Met aanhoudende wereldwijde groei van elektrische voertuigen (EV), dient zich een nieuwe kans aan voor de energiesector. Stationaire opslag door middel van gebruikte batterijen uit de automobielsector is ’the next big thing’, naar verwachting goed voor een potentieel van 200 gigawattuur tegen 2030.

In de komende decennia zal de sterke opkomst van elektrische voertuigen resulteren in de beschikbaarheid van meerdere terrawattuur aan batterijen die niet langer voldoen aan de vereiste specificaties voor gebruik in een EV. In sommige toepassingen kunnen dergelijke batterijen echter nog steeds aanzienlijke waarde creëren en uiteindelijk zelfs helpen om de kosten van opslag te verlagen en hernieuwbare energie te integreren in onze stroomnetten.

Potentieel voor een tweede leven

EV-batterijen hebben een zwaar leven. Ze worden onderworpen aan extreme werkingstemperaturen, honderden gedeeltelijke cycli per jaar,  veranderende ontladingssnelheden. Lithium-ion batterijen in EV-toepassingen degraderen sterk tijdens de eerste vijf jaar van gebruik en zijn in de meeste gevallen ontworpen voor een levensduur van ongeveer tien jaar.  Toch kunnen deze batterijen een tweede leven leiden, zelfs als ze niet langer voldoen aan de EV-prestatiestandaarden, waaronder het behoud van 80 procent van de totale bruikbare capaciteit en het behalen van een zelfontlading in rust van slechts ongeveer 5 procent over een periode van 24 uur. Na herfabricage kunen dergelijke batterijen nog steeds nog steeds voldoende presteren om minder veeleisende toepassingen te bedienen, zoals stationaire energieopslagdiensten.
Wanneer een EV batterij het einde van zijn nuttige levensduur nadert, hebben fabrikanten drie opties:

1. Verwijderen: komt het vaakst voor als de batterijpakketten beschadigd zijn en in regio’s waar de noodzakelijke marktstructuren ontbreken. In de meeste regio’s voorkomt de regelgeving echter massale verwijdering.
2. Recyclage: kan zinvol zijn als de batterij-elektroden waardevolle materialen bevatten zoals kobalt en nikkel, op voorwaarde dat er voldoende verschil bestaat tussen de inkoop- en recyclingkosten. Dit is een interessante piste gezien de voorspelde toeleveringsproblemen voor kobalt en nikkel in de jaren 2020.
3. Hergebruik: kan het meeste waarde bieden in markten waar er vraag is naar batterijen voor stationaire energieopslagtoepassingen met beperkte vereisten wat betreft het aantal batterijcycli (vb. 100 tot 300 cycli per jaar).

In 2025 zouden gebruikte batterijen 30 tot 70% goedkoper zijn dan nieuwe batterijen, met een beduidend lagere kost per batterijcyclus.

Bron: Mc Kinsey & Company

Uitdagingen

Het hergebruik van batterijopslagsystemen uit de automobielindustrie stelt ons voor vier grote uitdagingen:
De eerste is het grote aantal ontwerpen van batterijpakketten op de markt die variëren in grootte, elektrode samenstelling en formaat (cilindrisch, prismatisch, en zakvorm). Elke batterij is ontworpen door de batterijfabrikant zodat deze het meest geschikt is voor een bepaald EV-model. Het spreekt voor zich dat het gebrek aan standaardisatie en fragmentatie van volume een verhoogde complexiteit veroorzaken bij het opknappen van elk specifiek second-life batterij type. Tegen 2025 zullen er maar liefst 250 nieuwe EV-modellen bestaan met batterijen van meer dan 15 producenten.
Een tweede uitdaging betreft de dalende kosten van nieuwe batterijsystemen. Naarmate nieuwe batterijen goedkoper worden, wordt het kostenverschil tussen nieuwe en gebruikte batterijen kleiner. Het verwachte kostenvoordeel in 2025 (30 tot 70%) zal tegen 2040 dalen tot slechts 25%. Het verschil in kost moet alleszins voldoende groot blijven om de prestatiebeperkingen van een second-life batterij ten opzichte van een nieuwe batterij te compenseren.
Uitdaging drie betreft de ontluiking van de normering voor second-life batterijen. Er bestaan geen kwaliteits- of prestatiegaranties, ook is er weinig geweten over industriestandaarden voor batterijbeheersystemen of informatie over de gezondheidstoestand van de batterij.
De vierde uitdaging is de immature regelgeving. Terwijl vandaag de meeste markten een bepaalde vorm van regelgeving toepassen voor het recyclen of de herfabricage van elektronica voor eindgebruikers, bestaan er geen EV-batterijspecifieke vereisten laat staan een afbakening van de verantwoordelijkheden tussen producent en eindgebruiker. Het gebrek aan regelgeving creëert onzekerheden voor producenten, second-life batterij bedrijven en potentiële klanten.

Hinderpalen overwinnen

Toch is wanhopen niet nodig. Hoewel de uitdagingen aanzienlijk zijn, kunnen ze worden overwonnen door gerichte acties van leveranciers, eindgebruikers en regulators in de sector, waardoor er zeker een toekomst is weggelegd voor de second-life batterij industrie.
Om te beginnen kunnen autofabrikanten hun EV’s ontwerpen met second-life toepassingen in het achterhoofd. Om competitief te blijven bij dalende kosten voor nieuwe lithium-ionbatterijen kunnen bedrijven herfabricageprocessen industrialiseren en opschalen om de kosten te reduceren.
Met betrekking tot het gebrek aan standaardisatie, werkt een verscheidenheid aan wereldwijde agentschappen en coalities uit de particuliere sector reeds langer dan vandaag aan industriebrede veiligheidsnormen voor second-life batterijen.
Tot slot hebben de betrokken stakeholders, bij het ontbreken van een wetgevend kader dat bepaalt of recycling of hergebruik het te volgen pad is, de mogelijkheid om vorm te geven aan een specifiek ecosysteem waarbinnen business modellen ontwikkeld worden die de waarde van second-life batterijopslag  ten volle incorporeren.

Circusol

Futech is lid van het CIRCUSOL consortium omtrent bedrijfsmodellen in de zonnepanelensector voor een circulaire economie in Europa. Dit nieuwe innovatieve project, dat deel uitmaakt van Horizon2020 programma van de Europese Commissie, biedt bedrijfsoplossingen die van toepassing zijn in verschillende sectoren die de energietransitie ondersteunen.
In het kader van CIRCUSOL integreerde Futech onlangs een second-life batterij uit de automobielindustrie bij een bestaand zonnepark in Heusden-Zolder. Lees hier het persbericht dat Futech na de ingebruikname van het batterijsysteem de wereld instuurde.

Bron: McKinsey & Company, Second-life EV batteries: The newest value pool in energy storage

Vraag een offerte aan en wij doen een voorstel op maat!