סוללות או לא להיות

הסוללות החשמליות נהפכות לסוגייה בעייתית. בשנים הקרובות יותר ויותר סוללות חשמליות יסיימו את חייהן בענף הרכב, וניוותר עם ערמות של סוללות שמכילות מתכות כבדות וחומרים מזהמים במיוחד. להטמין באדמה אי אפשר כמובן, והפתרונות שקיימים אינם פשוטים. אפשרות אחת היא 'להעלים' אותן במדינות לא מפותחות שאינן שומרות על איכות הסביבה. אפשרות אחרת היא למחזר אותן בעלויות גבוהות במיוחד, וגם זה ייעשה במדינות עתירות שבהן כוח העבודה זול.

את ניצניה של ההתמודדות הזאת כבר אפשר לראות בפלח השוק של האוטובוסים. חלק מהם כבר צברו מספיק שנות ותק, והסוללות שלהם סיימו את חייהן. חלקן עקב תקלות, חלקן בגלל הירידה המתמדת בכושר הטעינה שלהן. ההזדקנות של סוללת ליתיום-יון מפחיתה את כושר הטעינה המחודשת שלה, ולבסוף כבר אי אפשר להשתמש בה, לפחות בענף הרכב הכבד.

המיחזור של סוללות חשמליות למשאיות ואוטובוסים מצריך להתמודד עם אתגר הולך וגדל. למרות שהסוללות חיוניות לתחבורה נקייה ללא פליטות, הן מציבות אתגר הנוגע לסוף החיים שלהן. הטכנולוגיה עדיין צעירה, ומאמצי המיחזור מתפתחים במהירות.

מיחזור סוללות של משאיות חשמליות הוא עניין מאתגר. בהשוואה לתהליכי מיחזור מבוססים לסוללות עופרת-חומצה מסורתיות (של מצבר 'רגיל'), מיחזור סוללות של רכב חשמלי (EV) נמצא בשלבים הראשונים. הסיבה היא מורכבות כימית: הסוללות של הרכב הכבד מכילות חומרים כגון ליתיום, קובלט, ניקל ומנגן, ולפיכך תהליך ההפרדה וההתאוששות מורכב יותר מאשר בסוללות מסורתיות. המשמעות היא פוטנציאל לפגיעה בסביבה. השלכה לא נכונה של סוללות אלו עלולה לייצר סיכונים סביבתיים ניכרים בשל נוכחותם של חומרים מסוכנים. דליפה של החומרים לקרקע עלולה לזהם את מי התהום וליצור משבר סביבתי גדול.

גם הקיבולת מוגבלת. מיתקני המיחזור הקיימים מיועדים בעיקר לסוללות חשמליות קטנות יותר שנמצאות במכוניות נוסעים, ועדיין לא הגיעו להיקף הדרוש לטיפול בסוללות הגדולות והמורכבות יותר המשמשות במשאיות ובאוטובוסים חשמליים.

לכל אלא נלווה אתגר של פיתוח טכנולוגי. חברות רבות משקיעות במחקר ובפיתוח מתמשכים כדי ליצור שיטות יעילות וחסכוניות במיוחד למיחזור סוללות הליתיום-יון שמשמשות במשאיות חשמליות. מאמצע הפיתוח הם גם הזדמנות כלכלית. מיחזור יעיל הוא הזדמנות כלכלית להשיב משאבים יקרי ערך וליצור כלכלה מעגלית לחומרי הסוללה.

המסה הגדולה של סוללות שסיימו את חייהן תגיע בעוד מספר שנים, אבל כבר היום צריך להיערך עם פתרונות שמצריכים השקעות עתק מיצרני הרכב, מיצרני הסוללות ומחברות אחרות שמשקיעות במחקר ובפיתוח כדי לשפר את טכנולוגיות המיחזור ולבנות מיתקנים ייעודיים למצברי משאיות חשמליות.

