Xe điện bùng nổ sẽ đưa pin qua sử dụng đi về đâu: Chất đống trong bãi rác hay được trao cho “một cuộc đời mới”?

"Cuộc đời mới" cho pin xe điện qua sử dụng

Hàng triệu xe điện sẽ trở thành phế thải trong những năm tới. Nhưng đối với pin cung cấp năng lượng cho xe, đó sẽ không phải là giai đoạn kết thúc.

Sau cùng, các nhà sản xuất ô tô và các công ty tái chế muốn thu hoạch kim loại có giá trị từ pin xe điện cũ để chế tạo pin mới. Nhưng trước khi được tái chế, pin đã qua sử dụng có thể có một cuộc đời mới.

Các nhà máy năng lượng mặt trời và năng lượng gió đang có xu hướng kết hợp với pin lithium-ion để dự trữ năng lượng dư thừa cho những thời điểm mà mặt trời không chiếu sáng và gió ngưng thổi.

Vì đây là loại pin giống với pin được sử dụng trong xe điện, các nhà sản xuất ô tô cho biết việc tái sử dụng chúng có thể hỗ trợ cho việc mở rộng năng lượng tái tạo cũng như giải quyết thách thức về rác thải điện tử.

Các nhà sản xuất như Nissan Motor Corp. và Renault SA đang đẩy mạnh nỗ lực tái sử dụng các loại pin cũ và khai thác nhu cầu dự trữ năng lượng đang ngày càng gia tăng.

Theo ước tính từ cơ quan năng lượng quốc tế (IEA), đầu tư toàn cầu vào mạng lưới pin trong năm 2021 đạt 6,8 tỷ USD, tăng 4 tỷ USD so với một năm trước đó.

IEA cho biết hiện đang có 10 triệu xe điện trên thế giới. Con số này dự kiến sẽ tăng lên 300 triệu vào năm 2030. Điều đó sẽ tạo ra một thị trường có giá trị đối với loại pin đã qua sử dụng. Theo thông tin nghiên cứu và tư vấn từ các nguồn thợ tháo lắp xe ô tô và thị trường trực tuyến, khoảng 1,7 triệu pin xe điện sẽ được tái sử dụng vào năm 2030, với tổng giá trị là 5,1 tỷ USD.

Pin xe điện sẽ giảm chất lượng khi chúng liên tục được nạp và xả điện. Các chuyên gia cho biết người lái xe có thể sử dụng gần 170.000 km trước khi pin giảm 20% dung lượng hoặc hơn. Nhưng chúng vẫn hữu ích trong việc lưu trữ điện đến khi dung lượng giảm còn khoảng 60%. Như vậy, pin có thể hoạt động thêm được từ 10-15 năm, theo Hans Eric Melin, nhà sáng lập công ty nghiên cứu và tư vấn Circular Energy Storage.

Pin xe điện đã qua sử dụng có thể được bán lại để ứng dụng vào các nhu cầu quy mô nhỏ như lưu trữ điện từ các tấm pin mặt trời trên mái nhà. Các nhà sản xuất ô tô và các công ty thiết bị điện tử đã thử nghiệm các ứng dụng quy mô lớn hơn trong nhiều năm. Một sân vận động ở Amsterdam sử dụng gần 150 pin xe điện Nissan mới và cũ kết hợp để cung cấp năng lượng cho hệ thống lưu trữ năng lượng.

Khi pin cũ ngày càng nhiều, các dự án lại càng phát triển. Hãng xe Skoda thuộc tập đoàn Volkswagen AG năm ngoái đã bắt đầu cung cấp hệ thống lưu trữ năng lượng cho các trạm sạc điện tại châu Âu. Mỗi hệ thống sử dụng 20 pin plug-in hybrid hoặc 5 pin xe điện. Skoda cho biết cuối cùng họ có thể sản xuất 4.000 hệ thống như vậy.

Vào đầu tháng 3 năm nay, công ty tiện ích châu Âu Enel SpA bắt đầu vận hành một dự án với Nissan sử dụng 48 pin xe điện cũ và 30 pin mới trong hệ thống lưu trữ năng lượng tại một nhà máy cung cấp điện cho Melilla. Đây một vùng đất thuộc Tây Ban Nha trên bờ biển Morocco với 86.000 dân. Hệ thống có thể cung cấp nguồn điện dự phòng trong 15 phút.

Nicola Rossi, người đứng đầu bộ phận đổi mới tại chi nhánh của Enel cho biết mọi cải tiến và tính kinh tế của việc mở rộng quy mô đạt được trên xe điện cũng có thể đạt được trên pin tĩnh. Enel đang tái sử dụng pin để xây dựng cơ sở lưu trữ năng lượng cho công viên năng lượng mặt trời 30 MW tại sân bay Rome Fiumicino.

Soufiane El Khomri, giám đốc Nissan Energy Services, cho biết nhà sản xuất ô tô Nhật Bản đã tiên phong trong việc bán các loại pin cũ cho lưới điện, vì hãng này đã tung ra một chiếc xe điện chạy pin nhỏ gọn có tên Nissan LEAF vào năm 2010 và hiện đã sản xuất hơn 500.000 chiếc đang hoạt động trên đường. "Chúng tôi kỳ vọng các cơ hội trong tương lai sẽ tăng lên khi thị trường xe điện tiếp tục thăng hoa", ông nói.

