Käytettyjen akkujen nousu: monen miljardin dollarin EV-ratkaisu

Sähköajoneuvojen omaksuminen (EVs) kasvaa nopeasti, ja niiden maailmanlaajuinen myynti nousi 25 %:lla 17,1 miljoonaan vuonna 2024, mikä johtuu hallituksen tukitoimista ja hiilidioksidipäästöjen vähentämistoimista. 

EV-markkinan odotetaan kasvavan tasaisesti 6,95 % vuosittaisella kasvuvauhdilla seuraavien neljän vuoden aikana, saavuttaen yli 1 triljoonaa dollaria. Markkinatulot odotetaan samalla nousevan 828,6 miljardiin dollariin maailmanlaajuisesti. 

Entistä tärkeämpää on, että odotetaan EV:n näyttelevän keskeistä roolia nollapäästöjen tavoitteiden saavuttamisessa vuoteen 2050 mennessä. Kuitenkin tätä varten EV-valmistajien on alennettava ajoneuvojen kustannuksia, sillä vaikka EV-myynti kasvaa, niiden kasvuvauhti on hidastunut. Lisäksi EV:illä on myös negatiivinen ympäristövaikutus.

Sähköajoneuvojen tuotanto on resurssien intensiivinen prosessi, joka vaatii keskimäärin kuusi kertaa enemmän kriittisiä mineraaleja, kuten litiumia, kobolttia, kuparia, nikkeliä, mangaania ja grafiittia, kuin polttomoottoriajoneuvot, mikä nostaa EV:n ympäristöjalanjäljen 50 %:lla korkeammaksi tuotannon aikana.

Näiden akkujen kierrättäminen voi todella muuttaa pelin kulkua. Se voi auttaa pienentämään hiilijalanjälkeä vähentämällä sähkön kustannuksia, raaka-aineiden louhinnan tarvetta uusien akkujen valmistukseen ja jätettä pidentämällä olemassa olevien akkujen käyttöikää, jolloin EV:t tulevat edullisemmiksi.

Toinen tapa parantaa näiden akkujen tehokkuutta ja vähentää niiden vaikutusta on niiden uudelleenkäyttö. EV-akun uudelleenkäyttö antaa sille toisen elämän, jolloin toisen elinkaaren EV-akut maksimoivat akkujen arvon ja pidentävät niiden käyttöikää.

Viimeisimmät tutkijat ja raportit osoittavat, että kierrätys ja uudelleenkäyttö tarjoavat suuria etuja ja tulevat vain kasvamaan tästä eteenpäin. 

EV-akkujen kierrätys

Uusi tutkimus^1, joka on ensimmäinen tunnettu elinkaarianalyysi litiumioniakkujen (LIB) kierrätyksestä teollisessa mittakaavassa toimivan kierrätyslaitoksen dataan perustuen, on havainnut, että kierrätys tarjoaa merkittäviä ympäristöetuja.

Vedenkäytöstä ja energiankulutuksesta kasvihuonekaasupäästöihin kaikki vähenee merkittävästi, kun akut kierrätetään sen sijaan, että louhittaisiin neitsytmetalleja uusien LIB:ien valmistamiseksi.

LIB:ien tuotanto on kokenut eksponentiaalista kasvua ajoneuvojen sähköistymisen sekä satunnaisen uusiutuvan energian tuotannon nousun myötä. LIB:ien käyttö on yksinkertaisesti laajentunut kulutuselektroniikasta paljon pidemmälle. Lisäksi nämä muut käyttötapaukset kasvavat vahvalla vauhdilla.

EV-sektori odotetaan erityisesti hallitsevan LIB:n kasvua vuoteen 2030 mennessä, vastaten jopa 82 %:a arvioidusta maailmanlaajuisesta LIB-tuotannosta.

