バッテリーは電気自動車の環境アキレス腱です

Jul 26, 2023

スウィンバーン工科大学電気工学准教授

スウィンバーン工科大学科学・コンピューティング・工学技術学部長

スウィンバーン工科大学、電気再生可能エネルギーの特別教授

著者らは、この記事から利益を得るであろういかなる企業や組織で働いたり、コンサルティングしたり、株を所有したり、あるいはそこから資金提供を受けたりすることはなく、学術上の任命以外の関連する所属も明らかにしていません。

スウィンバーン工科大学は、The Conversation AU のメンバーとして資金を提供しています。

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電気自動車の支持者らは、電気自動車は最終的には化石燃料を燃料とする自動車よりも二酸化炭素排出量が小さく、エネルギーに関する懸念を永久に解決できる可能性があると主張している。 まあ、それは当然ですが、電気自動車の内部層を掘り下げて、そのコンポーネントがどの程度持続可能であるかを確認すると、疑問が生じます。 実際、電気自動車に電力を供給するバッテリーも、電気自動車のアキレス腱になる可能性があります。

バッテリーは電気自動車の最も高価な部品です。 バッテリーパックが損傷していたり​​、欠陥があったり、単に古い場合は、車両が早期に償却される可能性があります。 テスラは、「修理可能性がゼロ」と言われる「構造的」バッテリーパックさえ生産している。

これらの電池の製造には、リチウムや水など、ますます希少かつ貴重な資源が必要となります。 それにもかかわらず、多くの場合、修理、再利用、リサイクルが容易になるように設計されていません。 これは、材料の採掘、新しいバッテリーや車両の製造に使用される水とエネルギーから、廃棄されたバッテリーからの有害廃棄物に至るまで、環境に重大な影響を及ぼします。

つまり、「電気自動車は本当に環境に優しいのか？」という問いに対する答えです。 バッテリーに関連するマイナス面をどのように管理するかに大きく依存します。 電気自動車のバッテリーの設計、製造、使用、リサイクル方法の変更が早急に必要とされています。 これらの変更により、化石燃料の排出問題を解決する際に、他の環境への危害も最小限に抑えることができます。

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電気自動車が世界の車両のほんの一部を占める一方で、これらの問題を今すぐ解決することが重要です。 世界をリードするノルウェーでも、道路を走っている電気自動車はわずか 20% です。 オーストラリアでは、登録車両 2,000 万台のうちバッテリー駆動の車両は 10 万台未満です。

しかし、私たちはすでに彼らのバッテリーに関する新たな懸念と格闘しています。 電気自動車のリチウム電池の性能は、所有者の運転習慣にもよりますが、6 ～ 10 年以内に全容量の 70 ～ 80% に低下する可能性があります。 その時点で、バッテリーは車両の主なエネルギー源としてほとんど信頼できなくなります。 急速充電を繰り返すとバッテリーが早く劣化する可能性があります。

世界中で、約 525,000 個のバッテリーが 2025 年までに車両の動力として耐用年数を迎えることになります。その数は 2030 年までに 100 万個以上に急増します。

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ただし、リチウム電池の寿命は20年です。 これは、車両でのバッテリーの有用性が終わっても、必ずしも廃棄する必要があるわけではないことを意味します。 これらの使用済みバッテリーは、他にもさまざまな用途に使用できます。

では、使用済みのバッテリーにはどのくらいの容量が残っているのでしょうか? 一例として、再利用された 5 つのシボレー ボルト バッテリーで作られたエネルギー貯蔵装置は、5 軒の住宅の 2 時間のピーク使用エネルギー需要に対応できます。 シボレー ボルトの 3 倍のエネルギー容量を持つテスラ モデル 3 バッテリーの場合、この数字はさらに魅力的になります。

これは、使用済みのバッテリーでもまだ利用できる途方もない容量です。 それで、なぜそれを使わないのでしょうか？

また、バッテリーが耐用年数に達した後も、バッテリーの製造に使用された原材料のほとんどを回収できます。 リチウム、ニッケル、コバルト、銅などの有価金属の95％以上を抽出することが可能です。 欧州連合はすでに、電気自動車のバッテリーに重量比で少なくとも50％がリサイクル可能であることを義務付けており、2025年までに65％に増加する。

しかし、現在バッテリーパックの標準化が欠如しているため、バッテリーのリサイクルには課題が生じています。 物理的構成、細胞の種類、細胞の化学的性質にはさまざまなものがあります。

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良いニュースは、バッテリーの再利用は架空の理想郷ではないということです。 自動車メーカーの日産はすでに日本の南西部にある甑島でそれを行っている。 バッテリーは電気自動車から回収され、状態が評価された後、適切な二次用途に割り当てられます。

これらのバッテリーは、太陽光発電施設、家庭用の非常用電源、倉庫の電動フォークリフトなどで再利用できます。 研究によると、このバッテリーの再利用により、さらに 10 ～ 15 年間使用できることがわかっています。 これは環境への影響を軽減するための大きな進歩です。

では、この制度の恩恵を受けるのは誰でしょうか? そうですね、長いリストがあります。

まず、電気自動車の所有者は、使用済みバッテリーを良い価格で販売できれば、すぐに利益を得ることができます。

長期的には、受益者のリストは大幅に拡大します。 家庭は、電力コストが高くなるピーク時に使用するために、オフピーク時に蓄電池を充電するだけで、より信頼性が高く、より安価なエネルギーを享受できます。 ポルトガルの取り組みが示したように、電気自動車のバッテリーをこのように再利用すると、光熱費を 40% 削減できる可能性があります。

バッテリーの再利用は環境にとって良いニュースです。 研究によると、この方法で新しい電池の需要を減らすと、電池の製造に伴う温室効果ガスの排出が最大56％削減できる可能性があります。

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電気自動車のバッテリーに第二の人生を与え、その材料をリサイクルすることの利点の長いリストは魅力的です。 潜在的な経済的および環境的利益の規模と、この作業によって生み出される無数の雇用を考慮すると、バッテリーは最初に電気自動車に導入されたときよりも、その後のほうが寛大になる可能性があります。