Bộ pin của Nissan LEAF thế hệ đầu tiên được bán với giá trung bình 130 USD mỗi kilowatt giờ (kWh) vào năm 2021, tức khoảng 3.500 USD cho mẫu 24 kWh.

Các nhà sản xuất ô tô thường lấy lại pin cũ, chẳng hạn như thông qua hợp đồng cho thuê với khách hàng hoặc bằng cách giữ lại pin đã được nâng cấp. Ví dụ, Renault đã thuê hơn 250.000 pin xe điện sẽ được thu lại để thay thế hoặc tái chế trong những năm tới, mặc dù hiện tại hãng thường bán pin cho những chiếc xe mới. Renault có một số địa điểm lưu trữ năng lượng ở Pháp kết hợp pin xe điện cũ và mới.

Theo ước tính của công ty Circular Energy Storage, dung lượng tổng hợp của các loại pin đã qua sử dụng sẽ tăng từ 10,4 gigawatt giờ (GWh) năm 2021 lên 107,5 GWh vào năm 2030. Lượng điện đó sẽ tương ứng với một giờ tiêu thụ điện năng cho khoảng 80 triệu hộ gia đình ở Mỹ. Trên thực tế, không phải mọi pin cũ đều sẽ được sử dụng để lưu trữ năng lượng. Một số pin còn đủ dung lượng sẽ được dùng trong một chiếc xe khác.

Hans-Günter Schwarz, người đứng đầu bộ phận phát triển pin của nhà cung cấp năng lượng Đức RWE AG, cho biết sử dụng pin xe điện thay thế có thể rẻ hơn pin mới, tùy thuộc vào điện áp của pin và các yếu tố khác. Nhưng dung lượng pin thấp hiện này đồng nghĩa với việc còn quá sớm để biết liệu chúng có phải là một giải pháp quy mô lớn cho lưới điện hay không.

RWE vận hành một hệ thống lưu trữ năng lượng với công suất khoảng 4,5 megawatt giờ (MWh) ở Herdecke, Đức, sử dụng 60 pin lithium-ion lấy từ những chiếc xe điện Audi.

Một vòng đời toàn diện cho pin xe điện

Tương lai của pin xe điện cũ cũng phụ thuộc vào hiệu quả tiềm năng từ việc đặt lại chúng xếp chồng lên nhau so với việc tái sử dụng vật liệu để dùng trong pin mới.

Các công ty chuyên tái chế pin như Carson City, Redwood Materials và Li-Cycle đang hợp tác với các nhà sản xuất ô tô lớn nhằm phát triển công nghệ và xây dựng các nhà máy để tái chế pin.

Chẳng hạn như Redwood thu thập và tái chế các thành phần pin của Panasonic, đối tác pin chính của Tesla. Năm nay, startup này có kế hoạch cung cấp cho tập đoàn Nhật Bản lá đồng được sản xuất từ vật liệu tái chế để tạo ra pin lithium-ion mới tại siêu nhà máy của Tesla ở Nevada. Li-Cycle đang được General Motors hỗ trợ thực hiện nỗ lực tái chế pin. Tại Châu Âu, Renault có quan hệ đối tác với Veolia Environnement và Solvay để tách và sàng lọc các kim loại pin xe điện quá hạn sử dụng.

Một số chuyên gia cho rằng tái chế đã là một lựa chọn tốt hơn so với việc tìm kiếm nơi chốn mới cho pin. Emma Nehrenheim, giám đốc môi trường của hãng sản xuất pin Thụy Điển Northvolt AB, cho biết tái chế đã trở thành một cách hiệu quả về chi phí để thu hồi các kim loại có giá trị, trong khi hiệu quả của việc sử dụng lại pin lần thứ hai chưa được kiểm chứng trên quy mô lớn. Bà nói: "Tính kinh tế của việc tái chế ngay lập tức tương đối hấp dẫn".

Trong khi đó, những người khác hình dung ra vòng đời gồm ba giai đoạn của pin, trong đó tái chế là giai đoạn cuối cùng. Dustin Grace, giám đốc công nghệ tại, Proterra công ty xe điện có trụ sở tại Burlingame, California, cho biết: "Chúng tôi muốn tạo ra một vòng đời toàn diện". Proterra chuyên sản xuất pin cho các phương tiện hạng trung bình cho đến hạng nặng và đã bán được hơn 850 xe buýt.

Proterra hiện đang xem xét việc tái sử dụng lần thứ hai cho pin của họ. Pin xe điện dùng lần hai có khả năng được đưa vào các trạm sạc xe điện. Ông Grace nói: "Chúng tôi nghĩ mình nên làm về ứng dụng cho pin dùng lần thứ hai trước khi chúng được tái chế". Ông cho rằng pin xe điện quá giá trị nên không thể để chúng bị chôn vùi trong bãi rác.

Ông cho biết mục tiêu không phải là chế tạo những pin xe điện đắt đỏ để rồi sau khi sử dụng một lần lại bị thải ra môi trường. Cả một đội quân kỹ sư đang nghiên cứu về điều này.

Tham khảo WSJ