Leita leiða til endurnýta rafhlöður úr rafbílum
„Okkur ber siðferðisleg skylda til að nota rafhlöður eins lengi og við getum og þegar þær eru orðnar ónothæfar eigum við að endurnýta hráefnin,“ segir Rúnar Unnþórsson, prófessor í iðnaðar- og vélaverkfræði við Háskóla Íslands. Hann vinnur að áhugaverðum rannsóknum á endurnýtingu rafhlaðna og hefur ásamt nemendum sínum og í nánu samstarfi við nýsköpunarfyrirtækið Alor rannsakað hvernig hægt sé að finna rafhlöðum sem falla til úr rafbílum nýtt hlutverk.
Rúnar segir að hægt sé að nota bæði rafhlöður úr rafbílum sem hafa lent í árekstri og rafhlöður sem eru komnar á tíma eða hafa jafnvel verið innkallaðar af framleiðanda. Búast má við að rafhlöður á Íslandi endist í um 12-15 ár. Það er þó háð mörgum þáttum, einn þeirra er tími, aðrir eru notkun, hleðsla og afhleðsla rafhlaðnanna og gæði þeirra.
„Hugmyndin sem við erum að vinna með er að taka rafhlöðupakkana úr bílunum í sundur. Þessir pakkar samanstanda af mörgum litlum sellum. Við mælum sellurnar og út frá mælingum ákvörðum við ástandið á þeim. Út frá okkar niðurstöðum getum við grúppað saman sellur sem eru í svipuðu ástandi, þ.e. grisjað út slæmar, en notað þessar góðu til að búa til nýjar rafhlöður.“
Geta nýst í að tryggja orkuöryggi
Rúnar segir að rafhlöðurnar sem væri hægt að smíða úr endurnýttu sellunum mætti nýta sem „kyrrstæðar raforkugeymslur“. Vanalega hafa öðruvísi rafhlöður – oft ódýrari – verið notaðar til að útfæra slíkar lausnir. Það er vegna þess að fyrir kyrrstæðar lausnir er ekki gerð sama krafa um þyngd og afl. Í bílum er mikil áhersla lögð á að hafa rafhlöðurnar sem léttastar, hleðslutíma sem stystan og ná sem mestu afli út úr þeim.
Kyrrstæðar orkugeymslur má nýta til að geyma rafmagn og tryggja orkuöryggi, til dæmis ef rafmagn fer af og þegar eftirspurn eftir orku er mjög mikil. Orkuöryggi er afar mikilvægt, sérstaklega til að tryggja orku fyrir viðkvæma starfsemi, svo sem á spítölum, í gagnaverum eða jafnvel til að knýja mjólkurróbóta hjá bændum.
Rúnar vonar að rannsóknirnar gefi fyrirheit um nýjar lausnir til að mæta umhverfisáskorunum sem við stöndum frammi fyrir og að tryggja orkuöryggi. „Með því næst betri nýting á þeim auðlindum sem þegar eru til staðar. Þannig má koma í veg fyrir að sækja þurfi ný hráefni með tilheyrandi umhverfisspori,“ bendir hann á.
Fjölmargar áskoranir fylgja endurvinnslu rafhlaðna
„Það er fullt af skemmtilegum verkfræðilegum áskorunum við að hanna rafhlöðupakka, hvort sem það er með nýjum sellum eða notuðum, “ segir Rúnar. Ein áskorun er að bílaframleiðendur nota mismunandi tegundir sella sem getur flækt ferlið við að ástandsmeta þær og einnig að sameina þær í eina lausn.
Að mati Rúnars getur einnig verið áskorun að greina eiginleika rafhlaðna og hann segir að hlutirnir séu alltaf flóknari heldur en þeir hljóma í fyrstu. „Eiginleikar sella geta verið misjafnir, þær geta haft mismunandi spennu og veitt mismunandi magn af straumi, það eru alls konar litlir þættir sem þarf að taka tillit til. Þótt þú sért með sellur sem eru í lagi þá er það líka áskorun hvernig getum við nýtt þær til að búa til nýja rafhlöðu og tryggt að hún standist allar þær kröfur sem gerðar eru til þeirra, þ.á m. rekstrar- og öryggiskröfur,“ segir Rúnar.