שיתוף פעולה על פני כל שרשרת האספקה חיוני ליצירת כלכלה מעגלית ובת-קיימה לסוללות החשמליות. ההשקעות וההתקדמות הטכנולוגית צפויות להביא לפיתוח תהליכי מיחזור יעילים, הניתנים להרחבה בקנה מידה רחב. לצורך זה נדרש גם שיתוף פעולה בין ממשלות, תעשיות ומוסדות מחקר. ממשלות חייבות לחוקק תקנות ולקבוע מדיניות שתעודד ותבטיח ניהול אחראי בסוף החיים של סוללות של משאיות חשמליות. חלק מהטיפול הוא כפי הנראה התמקדות בשימוש חוזר. יישום של אסטרטגיות כגון 'חיים שניים' לסוללות של משאיות חשמליות יתרום להארכת תוחלת החיים שלהן ולהפחתת הצורך במיחזור מיידי.

מאן מקימה מרכזים לתיקוני סוללות באירופה

בחודשים האחרונים החלה הטרנספורמציה של תעשיית הרכב המסחרי לנסיעה בת-קיימה, נטולת פליטות מזהמות מקומיות. לכולם ברור שהינע חשמלי עם סוללות יהיה הטכנולוגיה המרכזית בעתיד. עם זאת יעברו כמה שנים עד שרכבים מסחריים המבוססים על סוללות BEV (רכבי סוללה חשמליים) יהיו הסטנדרט בכבישים, ולא היוצא מן הכלל.

בתחום המשאיות, בקבוצת מאן מעריכים כיום, כי למשאיות חשמליות יהיה נתח של 60% ביישומי הפצה ו-40% בהובלה ארוכת טווח בשנת 2030. חשמול אוטובוסים עירוניים החל מוקדם יותר, ויש צפי ש-50% מהמכירות יהיו של אוטובוסים בעלי הינע חשמלי עד שנת 2025. לפי תחזיות אלו, תעשיית הרכב המסחרי נמצאת רק בתחילת החשמול. מספר המצברים שיסיימו את חייהם בכלי רכב יגיע אפוא לרמות תעשייתיות רק בעוד 10 עד 15 שנים.

לכך צריך להיערך כבר כיום. יצרנית המשאיות מאן הודיעה לאחרונה, כי בשנים 2024 ו-2025 היא תקים מרכזי תיקון למצברים באיטליה, בדנמרק/נורווגיה, באוסטריה, בבלגיה, בהולנד, בצרפת, בפולין ובבריטניה, ומתוכננות מדינות נוספות באירופה. במרכזים אלו יושקעו מיליונים בשנתיים הקרובות. שני מרכזי תיקון מצברים כבר פועלים בגרמניה (אתר האנובר-לאצן) ובספרד (ברצלונה).

מרכזי התיקון למצברים באירופה נחוצים ליחידות ראשונות של הדור החדש מבית מאן. יותר מ-1,000 אוטובוסים עירוניים חשמליים של מאן המונעים באמצעות סוללות ויותר מ-2,400 ואנים חשמליים של החברה כבר נוסעים בכבישי אירופה. עם העלייה בייצור, היקף הרכבים החשמליים צפוי לגדול מאוד בשנים הקרובות. במאן קבעו אסטרטגיה תפעולית שלפיה החברה תיכנס לתחום הסוללות באינטנסיביות רבה במסגרת ארגון השירות שלה.

"תיקון סוללות הכרחי למאן כדי להבטיח את היעילות הכלכלית והמוכנות התפעולית של כלי הרכב החשמליים של לקוחותינו ברמה גבוהה. בדרך זו החברה גם תורמת רבות לגישת המעגל הסגור של תפעול הסוללות, שכן הדבר מגדיל את משך חיי מצבר וחוסך משאבים חשובים", אומר כריסטופר קונסטמן, סגן נשיא בכיר לניהול שירות לקוחות במאן.

