The N Society

Της Σοφίας Χούμα,
ειδικής συμβούλου Συστημάτων Εναλλακτικής Διαχείρισης της ReDePlan A.E.

Η ΠΡΟΩΘΗΣΗ της ηλεκτροκίνησης και η διείσδυσή της στην παγκόσμια αγορά έχουν ενεργοποιήσει τη διεθνή επιστημονική κοινότητα, καθώς και πλήθος φορέων, οργανισμών και ερευνητικών κέντρων για συνολική διαχείριση και αξιοποίηση της δυναμικής της ηλεκτροκίνησης στην κυκλική οικονομία. Για να γίνει εφικτός ο στόχος που έχει θέσει η Ευρωπαϊκή Ένωση για μείωση των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου κατά 80% έως το 2050, θα πρέπει να αναπτυχθούν νέες τεχνολογίες και να ενισχυθεί η χρήση των ηλεκτρικών οχημάτων.

ΟΜΩΣ, η ραγδαία ανάπτυξη της ηλεκτροκίνησης δημιουργεί ένα νέο απόβλητο, αυτό των συσσωρευτών ιόντων λιθίου. Η μελέτη της Re-Battery, η οποία συντάχθηκε μετά από βαθιά έρευνα στον ευρωπαϊκό χώρο και μέρος της οποίας παρουσιάστηκε στο πρόσφατο 7ο Συνέδριο του ΕΕΣΔΑ, ανέδειξε τα παρακάτω κύρια προβλήματα και προκλήσεις.

ΟΙ ΣΥΣΣΩΡΕΥΤΕΣ ιόντων λιθίου έχουν μεν πολύ μεγαλύτερο χρόνο ζωής, 7-10 χρόνια, από τους συσσωρευτές μολύβδου, αλλά όταν τα συγκεκριμένα προϊόντα φτάσουν στο τέλος του κύκλου ζωής τους προκύπτει ένα απόβλητο με δεκαπλάσιο βάρος και αυξημένη επικινδυνότητα λόγω της ευφλεκτότητας των υλικών που περιέχει (μέταλλα, ηλεκτρολύτες κ.ά.) και της όποιας αποθηκευμένης ενέργειας στα στοιχεία του. Ως εκ τούτου η διαχείριση του νέου αποβλήτου χρήζει διαφορετικής αντιμετώπισης. Παράγοντες που εξετάζονται για την ορθή διαχείριση του αποβλήτου είναι α) η χημική σύσταση του συσσωρευτή (LCO, LMO, LFP, NMC, NCA, LTO, με τις NMC να κυριαρχούν σήμερα στην αγορά), β) η γεωμετρία (geometry) ή αλλιώς σχήμα (shape) της μπαταρίας (πρισματική, κυλινδρική, τύπου φακέλου) και γ) η αξιολόγηση της κατάστασης του ηλεκτρικού συσσωρευτή αναφορικά με παραμέτρους που σχετίζονται άμεσα ή έμμεσα με την ασφάλεια.

ΣΤΟΥΣ ΚΥΡΙΟΥΣ κινδύνους κατά τη διαχείριση του αποβλήτου συσσωρευτή ιόντων λιθίου βρίσκονται η ηλεκτροπληξία (λόγω των μεγάλων τιμών ηλεκτρικού ρεύματος που μπορεί να αποδώσει η παραμένουσα ενέργεια), η έκλυση τοξικών αερίων, η εκδήλωση φωτιάς ή ακόμη και η έκρηξη λόγω υπερπιέσεων στο εσωτερικό σε συνδυασμό με την επίσης πιθανή έκλυση οξυγόνου, ως παράγωγο χημικών αντιδράσεων των οξειδίων των μετάλλων.

ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΠΑΡΑΠΑΝΩ λόγους, το εθνικό νομικό πλαίσιο προβλέπει ότι μόνο ειδικά εκπαιδευμένοι και πιστοποιημένοι τεχνίτες οχημάτων υψηλής τάσης κατηγορίας 2 μπορούν να πραγματοποιούν ελέγχους και να αξιολογούν την κατάσταση του συγκεκριμένου τύπου μπαταρίας. Σύμφωνα με την ΚΥΑ 194135/2021, πριν από την παράδοση αποβλήτου συσσωρευτή ιόντων λιθίου πρέπει να έχει προηγηθεί μια σειρά ελέγχων που ενδεικτικά αφορούν:

 πιθανή ύπαρξη σημείων φυσικής βλάβης, όπως παραμόρφωση ή αποχρωματισμοί στο περίβλημα,

 κακή χρήση του στοιχείου ή της μπαταρίας,

 επιβαρυμένη κατάσταση των χαρακτηριστικών ασφαλείας ορισμένων στοιχείων ή της μπαταρίας,

 μειωμένη αντίσταση μόνωσης μεταξύ στοιχείων και ηλεκτροδίων,

 πιθανή βλάβη ή σηματοδότηση σφάλματος στο σύστημα διαχείρισης μπαταρίας (BMS).

ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ και αποθήκευση αυτών των αποβλήτων απαιτείται η χρήση κατάλληλων και ενισχυμένων συσκευασιών που μπορούν να αποτρέψουν την εμφάνιση κινδύνων από πτώση, μηχανικές καταπονήσεις, κρούσεις, κραδασμούς κ.ά. Στις περιπτώσεις μπαταριών οι οποίες μετά τον έλεγχο έχουν κριθεί ότι βρίσκονται σε κρίσιμη κατάσταση (critically damaged) χρησιμοποιούνται συσκευασίες οι οποίες μπορούν και εξασφαλίζουν τη διατήρηση της δομής τους ακόμη κι έπειτα από εκδήλωση φωτιάς, υπερπίεσης ακόμη και έκρηξης στο εσωτερικό τους. Οι συσκευασίες αυτές λαμβάνουν πιστοποίηση βάσει των χαρακτηριστικών της χημικής σύνθεσης, της γεωμετρίας και της χωρητικότητας ενέργειας των μπαταριών με τις οποίες πραγματοποιήθηκε επιτυχής δοκιμή.

ΠΟΙΟΣ είναι όμως ο ρόλος των μπαταριών λιθίου στα πλαίσια της κυκλικής οικονομίας; Στο μεταβατικό αυτό στάδιο, η επέκταση του μοντέλου των 3R (Reduce - Reuse - Recycle) εξελίχθηκε και έκανε περισσότερο βιώσιμη τη διαχείριση αποβλήτων στο μοντέλο των 4Rs (Reduce - Reuse - Repurpose - Recycle). Η αναπροσαρμογή χρήσης των αποβλήτων των συσσωρευτών ιόντων λιθίου ως μονάδων αποθήκευσης ενέργειας σε διάφορες εφαρμογές σταθερής εγκατάστασης θα επεκτείνει τον κύκλο ζωής και θα ενισχύσει την κυκλική οικονομία.

ΠΟΙΕΣ είναι οι επιλογές/εφαρμογές για την αναπροσαρμογή χρήσης των συστοιχιών συσσωρευτών της ηλεκτροκίνησης;

 Σταθερά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, από μικρά οικιακά συστήματα έως μεγαλύτερης κλίμακας αποθήκευση ενέργειας (ακόμη και σε εμπορευματοκιβώτια), για διασύνδεση με εγκαταστάσεις παραγωγής με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

 Συστήματα για την παροχή ποικίλων υπηρεσιών δικτύου, συμπεριλαμβανομένων της απόκρισης της συχνότητας, εφεδρικής ισχύος, κάλυψης πρόσθετης ζήτησης σε ώρες αιχμής κ.ά.

 Τροφοδότηση συστήματος κίνησης άλλων οχημάτων, όπως δικύκλων και τρικύκλων, περονοφόρων, ανυψωτικών μηχανημάτων κ.ά., που εμφανίζουν απαιτήσεις χαμηλότερης απόδοσης συνολικά απ’ ό,τι τα ηλεκτρικά οχήματα των οδικών μεταφορών.

ΟΛΑ τα παραπάνω συνιστούν βάσιμες και ρεαλιστικές προτάσεις - προοπτικές για την επέκταση του κύκλου ζωής των μπαταριών της ηλεκτροκίνησης. Παράλληλα όμως διαπιστώνονται αρκετές αδυναμίες/δυσκολίες στην προώθηση τόσο της επαναχρησιμοποίησης όσο και της αναπροσαρμογής χρήσης. Ενδεικτικά παρατίθενται οι παρακάτω δυσκολίες:

 Έλλειψη κανονιστικού πλαισίου που θα διέπει αυτές τις μετατροπές. Σε διεθνές επίπεδο δεν υπάρχει κάποιος κανονισμός ή πρότυπο για την επαναχρησιμοποίηση μπαταρίας για οποιαδήποτε χρήση. Επιπλέον οι όποιοι κανονισμοί και πρότυπα συνταχθούν θα πρέπει να διασφαλίζουν την αξιοπιστία και την ανθεκτικότητα των μπαταριών κατά τη δεύτερη χρήση/ζωή.

 Μία από τις προκλήσεις είναι και η δυσκολία προσδιορισμού του δείκτη κατάστασης της υγείας της μπαταρίας, ο οποίος επηρεάζεται από πολλές παραμέτρους και διαμορφώθηκε κατά τη χρήση της πρώτης/αρχικής χρήσης.

 Υγεία και ασφάλεια: Απαιτούνται εξειδικευμένοι έλεγχοι ασφάλειας και ποιότητας για την επικύρωση ενός ελάχιστου επιπέδου ασφάλειας του επαναχρησιμοποιημένου προϊόντος.

 Αντίληψη περί μεταχειρισμένων προϊόντων: Το ενδεχόμενο πρόκλησης ζημιάς στη φήμη μιας εταιρείας κατασκευής μπαταριών καθιστά πιθανή την απόφασή της να μην επιτρέπει σε τρίτους να χρησιμοποιήσουν τα προϊόντα της σε εφαρμογές δεύτερης χρήσης.

 Η εξέλιξη της τεχνολογίας και της χημείας γύρω από τη σύνθεση των μπαταριών ενδέχεται να καταστήσει συνολικά μη αποδοτική την αναπροσαρμογή χρήσης σε θέματα κόστους, ασφάλειας και επιδόσεων.

ΤΑ ΠΕΡΙΘΩΡΙΑ συμβολής των μπαταριών ιόντων λιθίου στην κυκλική οικονομία είναι μεγάλα και το τελικό ποσοστό συνεισφοράς σε αυτή θα καθοριστεί από τη βιωσιμότητα των ενεργειών με οικονομικούς όρους, μέσα από την αποφυγή κοστοβόρων νομικών απαιτήσεων και διαδικασιών και την επίτευξη χαμηλού κόστους στην εφοδιαστική αλυσίδα και στην ανακατασκευή των μπαταριών.