Ma már jóval kevesebben vitatják, hogy az autóipar jövője a villamosításban rejlik. A viták inkább arról szólnak, hogy a világ milyen gyorsan lesz képes váltani a fosszilis tüzelőanyagokról az elektromos meghajtásra. Az ütemét nemcsak az akkumulátorok kínálata, hanem azok újrahasznosítása is befolyásolja.
Míg az autóipar továbbra is nagymértékben támaszkodik a részegység beszállítókra, a következő években a legtöbb autómárka számára fontos beszerzési stratégia lesz üzleti partnerségek kialakítása az akkumulátorgyártókkal az ellátási lánc kockázatának csökkentése érdekében.
Kevesen terveznek az autóiparban az akkumulátorok házon belüli gyártásával
A 2021-es körülbelül 5%-os arányról 2027-ra már mintegy 22%-ra rúg majd a külső forrásból származó beszerzés. A házon belüli akkumulátorgyártás az autóipari szereplők körében a legkevésbé kedvelt beszerzési mód lesz.
Ugyanakkor, hogy csökkenjen a Kínától való függőség, a legtöbb kontinens saját akkumulátor-gyártásban is gondolkodik. Európa a második legnagyobb Li-ion akkumulátorgyártó a világon 126 GWh kapacitással – olvasható az S&P Global Mobility cikkében.
Öt év múlva Európa részesedése a globális kapacitás 22%-ára nő majd a jelenlegi 13%-kal szemben. A térség jelenlegi legnagyobb üzeme Wroclaw-ban található, közel 70 GWh kapacitással. A létesítmény kapacitását 2025-re 100 GWh-ra növelik.
Jelenleg a lítium-ion (Li-ion) akkumulátorok beépített kapacitása világszerte körülbelül 948 GWh. Ebből közel 274 GWh-t használtak fel az autóipar igényének a kielégítésére. A következő évek kapacitásnövelését az elektromos járműgyártás kereslete indokolja, az évente több tízmillió új elektromos jármű működtetéséhez több ezer GWh akkumulátorra lesz szükség.
A könnyű járművek Li-ion akkumulátorai iránti kereslet 2021 és 2027 között évi 40 százalékos átlagos növekedési ütemmel számolva hozzávetőlegesen 2050 GWh-ra fog nőni. Az ugyanebben az időszakban telepített akkumulátorkapacitás évi 23,5%-kal 2027-re 3371 GWh-ra nő.
A tervezett beruházásokkal Németország 2025-re a világ második legnagyobb lítium-ion akkumulátorgyártójává válik, a világ termelési kapacitásának körülbelül 11 százalékát adva.
Ekkora üzletté válhat az akkumulátorgyártás és újrahasznosítás
Ami az akkumulátorgyártásból származó üzletet jelenti, a globális akkumulátorpiac értéke 2021-ben 111,86 milliárd dollár volt. Ez az előrejelzések szerint 2030-ra eléri a 423,90 milliárd dollárt, ami közel 17 százalékos éves növekedést jelent a hátralévő időszakban.
A sokoldalú felhasználhatóság mellett az akkumulátorok piacát ma még számos bizonytalansági tényező is fékezi. Ezek közé tartoznak használattal kapcsolatos biztonsági problémák, az ingadozó nyersanyagárak, de még ennél is fontosabb lehet a környezetkímélő újrahasznosítás kérdése.
A globális akkumulátor-újrahasznosítási piac értéke 2020-ban még alig haladta meg a 11 milliárd dollárt, 2030-ra viszont már ennek a hatszorosát is elérheti, ami a következő időszakra közel 20 százalékos éves növekedési ütemet jelenthet.
Az újrahasznosításban a piac több mint a felét az ipari akkumulátorok adják köszönhetően az egyre jobban terjedő elektromos és hibrid járműveknek. Az újrahasznosítási bizniszben Európa szerepe már 2020-ban is meghatározó volt, és amit a jövőben is meg akar őrizni.
A korszerű technológia a körforgásos gazdaság egyik alapeleme
Több technológiai cég is részt vesz az elhasználódott, feleslegessé vált akkumulátorok újrahasznosításában. Európán belül a Valmet Automotive révén Finnországban nőtt ki egy erős szakértői központja az akkumulátoriparnak, amihez a Siemens-szel való hosszú távú együttműködés is hozzájárult, biztosítva a gördülékeny gyártást, fejlesztést és újrahasznosítást.
A Siemens teljes körű Digital Enterprise megoldása aktívan használja a digital twins(digitális iker) rendszerét, amely az új akkumulátor fejlesztésétől a gyártóüzemek tervezéséig egy teljesen virtuális környezetben teszi lehetővé teszi az összes folyamat és komponens szimulálását, tesztelését és optimalizálását. A potenciális problémák és hibák már a gyártás előtt azonosíthatók és kijavíthatók, és jelentősen csökkentve a valódi prototípusok számát.