מרכז תיקון המצברים הראשון ובניית המומחיות הנלווית לתיקון מצברים החלו בשנת 2020. תיקוני פיילוט ותיעוד תהליכים ראשונים בוצעו למצבר של הוואן החשמלי מדגם eTGE, אשר הושק בשנת 2018. לאחר מכן הגיעו מארזי הסוללות של משאית ההפצה eTGM שהושקה בסדרה קטנה בשנת 2020, והחל הייצור הסדרתי של האוטובוס העירוני החשמלי Lion's City E, גם הוא בשנת 2020. במאן מציינים, כי שלבי התיקון נוסו לכל הסוללות, העובדים הוכשרו, נוצרו הוראות תיקון והוגדרו דרישות ממקום העבודה.

הידע הזה, שנבנה במרכז הראשון לתיקון מצברים של מאן במיתקן האנובר-לאצן, מועבר כעת ברציפות למיתקני תיקון מצברים אחרים. המטרה היא להפעיל רכזת תיקון מצברים בכל שוק שבו מאן מיוצגת עם רכבים מסחריים חשמליים. מסלולי הובלה קצרים וטכנאים מיומנים יבטיחו את האפשרות לתקן את המצבר במהירות. הדבר מצמצם את זמן השבתת הרכב.

הסטנדרטים גבוהים. במאן החליטו שכל מרכז לתיקון מצברים יהיה חייב לעמוד בקריטריונים מסוימים המבוססים על ניסיון מעשי וסטנדרטים משפטיים במדינות המתאימות. מצד אחד, נדרשים מתח גבוה וכלים מיוחדים המתאימים לטיפול בסוגי המצברים של הרכבים. חייב גם להיות ציוד מיגון מיוחד לחשמלאים העובדים במקום. המתחם גם עומד בדרישות מסוימות, למשל בקרת כניסה, דלתות כפולות, מיזוג אוויר, קונספט אוורור מחמיר, שקע 400 וולט ומנופי העמסה. כל החשמלאים שעובדים על הסוללות חייבים כמובן ללבוש ציוד מגן מיוחד.

כך נבדק מצב המצבר במרכז לתיקון מצברים של מאן בהאנובר-לאצן שבגרמניה. החברה מעוניינת להפיק את המרב מהמצבר ברכב ולהאריך את חייו ככל האפשר. לכן תיקון וייצור מחדש הם האמצעים המרכזיים.

מאז 2023 החברה מובילה את פרויקט REVAMP. מדובר בקונסורציום של תשעה שותפים מהתעשייה ומהמדע. פרויקט זה, האמור להימשך שלוש שנים, נועד להפוך את תהליך הערכת מצבם של מצברי רכב משומשים לאוטומטי. הידע ישמש לייצור מחדש של סוללות באופן חסכוני, כדי שיתאפשר להשתמש בהן בכלי רכב (שימוש שני) או למטרות אחרות (חיים שניים). פרויקט REVAMP ממומן על ידי המשרד הפדרלי הגרמני לכלכלה ולהגנת האקלים (BMWK).

תיקון ושיקום של הסוללה הם מרכיבים מרכזיים באסטרטגיה המכונה 'מעגל סגור לסוללה' (Battery Closed Loop), המשתלבת היטב עם אסטרטגיית הקיימות של מאן. מטרת העל היא ליצור לולאת שימוש סגורה לסוללות.

תנאי מקדים ללולאת השימוש הסגורה הוא שיש מספיק חומר ממוחזר. כדי להבטיח שכך יהיה גם בעתיד, מאן עובדת עם החברה האם TRATON SE ועם COE (מרכז המצוינות) בפולקסווגן AG על קונספטים שיאפשרו מחזורים סגורים. המטרה היא להבטיח מספיק מיחזור זמין לסוללות חדשות בעתיד כדי לעמוד בערכי היעד של פקודת הסוללות החדשה של האיחוד האירופי (BattVO).

