23 5 công nghệ xanh hóa pin xe điện trong tương lai mới nhất

Xe điện không có ống xả phát khí thải ra môi trường, nhưng các nguyên liệu thô sử dụng trong sản xuất xe có một lượng carbon “ẩn” tương đương, thậm chí nhiều hơn, so với động cơ đốt trong.

Pin là vấn đề lớn nhất. Bộ phận này chiếm phần lớn trọng lượng của xe điện, và chứa các kim loại quý hiếm – thường được khai thác từ những nơi nghèo nhất và nhạy cảm nhất về mặt sinh thái trên hành tinh.
Tuy nhiên, các công nghệ mới đang cải thiện tính “xanh” của pin xe điện ở các giai đoạn khác nhau trong vòng đời của sản phẩm.
Tiết kiệm nước ngầm trong khai thác lithium
Lithium, một kim loại hiếm và là thành phần chính cho đa phần các loại pin xe điện, được khai thác từ các mỏ hoặc các tầng chứa nước dưới lòng đất. Trong trường hợp thứ hai, nhà khai thác sẽ bơm một lượng lớn nước ngầm mặn lên bề mặt và sau đó làm bốc hơi toàn bộ, để lộ ra lithium.
Công ty kim loại của Pháp Eramet đang thử nghiệm một giải pháp thay thế dựa trên “màng lọc nano”, lọc nước qua các hạt khoáng tự nhiên để lấy lithium và sau đó đưa nước trở lại tầng chứa nước để tránh lãng phí nước ngầm. Công ty đã đầu tư 200 triệu euro vào công nghệ này, xây dựng một khu vực khai thác nguyên mẫu đang hoạt động ở Salta, Argentina.
Philippe Gundermann, phó chủ tịch điều hành về chiến lược và đổi mới tại Eramet, cho biết cách khai thác này đạt tỷ lệ năng suất 90%, gần gấp đôi mức trung bình của ngành. Gần đây, Công ty thông báo bắt đầu xây dựng một nhà máy lithium mới ở Argentina mà họ tuyên bố sẽ đáp ứng 15% nhu cầu lithium của châu Âu.
Một cơ sở khai thác của Eramet ở Salta, Argentina.
Mô-đun hóa thiết kế để dễ sửa chữa, thay thế
Pin xe điện, giống như các thiết bị điện tử, nhanh lỗi thời. Việc chuyển đổi sang xe điện được dự báo sẽ tạo ra 12 triệu tấn chất thải pin từ nay đến năm 2030. Aceleron, công ty khởi nghiệp ở Anh, hy vọng sẽ mô-đun hóa pin để chống lãng phí.
Các thành phần quan trọng trong pin điện – cực âm, cực dương, bộ phân tách, hệ thống làm mát, cầu chì, phần cứng lắp ráp, v.v. – tất cả đều có tuổi thọ khác nhau. Ở hầu hết các pin điện ngày nay, các bộ phận được dán hoặc hàn lại với nhau, do đó rất khó thay thế riêng lẻ linh kiện bị hỏng. Aceleron sử dụng kỹ thuật nén, thay vì keo hay đinh vít, để liên kết các thành phần, do đó dễ tháo rời pin để sửa chữa, bảo dưỡng hoặc thay thế từng bộ phận.
Đồng sáng lập Aceleron, Carlton Cummins, cho biết: “Nếu có thể sửa chữa, chúng ta sẽ kéo dài tuổi thọ của pin thêm 10 năm.”
Aceleron đã có các thỏa thuận sử dụng hệ thống pin có thể sửa chữa của họ trên xe tải và xe địa hình.
8d02241
Pin Aceleron được thiết kế để dễ dàng tháo rời, sửa chữa, bảo dưỡng hoặc thay thế.
Tái sử dụng cho mục đích lưu trữ tại chỗ
Sau một thời gian dài sử dụng, hiệu suất của pin giảm. Năng lượng pin lưu trữ được có thể không còn đủ để một ô tô điện vận hành vài trăm km, nhưng pin cũ có thể sử được dụng cho mục đích lưu trữ tại chỗ.
