Ajoakkujen ja kiinteistöakkujen standardien tarkastelu

Abstract

Sähkökäyttöisten autojen määrä liikenteessä on lisääntynyt merkittävästi viimeisen vuosikymmenen aikana. Tämän kehityksen myötä myös niistä poistettavien ajoakkujen määrä kasvaa lähivuosina. Tällä hetkellä akkuja tulee kierrätykseen lähinnä vaurioiden ja kolarien seurauksena, mutta yhä enenevässä määrin niiden käyttöiän päätyttyä alkuperäisessä käyttötarkoituksessaan. Vaikka akut eivät enää sovellu ajoneuvokäyttöön, niiden kapasiteetti voi silti olla riittävä toisessa käyttökohteessa.

Yksi mahdollinen sovellus, jossa ajoakut voisivat vielä toimia useiden vuosien ajan ajoneuvokäytön jälkeen, on kiinteät energiavarastot, esimerkiksi kiinteistöakut. Energiavarastokäyttö mahdollistaa olemassa olevien akkujen kapasiteetin täysmääräisen hyödyntämisen ennen niiden kierrättämistä raaka-aineiksi. Akkuihin ja niiden käyttöön liittyy lukuisia standardeja, joista osa koskee kaikkia akkuja yleisesti ja osa on sovellettavissa vain tietyssä kohteessa tai käyttötarkoituksessa. Jotta ajoakuille voidaan tarjota uusi elämä toisessa sovelluksessa, täytyy kaikkien lainsäädännön ja standardien asettamien vaatimusten täyttyä.

Opinnäytetyössä tarkasteltiin sähköautojen litiumioniakkujen uudelleenhyödyntämistä kiinteistöakkukäytössä keskittyen hyötyihin, haasteisiin ja standardeihin. Työn taustaksi selviteltiin sähkökäyttöisten autojen määrän kehitystä, niissä käytettäviä akkutyyppejä sekä kiinteistöakkuratkaisuja ja niiden tarpeita. Kirjallisuustarkastelun avulla havaittiin, että käytetyt ajoakut voisivat soveltua kiinteisiin energiavarastoihin. Tieteellisissä julkaisuissa esitettiin lukuisia etuja, kuten akkujen ympäristövaikutusten väheneminen, uusien liiketoimintamallien syntyminen ja aurinkosähköjärjestelmien yleistymisen tukeminen. Julkaisuissa mainittiin myös uudelleenhyödyntämisen haasteita ja haittapuolia, kuten uutta akkua mahdollisesti lyhyempi elinikä, eri akkujen yhdistämisen vaikeus sekä standardien puutteellisuus.

Standardien tarkastelussa havaittiin, että aiemmin markkinoille tuotujen akkujen merkintöjen puute sekä yhdistettävien akkujen erilaiset akkukemiat ja kuntotasot aiheuttavat haasteita uudelleenkäytössä. Asia on kuitenkin nykyään hyvin tiedostettu, ja akkujen kierrätystä edistävien standardien laadinta on käynnissä. Tulevina vuosina ajoakkujen uudelleenkäyttö helpottuu niin lainsäädännön kuin standardoinnin myötä, mikä mahdollistaa akkujen eliniän pidentämisen ennen niiden lopullista kierrättämistä.

The number of electric cars on the roads has increased significantly over the past decade. As a result, the number of traction batteries being removed from vehicles will also increase in the next few years. Currently, batteries are recycled mainly due to damage and collisions, but increasingly also at the end of their useful life in their original application. Although traction batteries may no longer be suitable for vehicle use, they can still retain capacity for other applications.

One potential application where traction batteries could continue to operate for several years after vehicle use is stationary energy storage. The energy storage use would allow the full utilization of existing battery capacity of existing batteries before recycling them into raw materials. There are numerous standards associated with batteries and their use, some are general, while others are specific to certain applications or environments. All requirements set by legislation and standards must be met to repurpose batteries for new applications.

The aim of this thesis was to study the reuse of lithium-ion batteries from electric vehicles in stationary energy storage systems, focusing on benefits, challenges, and standards. The background research included the growth of the number of electric vehicles, the types of batteries used in them, and the requirements of property-based battery solutions. A literature review revealed that used traction batteries could be suitable for stationary energy storage. Scientific publications identified several benefits, such as reduced environmental impact, the emergence of new business models, and support for the expansion of photovoltaic systems. However, the publications also highlighted several challenges and drawbacks, including potentially shorter lifespan in secondary applications, difficulties in combining different battery types, and lack of standardization.

A review of existing standards showed that the lack of labeling on older batteries, as well as the differences in battery chemistry and condition, pose challenges for reuse. However, these issues are now well recognized, and new standards to support battery recycling are under development. In the coming years, legislative and standardization developments are expected to support the reuse of traction batteries, extending their service life before final recycling.