Раз в пять лет положено менять

Что делать с использованными аккумуляторами?

ТЕХНОЛОГИИ

С момента продажи в 1991 году первой литий–ионной батареи на мировом рынке прошло 34 года, и теперь без них невозможно представить жизнь современного человека, они используются везде: в бытовых приборах, на транспорте. Поступательный рост транспортных средств с электрической тягой ведет к тому, что применение аккумуляторов вырастет на порядок.
По экспертным оценкам, в течение ближайших 10 лет, с 2024 по 2034 год, в результате роста продаж электромобилей объем образования отходов литий–ионных аккумуляторных батарей (ЛИАБ) увеличится в 273 раза и может составить до 164 тыс. тонн в год. Поэтому на первый план выходит проблема их утилизации, вторичного использования и переработки.
Об этом шла речь в Общественной палате РФ на конференции «Электромобильность 2.0: экономика и технологии будущего для второй жизни батарей».
Организаторами мероприятия выступили комиссия ОП РФ по территориальному развитию, городской среде и инфраструктуре совместно с Ассоциацией развития технологий систем накопления электроэнергии (АРТСНЭ).
В обсуждении приняли участие представители государственной и региональной власти, общественных организаций и промышленных предприятий.
По мнению члена комиссии ОП РФ по территориальному развитию, городской среде и инфраструктуре Сергея Бородина, независимо от того, будет это утилизация, вторичное использование или переработка, необходима поддержка государства – как законодательная, так и финансовая.
Представитель департамента машиностроения для топливно–энергетического комплекса Минпромторга России Федор Каменев отметил, что далеко не всегда при разработке нормативных актов и других инструментов, регулирующих деятельность по утилизации батарей и обращению отходов, учитываются интересы российских производителей систем накопления энергии (СНЭ).
В рамках Федерального проекта «Новые технологии и производства литий–ионных и постлитиевых систем накопления электроэнергии», входящего в состав нацпроекта «Новые атомные и энергетические технологии», Минпромторг России оказывает поддержку разработкам новых продуктов литиевых и постлитиевых систем, способствует развитию и созданию новых производств.
По словам директора по технологическому развитию ГК «Росатом» Андрея Шевченко, корпорация разрабатывает системы накопления электроэнергии не только для мобильных средств передвижения, но и для стационарных объектов и сосредоточила в своих руках все элементы цепочки – от добычи лития до утилизации батарей.
Росатом заканчивает строительство двух гигафабрик по производству тяговых батарей. В 2025 году в опытно–экспериментальную эксплуатацию войдет фабрика «Неман» в Калининградской области, в 2026 году будет построена фабрика «Красная Пахра» в Новой Москве. Каждая фабрика мощностью 4 ГВт.ч в год обеспечит потребности отечественных производителей электротранспорта в тяговых литий–ионных батареях, а электросетевой комплекс – в стационарных системах накопления энергии.
Начиная с 2026 года в связи с отк-
рытием гигафабрик ГК «Росатом»
в РФ резко вырастут объемы собственного производства ЛИАБ и ЛИА. Батареи будут широко применяться на транспорте, особенно в Москве, которая активно развивает общественный пассажирский электротранспорт, в ближайших планах – оснащенные аккумуляторами автомобили каршеринга и «умные» остановки общественного транспорта.
В Дзержинске будет построен центр по переработке аккумуляторов для электротранспорта. Конечным этапом переработки станет получение алюминия, меди, магнитной фракции, литий–содержащего концентрата, никель–кобальтового и никель–железного сплавов.
ФГУП «Федеральный экологический оператор», входящее в ГК «Росатом», определено федеральным оператором по обращению с отходами I и II классов опасности (ОПВК) на территории РФ. Данная работа осуществляется в рамках ФП «Инфраструктура для обращения с отходами I–II классов опасности» в составе национального проекта «Экология». Цель – создать комплексную безопасную систему управления всей цепочкой от образования отходов I и II классов опасности до переработки их во вторичную продукцию.
Как проинформировала заместитель генерального директора по регулированию сферы обращения с ОПВК ФГУП «ФЭО» Наталья Кривенко, в 2021 году была введена первая в стране цифровая платформа – федеральная государственная информационная система учета и контроля за обращением с отходами I и II классов опасности (ФГИС ОПВК). Функционал системы позволяет отслеживать полностью весь жизненный цикл отходов на основе электронного документооборота, планировать деятельность при обращении с отходами I–II классов опасности в масштабах всей страны. С 2023 года началась инвентаризация систем накопления энергии (СНЭ), находящихся в эксплуатации, что позволит оценить объем рынка переработки.