A német mérnöki vállalat technológia- és alkalmazásszállítóként, a termékmenedzsment, a gyártásautomatizálás és -vezérlés, valamint a gyártáskarbantartás támogatásában működik ott közre.
Az akkumulátorok újrahasznosítását a Fortum céggel együttműködve végzik, így a Valmet akkumulátorainak 95%-a már ma újrahasznosítható. Tervben van az újrahasznosítási folyamat és az ehhez kapcsolódó együttműködés további fejlesztése is.
Referenciaüzem Bremerhavenben
Az újrahasznosításban való együttműködés egyik referenciaüzemének a németországi Bremerhavenben található Redux Recycling céget tartja a müncheni nagyvállalat. Az ottani gyárban a lítium-ion akkumulátorok újrahasznosítását végzik, a természeti erőforrásokat kímélve értékes anyagokat vonnak ki a régi akkumulátorokból.
Az akkumulátorok újrahasznosítása kétféleképpen csökkenti a gyárak környezetre gyakorolt hatását: egyrészt az általuk termelt hulladék mennyiségének a csökkentésével, másrészt az értékes erőforrások újrahasznosításával, ami ugyancsak csökkenti a természetre nehezedő nyomást.
A csúcstechnológiás bremerhaveni üzem esetében megfelelően működik a „városi bányászat” megközelítés. Az üzem jelenleg évi 20 ezer tonnányi feldolgozói kapacitással rendelkezik, az újrahasznosítási arány eléri akár a 60–70%-ot is.
Az üzem két – a hulladékmentesítés és az újrahasznosítás menedzsmentben jártas cég– a Saubermacher AG újrahasznosító és hulladékkezelő, valamint az Eggersmann Anlagenbau GmbH, együttműködésének az eredménye. Utóbbi az egyik meghatározó német gyártó az üzemépítés és a hulladékgazdálkodáshoz kapcsolódó speciális mérnöki ipar területén.
A 2016 óta a Saubermacher AG-hoz tartozó Redux Recycling szakértői a Saubermacher kutatási és fejlesztési részlegével közösen határozták meg a bremerhaveni gyár számára szükséges eljárásokat és technológiát. Az elfogadott megoldás nemcsak arról gondoskodik, hogy a lehető legtöbb értékes anyagot nyerje vissza a cellákból, hanem arról is, hogy az akkumulátorok deaktiválása során felszabaduló energiát is hasznosítsa, és azt az elektromos hálózatba táplálja.
Az üzemet úgy kellett megtervezni, hogy megszakítás nélkül működjön, és nagy hozamot érjen el az újrahasznosítható, változó összetételű anyagokból. Az Eggersmann projektcsapatának pedig néhány speciális követelményt is figyelembe kellett vennie az üzem automatizálásával kapcsolatban.
Utóbbi társaság évek óta épít a Siemens alkatrészekre az elektromos és automatizálási rendszerekben. Különösen egy olyan műszakilag igényes projektben, mint az új újrahasznosító üzem, az Eggersmann is profitált abból, hogy az alkatrészek könnyen integrálhatók az üzem általános kialakításába.
A rendszerek helyszíni működtetésének minél egyszerűbbé tétele érdekében a Redux a kezelői koncepcióhoz a SIMATIC HMI Comfort Panels és a SIMATIC WinCC Advanced megoldást választotta. Az előbbi panelek lehetővé teszik a gyártó személyzet számára az összes odaillő paraméter lehívását. A WinCC pedig optimalizálja az üzemi paraméterek átviteléhez szükséges folyamatokat, amihez testreszabott, speciális export funkcióval kibővített SCADA megoldásra is szükség volt.
A terepi eszközök és a terepen lévő különböző alkatrészek automatizálásba való integrálása ugyancsak testreszabott megoldást igényelt ennél a projektnél. A kapcsolószekrények helytakarékossága érdekében az Eggersmann közvetlenül az üzembe telepítette az IP65 védettségű SINAMICS G120D frekvenciaváltókat.
Az ott szerzett jó tapasztalatok miatt a jövőbeni projekteknél is ezt a lehetőséget fogják használni, ha kevés a helyük a kapcsolószekrényben. A kompakt SINAMICS konverterek és a működéshez szükséges SIMATIC mobil panel ugyanis rugalmasan telepíthető bárhol az üzemekben.
A Redux valós idejű rendszerdiagnosztikája segít a személyzetnek gyorsan megtalálni és kijavítani a hibákat, csökkentve a karbantartási költségeket és az állásidőt. A folyamat- és termelési adatok elemzésének és értékelésének képessége támogatja az üzem rendszereinek optimális kihasználását is.
A vállalat jelenleg azon dolgozik, hogy növelje a folyamatok hatékonyságát és hozamát, beleértve az elektromos járművekből történő lítium-ion akkumulátorok leszerelésének nagyobb automatizálását, és gazdasági szempontból vonzóbbá teheti az akkumulátor-újrahasznosítást.
