κίνητρα για επενδύσεις στην ανακύκλωση καθιστώντας την ανακύκλωση πιο κερδοφόρα .
Επί του παρόντος, το LIBRA εξετάζει πέντε διαφορετικούς τύπους EV, ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης και μπαταρίες αποθήκευσης σταθερού δικτύου για να κατανοήσει τις διασυνδέσεις μεταξύ των κατασκευαστών μπαταριών και τις απαιτήσεις της αγοράς, συμπεριλαμβανομένων μελλοντικών εφαρμογών και εξελίξεων.