בשנת 2023 נהפכה מאן לשותפה של רשת הסטארט-אפים של מינכן כדי להתקרב אל המטרה - לולאת שימוש סגורה בסוללות. כך לדוגמה, חברת Circular Republic, שהיא חלק מהקונסורציום, הציבה לעצמה משימה לקרב חברות מבוססות וסטארט-אפים כדי ליישם ולפתח חידושים בכלכלה המעגלית. בפרויקט הראשון בהנהגת מאן, Circular Republic עובדת עם שותפים על פירוק אוטומטי למחצה של סוללות ועל מיחזור של מודולי- תאים של סוללה.

שימושים נוספים בסוללות ישנות

סוללות ממוחזרות רק בלית ברירה, כשהסוללה כבר אינה בת שימוש. בתווך, אפשר להאריך את חיי הסוללה באמצעות הדרכה, תיקונים, החלפת מודולים וכו'. אפשר גם למצוא שימושים חלופיים לסוללות שסיימו את חייהן בענף הרכב. מאן כבר עובדת על פיתוח של אסטרטגיה כיצד אפשר להשתמש בסוללות יקרות הערך באופן חוסך משאבים ביישומים משניים.

הניתוח מתחיל בחיים הראשונים של המצבר ברכב: ההתמקדות היא בהכשרת לקוחות לנהוג ולהשתמש בכלי הרכב וכן לטעון אותם כאשר העומס על המצבר ממוזער. הדבר עשוי להאריך מאוד את חיי השירות של הסוללה. לדוגמה, אם בחלקים של ערכת הסוללות מתגלה פגם במהלך השימוש או מודולים יחידים מפסיקים לפעול, תיקון הסוללה הוא האמצעי הראשון, ואחריו אפשר להמשיך להשתמש במצבר ברכב.

הסוללות שחוזרות למאן לאחר השימוש ברכב מנותחות באופן אינטנסיבי. אם אי אפשר עוד להשתמש בערכות הסוללות בתור סוללות לענף הרכב, הן מועברות ליישומים משניים. נכון להיום, קיימות שלוש אפשרויות לכך: שימוש שני ברכב לאחר תיקון המפעל (שימוש שני), חיי סוללה שניים (חיים שניים), למשל כאחסון חיץ של מיתקני אנרגיה סולרית או רוח, ולבסוף, שחזור של חומרי גלם סוללות לסוללות חדשות במובן של מיחזור.

מאן עובדת כעת עם כמה שותפים ואוניברסיטת קאסל על פרויקטים שעובדים בתנאי אמת כדי להעריך אם סוללות משומשות של משאיות מתאימות למערכות אחסון נייחות. לצורך זה, 120 מארזי סוללות למשאית עם תכולת אנרגיה של 18.6 קוט"ש לחפיסה נמסרות ליצרן של מערכות אחסון. מקורם של מארזי הסוללות הוא בניסוי השדה הראשון עם משאיות חלוקה בעלות סוללות-חשמליות מבית מאן, שהחל באוסטריה ב-2018 ונמשך שלוש שנים. שותפת הפרויקט באותה תקופה הייתה המועצה ללוגיסטיקה בת-קיימה (CNL).

בפרויקט הנוכחי מושם דגש במערכות אגירת אנרגיה לחברות תעשייתיות (למשל, טעינה בזמני שפל ושימוש בתנאי שיא. הפירוש המעשי הוא איזון שיאי הטעינה). הדרישות הטכניות והעסקיות למערכות אחסון לתקופת חיים שנייה, יוערכו כעת. המטרה העיקרית היא להשיג ממצאים בתחומים בטיחות, ביצועי הסוללה ומחזורי טעינת הסוללה שנותרו. מתוכנן גם להגדיר פרויקט פיילוט אפשרי למערכת אחסון המיועדת לחיים שניים המבוססים על סוללות מאן שנלקחו מהאוטובוס העירוני החשמלי הראשון המלא מסדרת Lion City E.