Все юрлица в РФ, которые не имеют собственных мощностей по утилизации и обезвреживанию отходов I–II классов опасности, обязаны передавать отходы ФГУП «ФЭО», в том числе это касается и литий–ионных аккумуляторных батарей, отнесенных ко II классу опасности.
В настоящее время в системе работают более 126 тыс. пользователей из 87 субъектов РФ. С 1 марта 2022 года поступили порядка 110 тыс. заявок на переработку отходов I–II классов опасности, 80% заявленных ОПВК переработаны. Всего за три года на переработку переданы порядка 108 тонн литий–ионных батарей. Тарифы федерального оператора: I класс опасности – 222 907,36 руб. за тонну; II класс опасности – 62 428, 26 руб. за тонну.
В Минприроды России внесена законодательная инициатива о расширении полномочий ФГУП «ФЭО», связанная с контролем достоверности и своевременности предоставления информации во ФГИС ОПВК. За счет разработки дополнительного модуля верификации ФГИС ОПВК будет производиться перекрестная проверка данных с информационными системами Минпромторга России, Минприроды России, ФНС России, Росстата и Росприроднадзора.
«Сейчас в системе зарегистрированы более 400 тыс. тонн отходов, но вопрос достоверности и качества данных остается открытым. За счет оцифровки всей документации будет видно, правильно ли заказчик или отходообразователь, самостоятельно обеспечивающий обращение отходов, фиксирует их объемы и относит к определенному классу опасности», – рассказала Наталья Кривенко.
В 2024 году введена в опытно–промышленную эксплуатацию базовая производственная инфраструктура: производственно–технический комплекс (ПТК) «Горный» в Саратовской области и ПТК «Щучье» в Курганской области суммарной мощностью 100 тыс. тонн в год. Из 469 видов отходов I–II классов опасности ПТК способны обезвреживать 268 видов отходов, нуждающихся в первоочередной переработке.
В рамках нового нацпроекта «Экологическое благополучие» дальнейшее развитие сферы обращения с опасными отходами будет идти в составе Федерального проекта «Экономика замкнутого цикла» (2025–2030 годы). Будут построены пять производственно–технических комплексов, в том числе ПТК «РГ–Центр» в Нижегородской области, который будет заниматься утилизацией литий–ионных аккумуляторов (ЛИА) (ввод в опытно–промышленную эксплуатацию в 2026 году, производственная мощность – до 20 тыс. тонн в год).
Технологическая схема утилизации ЛИА состоит из семи этапов, конечный – сепарация до «черной массы». Ведется разработка экономически целесообразной и рентабельной технологии по извлечению из «черной массы» редкоземельных металлов.
Сдерживающими факторами развития системы обращения с отходами ЛИА являются:
– отсутствие информации об объемах производства/импорта отходов ЛИА, их видах и компонентном составе;
– высокие прогнозируемые темпы роста отходов ЛИА;
– отсутствие необходимой инфраструктуры по сбору отходов ЛИА, образованных у физических лиц;
– высокая стоимость утилизации отходов ЛИА и извлечения ценных металлов из «черной массы»;
– недостаточность мощностей по утилизации (3,6 тыс. тонн в год по данным ФГИС ОПВК).
Наталья Кривенко внесла ряд предложений по организации системы обращения с отходами ЛИА, касающихся:
– разработки концепции по системной организации обращения с отходами ЛИА в РФ;
– введения механизма обязательной маркировки аккумуляторов и изделий, содержащих аккумуляторы, в системе «Честный знак» в целях минимизации производимых/ввозимых контрафактных товаров, содержащих литий–ионные источники тока;
– развития инфраструктуры по сбору отходов ЛИА, образованных у физических лиц;
– заключения долгосрочных соглашений между организациями промышленности и иных сфер экономической деятельности, в результате хозяйственной или иной деятельности которых образуется наибольшее количество (масса) ЛИА, и федеральным оператором в целях организации безопасного обращения на создаваемых в рамках Федерального проекта «Экономика замкнутого цикла» мощностях по утилизации химических источников тока (ПТК «РГ–Центр»), а также извлечения редкоземельных металлов из отходов ЛИА и последующего их вовлечения в оборот.
Исполнительный директор Ассоциации развития технологий систем накопления электроэнергии (АРТСНЭ) Илья Белавинцев также высказался за необходимость проведения инвентаризации ЛИАБ, эксплуатируемых в РФ с 2012 года по настоящее время.
Он привел статистику, согласно которой парк эксплуатируемых электромобилей по состоянию на январь 2025 года составил 59,6 тыс. При средней емкости ЛИАБ 60 кВт.ч суммарная емкость ЛИАБ в эксплуатируемых электромобилях составляет около 3,6 ГВт.
