Elektrisk Mobilitet

Fra gammelt til nyt - genbrug af batterier i Salzgitter

Elektrisk Mobilitet

Fra gammelt til nyt - genbrug af batterier i Salzgitter

I Salzgitter sker der noget, som aldrig er set før i Volkswagen koncernen - den første fabrik til genanvendelse af elbilsbatterier sætte i drift. Vi ser tilbage på udviklingen af denne innovative proces. 

01/29/2021

Modellerne og ID.3 og ID.4 åbner et nyt kapital for Volkswagen brandet og hele koncernen ved at tilpasse elektrisk mobilitet til masseproduktion. Elbilerne skal bruge strøm for at kunne køre, og strømmen lagres i små battericeller og moduler på størrelse med en skotøjsæske. De er hjertet i en elbiler - og de vigtigste komponenter. Men hvad sker der, når batterier når slutningen af sin livscyklus? Løsningen blev fundet i Volkswagen Group Research and Development, og den blev gjort produktionsklar i samarbejde med Volkswagen Group Components: en innovativ proces til genbrug af batterier, som Volkswagen Group Components nu anvender i et pilotprojekt på fabrikken i Salzgitter.

"Det er vores målsætning at skabe vores egen cirkulære proces, hvor vi genbruger over 90 % af hvert enkelt batteri", fortæller  Thomas  Tiedje, som er Head of Technical Planning hos Volkswagen Component. "Vi ønsker ikke overdrage processen på noget tidspunkt, men foretrækker at uddanne vores medarbejdere og dermed gøre dem klar til fremtiden." Det markante aspekt: Kun batterier, der ikke længere kan anvendes på anden vis, sendes til genbrug. Før det sker, tjekkes modulerne i batterisystemet for at se, om de stadig er i god stand og eventuelt kan få nyt liv i mobile energilagringssystemer som fx fleksible lynopladningsstationer eller opladningsrobotter. Det øger modulernes anvendelsesfase markant.

Fra forskning til udvikling: Sådan kom Volkswagen til at arbejde
med genbrug

En bilproducent, der genbruger internt? For ca. 12 år siden fik Stella Konietzko, som var i gang med at tage sin doktorgrad hos Volkswagen, en ide, som i første omgang skabte nogen forvirring. Geologen ville forske i de kilder, hvorfra der kunne udvindes metaller som litium, kobolt, stål og aluminium til bilindustrien - og hvilken rolle Volkswagen koncernen selv kunne påtage sig. Et emne, som på det tidspunkt stadig var ukendt, men alligevel så relevant, at det hurtigt blev til et stort forskningsprojekt på det tekniske universitet (TU) i Braunschweig. Sammen med 10 andre partnere udviklede TU og Volkswagen koncernen en proces til genbrug af litium-ion-batterier i perioden fra 2009 til 2011 for at teste anvendeligheden. Vinderen blev: LithoRec-processen, som nu bliver taget i anvendelse i Salzgitter.

Men i 2011 var bilindustrien stadig meget anderledes end i dag. Volkswagen mærket udleverede for første gang over fem millioner biler, Volkswagen up!03 var en stor succes, og MAN var netop blevet en del af koncernen. Der var næsten ingen elbilsbatterier, der kunne genbruges. Men alligevel fortsatte udviklingen af LithoRec-processen i Volkswagens afdeling for teknisk udvikling. "Vi startede ikke for tidligt, men lige på rette tidspunkt. Nu har vi muligheden for at starte med en proces, som er meget økonomisk og miljømæssigt bæredygtig uden at skulle haste noget igennem", forklarer Marko Gernuks, som er Head of Life Cycle Optimization hos Volkswagen. Han har været projektleder på LithoRec i årevis.

Hvordan fungerer batterigenbrug?

Indtil nu er brugte batterier for det meste blevet genbrugt ved hjælp af en pyrometallurgisk proces. De ender med andre ord ganske enkelt i en ovn. Volkswagen  Group Components anvender  først en mekanisk proces: Når et batteri kommer ind i genbrugsprocessen, bliver det først tømt for væske og adskilt. Allerede her genindvindes råmaterialer som fx aluminiumsbeklædningen, kobberledninger og plastik, som derefter sendes tilbage til produktionscyklussen. Derefter knuses batterierne grundigt i en beskyttet atmosfære, og den udsivende flydende elektrolyt forvandler dem til en fugtig masse - granulat. Dette tørres og presses gennem forskellige sier og et magnetbælte, hvorved det bliver finere og finere. Slutresultatet er et såkaldt "sort pulver", som blandt andet indeholder værdifuld grafit samt litium, mangan, kobolt og nikkel. En partnervirksomhed fra den kemiske industri deler derefter pulveret i de individuelle komponenter ved hjælp af en hydrometallurgisk proces - altså ved hjælp af vand og opløsningsmidler. Komponenterne kan derefter anvendes som sekundære råmaterialer til produktionen af katoder til nye batterier, uden at det forringer kvaliteten i forhold til nye, primære materialer.

Fremtiden er cirkulær

Med denne såkaldte closed-loop-tilgang vil Volkswagen Group Components skabe en lukket materialecyklus, som ikke kun vil reducere koncernens efterspørgsel efter primære råstoffer på lang sigt, men også kan resultere i en markant reducering af batteriernes COraftryk. "Hvis vi udelukkende producerer vores katoder med genbrugsmaterialer, vil vi spare over 1 ton C02 pr. bil", fortæller Thomas Tiedje. Det første skridt i retning af industrialiseret genbrug af batterier bidrager derfor direkte til klimabeskyttelse. På lang sigt har den professionelle bortskaffelse af batterierne og genbearbejdningen af deres værdifulde komponenter en miljømæssig og økonomisk positiv effekt. Hvis omkostningerne falder, kommer det kunderne til gavn. Det er et  andet mål med den cirkulære økonomi i fremtidens mobilitet. De næste skridt hos Volkswagen Group Components i Salzgitter er derfor: optimer, optimer, optimer. Så snart pilotfabrikken har nået sin kapacitetsgrænse, kan større fabrikker følge, så elektrisk mobilitet kan blive tilpasset til masseproduktion på trods af begrænsede mængder af råmaterialer.

Sådan fungerer en battericelle

Battericellen er den mindste komponent i et batterisystem, og den kan lagre og frigive energi. I cellen omdannes  elektrisk  energi til  kemisk energi (opladning)  - og omvendt (afladning). De vigtigste komponenter er to elektroder: anoden og katoden. De to komponenter er adskilt af en separator, som kan gennemtrænges af litium-ioner. En ledende væske - elektrolytten - omgiver begge dele. Under opladning bevæger litium-ioner sig fra katoden mod anoden og overfører elektroner til katoden. I den proces passerer de gennem separatoren og opsamler elektroner på anoden. Under afladning bevæger litium-ioner sig tilbage mod katoden, og den frigivne strøm kan bruges til strømforbrugere. På nuværende tidspunkt bruges mange af disse celler i MEB-batterisystemer. Adskillige celler er forbundet og danner et modul, og adskillige moduler  er forbundet  med hinanden og udgør et batterisystem.