Unnið er að því að koma upp nýrri sérhæfðri aðstöðu fyrir prófanir á rafhlöðum í húsakynnum sem HÍ hefur aðgang að á Granda. Með tilkomu aðstöðunnar mun teymið sem stendur að rannsókninni geta betur ástandsmetið sellur og þróað rafhlöðulausnir á öruggari og markvissari hátt.
Hefur unnið að fjölmörgum auðlindatengdum verkefnum
Rúnar segir að verkefnið sé tengt öðrum verkefnum sem hann hefur verið að vinna að, sem tengjast vannýttum auðlindum. Rúnar hefur m.a. unnið að því að nýta lífrænan úrgang til hita- og raforkuframleiðslu, nýta glatvarma til raforkuframleiðslu og einnig til að rækta plöntur. Hvað varðar notuðu rafbílarafhlöðurnar þá segir Rúnar að hugmyndin hafi kviknað eftir að hann heyrði af vandanum sem fylgdi því að losna við rafhlöðurnar, vandamáli sem kallar á lausnir. Hann bendir á að rafhlöður úr bílum hrannist upp hjá bílapartasölum og skortur sé á skynsamlegum lausnum til að takast á við vanna.
Rúnar segir enn fremur að hráefnisframleiðsla fyrir rafhlöður sé vægast sagt „skítugur“ iðnaður. Hún krefst mikillar námuvinnslu (t.d. að vinna nikkel og kóbalt) og valdi umfangsmikilli mengun og hafi mjög slæm áhrif á þá sem vinna við hana og búa í nágrenninu. Auk þess tengist þessi framleiðsla oft ómannúðlegum aðstæðum, eins og barnaþrælkun og slæmum vinnuaðstæðum. Með því að endurnýta rafhlöður, nýta þær í önnur verkefni eftir að þeirra tíma í bílnum er lokið má draga úr þörfinni fyrir nýjar rafhlöður. Síðar meir, þegar rafhlöðurnar eru ekki nothæfar lengur, má endurvinna málmana úr þeim og þar með minnka þörf á námuvinnslu.
Ísland í kjöraðstöðu til að leiða þróun í betri nýtingu rafnhlaðna
Rúnar telur Ísland, með sína sjálfbæru orku, vera í kjöraðstöðu til að leiða þróun í betri nýtingu rafhlaðna. Hann treystir á að það komi nýjar, skemmtilegar hugmyndir og lausnir með aukinni menntun í rafhlöðufræðum hér á Íslandi.
Hann segir enn fremur að með styrkjum frá síðsta umhverfis- og orkumálaráðherra, Guðlaugi Þór Þórðarsyni, og öðrum samstarfsaðilum hafi rannsóknarteymið við Háskóla Íslands getað fjárfest í háþróuðum tækjabúnaði til að greina ástand rafhlaðna og meta nýtingarmöguleika þeirra.
Rúnar vonar að rannsóknirnar gefi fyrirheit um nýjar lausnir til að mæta umhverfisáskorunum sem við stöndum frammi fyrir og tryggja orkuöryggi. „Með því næst betri nýting á þeim auðlindum sem þegar eru til staðar. Þannig má koma í veg fyrir að sækja þurfi ný hráefni með tilheyrandi umhverfisspori,“ bendir hann á.
Endurvinnsla rafhlaðna úr bílum er mikilvægt skref á sviði sjálfbærni og umhverfisverndar. Með því að þróa tæknilegar lausnir sem gera slíka endurnýtingu hagkvæma má draga úr úrgangi, bæta nýtingu auðlinda og stuðla að grænni framtíð. Rannsóknir Rúnars Unnþórssonar og samstarfsfólks hans sýna að endalok líftíma rafhlaðna í bílum eru aðeins upphaf nýrra möguleika.
Höfundur greinar: Heiðrún Jóna Óðinsdóttir, nemi í blaðamennsku.
Rúnar Unnþórsson nýrri, sérhæfðri aðstöðu fyrir prófanir á rafhlöðum í húsakynnum sem HÍ hefur aðgang að á Granda. Með tilkomu aðstöðunnar mun teymið sem stendur að rannsókninni geta betur ástandsmetið sellur og þróað rafhlöðulausnir á öruggari og markvissari hátt. MYND/Kristinn Ingvarsson