По данным ФТС России, в 2012–2024 годах ввезены 49,5 тыс. литий–ионных аккумуляторов и батарей. При средней удельной энергии 150–260 Вт.ч/кг импорт ЛИАБ составляет около 10 Гвт.
По расчетам АРТСНЭ, в настоящее время в России порядка 2,6 ГВт, или 10,4 тыс. тонн ЛИАБ, были ввезены более 7 лет назад (что эквивалентно среднему сроку службы ЛИАБ) и подлежат утилизации (переработке) уже в 2025 году с ежегодным приростом в объеме не менее 2,8 тыс. тонн.
«Начиная с 2028–2029 годов можно будет полностью загружать мощности ПТК. Для эффективной работы отрасли жизненный цикл ЛИАБ должен быть закольцован, отслужившие свой срок батареи должны служить источником материалов для получения новой продукции», – заявил Илья Белавинцев.
С 2022 года реализуется дорожная карта развития высокотехнологичного направления «Системы накопления электроэнергии», что позволило начать формирование нормативной и производственной базы отрасли СНЭ. Действующая правовая основа должна защищать национальное производство от импорта и мотивировать к максимальной переработке и возврату в оборот продукции СНЭ, считает Илья Белавинцев.
Поскольку не вся продукция ЛИАБ идет в автопром, согласно установленным нормам в 2025 году должны быть утилизированы порядка 40% таких батарей, в 2029 году – до 70%. «Производитель либо уплачивает экологический сбор, либо заключает договор с «утилизатором», либо утилизирует самостоятельно. Экосбор – важный элемент защиты отечественных производителей от импорта при условии самостоятельной утилизации отходов. Как только эта система будет налажена, можно будет говорить о повышении ставок экосбора. По расчетам АРТСНЭ, всего с 2025 по 2030 год отрасль СНЭ при сохранении ставок сбора в текущем размере направит на оплату экологического сбора порядка 1,7 млрд руб.», – сказал Илья Белавинцев.
Он обратил внимание собравшихся на отсутствие правового определения термина «черная масса» – конечного продукта переработки ЛИАБ, из которого получают порошки и смеси комплексного состава с переменным содержанием лития, никеля, кобальта, марганца, железа, меди, алюминия, графита. На первом этапе, считает Илья Белавинцев, необходимо утвердить ГОСТ «черной массы» с присвоением кодов ОКВЭД и ТН ВЭД для включения ее в экономический оборот.
Директор по развитию АО «Росатом Химия» Кристина Тихомирова рассказала о создании полной производственной цепочки внутри страны в части автомобильных компонентов и выведении на рынок к 2030 году 20 новых продуктов. На предприятии, в частности, разрабатываются и производятся автоприборы и электрооборудование, системы нейтрализации отработавших газов – автомобильные катализаторы и нейтрализаторы, выхлопные системы.
«Росатом Химия» планирует к 2028–2029 годам создать производства катодных материалов NCM (отвечает за емкость и скорость заряда–разряда ячейки, мощность производства – 15 тыс. тонн в год) и электролита (отвечает за скорость заряда–разряда и срок жизни ячейки, мощность производства – 10 тыс. тонн в год). «Локализация катодных материалов и электролита является наиболее капиталоемкой задачей, позволяющей добиться максимального импортозамещения», – подчеркнула Кристина Тихомирова.
ООО «Рэнера» производит батареи для электромобилей, общественного транспорта и специальной техники, а также накопители для энергетики и ЦОД. По словам директора по технологическому развитию и локализации ООО «Рэнера» Всеволода Воронова, парк эксплуатируемых ТС с батареей «Рэнера» составляет 1370 единиц. Подписан офсетный контракт с Москвой на поставку батарей для 150 тыс. отечественных электромобилей и более 5 тыс. электробусов.
Универсальная батарея «Рэнера» может применяться в различных видах электротранспорта – электробусах, троллейбусах, трамваях, коммерческом транспорте, электрогрузовиках, коммунальной технике.
Предприятие создает сервисную модель для накопителей энергии, которые, отслужив свой срок, либо должны быть утилизированы, либо использоваться вторично.
В Москве создан сервисный центр, который собирает статистику, формирует цифровой двойник батареи, строит прогноз ее остаточного ресурса и переход от планового обслуживания к ремонту. Эти данные необходимы для безопасной эксплуатации электротранспорта. Сервисный центр призван обеспечить постоянный онлайн–контроль состояния ЛИА, включая его остаточный ресурс, а также сокращение времени принятия решения по утилизации или использованию во «второй жизни». «Организация замкнутого цикла батареи требует освоения новых компетенций в РФ», – подчеркнул представитель ООО «Рэнера».
