Artur Koziński: Ile żyć ma bateria?

Kilka miesięcy temu rozmawialiśmy z Arturem Kozińskim z ZPUE o zaawansowanych projektach z magazynami energii i wielokrotnie nagradzanej SPS (Smart Power Station). Dziś przyjrzymy się bardziej szczegółowo samym bateriom używanym w magazynach energii.

Jakie baterie firma ZPUE stosuje w swoich magazynach energii?

Obecnie stosujemy technologię litowo-jonową. Jest nam ją łatwiej zintegrować niż jakąkolwiek inną technologię. Widzimy też jej potencjał, ona jest cały czas rozwijana. Pracują nad nią sztaby naukowców, którzy wymyślają coraz to nowe składy chemiczne baterii litowo-jonowych. Ci naukowcy eksperymentują również dlatego, że podstawą do budowy takiego zestawu są pierwiastki ziem rzadkich. Najczęściej jest to lit, kobalt. Ich złoża nie są niewyczerpalne, więc musimy obserwować, w którym kierunku ta technologia będzie zmierzała. Nie chcielibyśmy nastawiać się jedynie na technologię, która być może w przyszłości nie będzie miała racji bytu. Może baterie dojdą to takiej fazy rozwoju, że będziemy mogli używać pierwiastków bardziej dostępnych.

Zazwyczaj jest tak, że magazyn energii powinien się zamortyzować w danej aplikacji i przynieść odpowiednie dochody bez wymiany baterii.

Jaka jest żywotność tych baterii?

Zazwyczaj jest tak, że magazyn energii powinien się zamortyzować w danej aplikacji i przynieść odpowiednie dochody bez wymiany baterii. Gdybyśmy z jakichś powodów chcieli jeszcze dłużej eksploatować ten magazyn, to istnieje sposób na rozbudowanie pojemności, żeby utrzymał parametry na takim poziomie na jakim ta aplikacja musi mieć.

Jeżeli zaprojektujemy magazyn na 10 lat, natomiast stacja będzie funkcjonowała w danej aplikacji dłużej, jeżeli na przykład mieliśmy tam 1 MWh i spadłoby to do 0,9 MWh, to możemy sobie dołożyć łańcuch bateryjny, który nie będzie związany ze starymi bateriami. Wynika to z tego, że kiedy baterie są już lekko zużyte nie można ich połączyć w taki łatwy sposób z nowymi bateriami. Dlatego stosujemy drugi łańcuch bateryjny z kolejnym urządzeniem konwertującym energię z prądu przemiennego na prąd stały.

Kolejna z metod jest taka, że w tej aplikacji wymontujemy stare i zainstalujemy nowe baterie. Wówczas ten magazyn będzie funkcjonować z oczekiwaną pojemnością kolejne lata. Baterie, których parametry spadły poniżej właściwych dla danej aplikacji wędrują tam, gdzie wymagana jest mniejsza pojemność, słabsze parametry.

Czyli takie „lekko zużyte” baterie są stosowane w innych stacjach?

Często można tak zrobić. Mamy kilka typów aplikacji, w których można zastosować magazyn energii. Są takie aplikacje, gdzie jest potrzebna bardzo duża moc, ale niewielka pojemność, bo obsługują krótkotrwałe przeciążenia. Są też takie aplikacje, gdzie jest potrzebna stosunkowo niewielka moc, ale dużo większa pojemność. Magazyn wówczas musi być dłużej dyspozycyjny.

Jeżeli specyfika pracy magazynu energii jest taka, że nie wymaga dużej częstotliwości pracy i głębokość rozładowania rzadko przekracza pięćdziesiąt procent, wówczas sprawdzą się tam ogniwa o niższych parametrach lub ogniwa, które mają tzw. second life.

Co tutaj jeszcze jest ważne? To, że istnieje kilka technologii litowo-jonowych, które się charakteryzują różnymi parametrami. Na przykład technologia NMC, która charakteryzuje się bardzo dużą gęstością energii, czyli z małej objętości i z małej masy mamy dużą pojemność.

Jest też LTO, która ma bardzo dużą gęstość mocy, natomiast ma trochę gorsze parametry, jeśli chodzi o pojemność. Ale z małej pojemności na przykład z takich 100 kWh możemy uzyskiwać nawet 1000 kW.

A co staje się z bateriami, które już nie mogą być wykorzystane w stacjach?

Wiadomo, że w bateriach zachodzą zjawiska elektrochemiczne, które powodują degradację elektrod i materiałów, z których są zbudowane ogniwa litowo-jonowe. Jeżeli są zbyt wyeksploatowane, by je wykorzystać, taka bateria podlega recyklingowi. Części, które się da odzyskać są odzyskiwane. Oczywiście, te pierwiastki ziem rzadkich, czyli lit, kobalt, nikiel, są bardzo pożądane i istnieją już firmy, które się specjalizują w odzyskiwaniu tych materiałów.

(…) znane mi są firmy w Niemczech, które specjalizują się w odzyskiwaniu materiałów z baterii i wiem, że są w stanie odzyskać nawet do 85% najbardziej kosztownych i najbardziej pożądanych na rynku wtórnym materiałów.

Kto jest odpowiedzialny za recykling takiej zniszczonej baterii?

Bateria jest własnością klienta. Natomiast, gdy klient poprosi nas, by ją zabrać, musimy ją odebrać. Stanowi o tym prawo. Jeśli wprowadzamy akumulatory na rynek, to my musimy je z rynku zdjąć. Wobec nas dostawcy akumulatorów mają taki sam obowiązek – bezkosztowo je od nas odebrać. Jeżeli dostaniemy baterie od klienta, obojętnie czy za darmo czy je odkupimy, to sprawdzamy, czy nadają się do użycia w innej aplikacji, a jeśli nie, to trafiają do recyklingu.

Czy istnieją polskie firmy zajmujące się recyklingiem baterii?

W tym momencie w Polsce nikt jeszcze nie ma doświadczenia, żeby eksploatować akumulatory litowo-jonowe w magazynie energii przez 10 czy 15 lat. Zatem nie ma w Polsce takiej wyspecjalizowanej firmy, bo nie ma na rynku baterii zużytych. Natomiast podejrzewam, że niebawem one powstaną.

Na razie znane mi są firmy w Niemczech, które specjalizują się w odzyskiwaniu materiałów z baterii i wiem, że są w stanie odzyskać nawet do 85% najbardziej kosztownych i najbardziej pożądanych na rynku wtórnym materiałów.

To bardzo dobra wiadomość. Przeszliśmy zatem cały cykl życia takiej baterii i myślę, że to dobry punkt, by zakończyć naszą rozmowę. Dziękuję bardzo.

Również bardzo dziękuję za rozmowę.

Artur Koziński: Product Manager Inteligentnej Stacji Transformatorowej z magazynem energii SPS, Kierownik w Dziale Rozwoju Nowych Technologii firmy ZPUE, z firmą związany od piętnastu lat.