Connected Energy, một công ty có trụ sở tại Newcastle, sử dụng pin xe điện cũ và kết hợp chúng thành các bộ lưu trữ điện. Matthew Lumsden, Giám đốc điều hành của công ty, cho biết, bộ lưu trữ được kết nối với một hệ thống máy tính, theo dõi mức nhiệt độ và năng lượng sẵn có, cũng như quản lý tốc độ sạc và xả. Connected Energy có hàng chục bộ lưu trữ tái chế đang hoạt động tại các khu công nghiệp ở Anh và châu Âu, với kế hoạch tăng nhanh trong tương lai. Lumsden hy vọng giải pháp này sẽ trở nên phổ biến từ năm 2025, khi những người sử dụng xe điện đời đầu bắt đầu phải thay xe hoặc thay pin, để lại nhiều pin cũ.
2fe5393
Giám đốc điều hành của Connected Energy, Matthew Lumsden, và bộ lưu trữ năng lượng sử dụng pin cũ.
Tái chế sử dụng ít năng lượng
Khi mức hiệu suất pin đã giảm quá nhiều, tái chế trở thành lựa chọn khả thi nhất. Hầu hết xe điện chạy bằng pin lithium-ion, nhưng thực tế chúng mang một lượng lithium tương đối nhỏ. Umicore, công ty luyện kim có trụ sở tại Bỉ và được mệnh danh là “thợ mỏ đô thị”, đã phát triển một hệ thống tái chế tiên tiến giúp nấu chảy các thành phần cốt lõi thành hợp kim kim loại (bao gồm đồng, niken và coban) và một chất cô đặc (chứa lithium và các nguyên tố hiếm khác). Người phát ngôn của công ty, Marjolein Scheers, cho biết, quy trình của họ tận dụng chính tính dễ cháy của pin và các bộ phận hữu cơ, do đó cần sử dụng thêm tương đối ít năng lượng để đạt được nhiệt độ cần thiết cho quá trình nấu chảy.
Nhà máy của Umicore ở quận Hoboken, Antwerp, có khả năng tái chế 35.000 pin xe điện mỗi năm, và là một trong những nhà máy tái chế lớn nhất thế giới. “Tái chế pin sử dụng ít năng lượng là công nghệ cần thiết để giảm lượng khí thải carbon tổng thể của các vật liệu pin, giúp cung cấp khả năng tái chế để thúc đẩy sự chuyển dịch sang giao thông điện.”
9545315
Nhà máy tái chế của Umicore ở Antwerp.
Hộ chiếu pin
Ngoài các thông số kỹ thuật về phương tiện, người mua ô tô điện cần được tiếp cận thông chi tiết về viên pin mà họ đang chuẩn bị mua – nó được sản xuất và tái chế thế nào. Tính minh bạch giúp thúc đẩy sản xuất pin “xanh” và tái sử dụng – đây là mục tiêu của một sáng kiến đầy tham vọng của Liên minh Pin toàn cầu (GBA) với kế hoạch tung ra tấm “hộ chiếu” pin vào cuối năm sau.
“Hộ chiếu” kỹ thuật số này sẽ theo dõi các rủi ro xã hội và môi trường của pin, từ ô nhiễm hay tình trạng lạm dụng nhân quyền có thể xảy ra trong khai thác khoáng sản, đến việc sử dụng năng lượng trong sản xuất và tái chế pin. Anna Pienaar, giám đốc điều hành tại GBA, cho biết hộ chiếu tự nguyện này sẽ giúp các cơ quan quản lý và người tiêu dùng “theo dõi tác động đến môi trường và nhân quyền của pin và đưa ra những lựa chọn sáng suốt hơn”. Nhóm dẫn đầu sáng kiến bao gồm các nhà sản xuất ô tô Audi và Renault, cũng như công ty khai thác mỏ Glencore.
Nguồn:
https://www.theguardian.com/global-development/2021/nov/26/battery-power-five-innovations-for-cleaner-greener-electric-vehicles
https://www.globalbattery.org/battery-passport/