Научный руководитель лаборатории материалов электрохимических накопителей энергии Государственного научно–исследовательского и проектного института редкометаллической промышленности «Гиредмет» ГК «Росатом» Юлия Соколова рассказала о переработке литий–ионных аккумуляторов в продукцию с высокой добавленной стоимостью.
Количество произведенных ЛИА в мире составляет 1,7 ГВт.ч, к 2030 году составит 4,7 ГВт.ч, львиная доля из них – электромобильные аккумуляторы, идущие впоследствии на переработку. Количество поступающих на переработку ЛИА в 2025 году составит около 500 тыс. тонн, а к 2030 году – свыше 1,2 млн тонн. В Европе и США переработкой занимаются примерно 50 организаций и порядка 46 – в КНР. Ожидается, что к 2030 году четверть от всего объема производимых новых ЛИА составят элементы, полученные при переработке литий–ионных аккумуляторов.
АО «Гиредмет» разработало технологию гидрометаллургической переработки «черной массы», полученной из отработанных литий–ионных аккумуляторов, с получением порошков карбоната лития, солей никеля и кобальта «батарейного» класса. Подготовлена технологическая документация для установки производительностью 30 кг «черной массы» в сутки, или 9 тонн в год. Как показывают опыты, при переработке одной тонны «черной массы» извлечение кобальта составляет 96%, никеля – 98%, лития – 98%.
Мощности ООО «Завод аккумуляторных батарей» позволяют перерабатывать около 5 тыс. тонн аккумуляторов в год. «Переработкой нам пришлось заняться ввиду дефицита никеля, необходимого для производства щелочных никель–кадмиевых аккумуляторов для всех типов железнодорожного подвижного состава и батарей промышленного назначения, – рассказал технический директор предприятия Вячеслав Волынский. – Но сырья все равно не хватало. Поэтому мы разработали технологию переработки отходов с низким содержанием никеля».
По его мнению, все идет к тому, что отслужившие свой срок аккумуляторы будут все активнее вовлекаться в оборот с целью извлечения редкоземельных металлов. Поэтому на данном этапе нецелесообразно ограничивать импорт аккумуляторных батарей, так как по истечении срока службы они станут источником сырья.
«Еще лет десять назад клиенты не особо заморачивались вопросами утилизации и повторного использования аккумуляторных батарей. Сейчас каждая стационарная литий–ионная система, выработавшая свой ресурс, однозначно идет на утилизацию. С тяговыми системами ситуация другая, в этой нише можно использовать аккумуляторы повторно», – рассказал советник генерального директора по разработке новых продуктов ООО «Амперион» Станислав Гольдэс.
Предприятие специализируется на разработке и производстве систем накопления энергии на базе аккумуляторов как стационарных, так и тяговых систем.
Опыт эксплуатации тяговых литий–ионных батарей на крупном транспорте (троллейбус с автономным ходом, электробус) показывает, что при снижении уровня заряда аккумулятора в диапазоне от 70 до 80% наблюдается также снижение эксплуатационных характеристик тяговых батарей, другими словами, троллейбус или электробус не проходит заданный маршрут. Это вызвано частыми сменами цикла разряда/заряда, ведущими к снижению ресурса аккумулятора. «Тем не менее такой аккумулятор можно использовать повторно в стационарных системах накопления энергии или в источниках бесперебойного питания. Тяговые накопители энергии, снятые с локомотивов или погрузчиков, имеют высокий потенциал в режимах, где не требуются высокие токи разряда. Главное, чтобы аккумуляторы, предназначенные для повторного использования, прошли тщательную процедуру селекции для оценки остаточной емкости батареи и работы под нагрузкой», – пояснил Станислав Гольдэс.
Для оценки перспективы «второй жизни» тяговых батарей был сделан расчет снижения стоимости жизненного цикла маневрового локомотива. Тяговая батарея для маневрового локомотива содержит 1120 аккумуляторов. Если средний срок жизни локомотива составляет 32 года, а замена аккумуляторов происходит один раз в пять лет, значит в течение жизненного цикла предстоят шесть замен. Из каждой такой батареи можно собрать 14 источников бесперебойного питания (ИБП) мощностью 100 кВт/50 кВт. Обратный выкуп аккумуляторов осуществляется за 30% стоимости, под гарантии закупок ИБП поставляются с дисконтом 15%. Таким образом, за счет обратного выкупа аккумуляторов и экономии на закупке ИБП можно сэкономить на одном локомотиве 17 млн руб.

Татьяна ЛАРИОНОВА,
обозреватель «ТР»