Kuitenkin, vaikka litiumioniakkujen kysyntä kasvaa nopeasti, kriittiset materiaalit, joita tarvitaan johtavien litiumakkujen kemioihin, ovat rajoitetussa tarjonnassa. Niiden odotetaan kohtaavan merkittävän alijäämän maailmanlaajuisessa tarjonta‑kysyntäsuhteessa ennen tämän vuosikymmenen loppua. Lisäksi näiden materiaalien louhinta on pahentanut taloudellisia, ympäristöllisiä, ihmisoikeuksiin ja kansalliseen turvallisuuteen liittyviä huolia.

Ei pelkästään näiden kriittisten materiaalien louhinta, vaan myös elinkaaren lopun LIB:ien väärä hävittäminen vahingoittaa luonnollisia ja ihmisen ekosysteemejä.

Tässä kierrätys kriittisistä materiaaleista elinkaaren lopun LIB:issä voi olla valtava apu ympäristökysymysten vähentämisessä. Tämä on myös olennaista sähköistetyn liikenteen pitkän aikavälin kestävyyden kannalta, sillä kierrätys voi jopa auttaa lievittämään näiden kriittisten akkuminaalien pitkän aikavälin toimitusvarmuusongelmaa suuressa mittakaavassa.

Nykyään LIB-kierrättäjät hankkivat materiaaleja joko ‘kuolleista’ akuista, jotka kerätään enimmäkseen työpaikoilta, tai viallisesta romumateriaalista akkuvalmistajilta. Kierrätysprosessissa metalleja kuten litiumia, nikkeliä, kuparia, kobolttia, mangaania ja alumiinia puretaan näistä kahdesta lähteestä.

Stanfordin yliopiston elinkaarianalyysitutkimus kvantifioi tämän prosessin ympäristöjalanjäljen ja havaitsi, että se aiheuttaa vähemmän kuin puolet perinteisen louhinnan ja metallien jalostuksen kasvihuonekaasupäästöistä. Se käyttää myös noin neljäsosan vedestä ja energiasta, mitä uuden metallien louhinta vaatii.

Kun viallista romumateriaalia hyödynnetään kierrätykseen, ympäristöhyödyt ovat vielä suurempia. Romut muodostivat itse asiassa noin 90 %:a tutkituista kierrätetyistä materiaaleista, ja niiden tulokset olivat 11 %:a louhinnan ja jalostuksen energiankulutuksesta, 12 %:a vedenkäytöstä ja 19 %:a GHG-päästöistä. Vähentynyt energiankulutus vastaa myös vähemmän ilmansaasteita, kuten noki‑ ja rikkiyhdisteitä, vaikka tätä ei ole erikseen mitattu.

Tämän tutkimuksen mukaan sen vanhempi tekijä William Tarpeh, joka on kemian tekniikan apulaisprofessori School of Engineeringissa, “kertoo meille, että voimme suunnitella akkujen kierrätyksen tulevaisuutta optimoidaksemme ympäristöhyödyt.”

Akkujen ympäristövaikutukset riippuvat itse asiassa voimakkaasti prosessointilaitoksen sijainnista sekä sen sähkölähteestä.

Kuten yksi kolmesta päätutkijasta, Samantha Bunke, Stanfordin tohtori, totesi, jos kierrätyslaitos riippuu suuresti hiilenpoltosta peräisin olevasta sähköstä, sen ilmastoetu heikkenee. Kuitenkin alueilla, joilla sähkö on puhtaampaa, makean veden puutteet ovat suuri huolenaihe.

Toinen keskeinen tekijä on kuljetus, johtuen materiaalien maantieteellisestä sijainnista.

Koboltin osalta 80 %:a maailmanlaajuisesta tarjonnasta löytyy ja louhitaan Kongon demokraattisessa tasavallassa, josta suurin osa kulkee junalla, tiellä ja meritse Kiinaan jalostettavaksi akkuja varten. Samoin litiumin globaali tarjonta keskittyy pääasiassa Chileen ja Australiaan, mistä se kulkee Kiinaan. Tutkimus arvioi, että pelkkä akkujen aktiivisten metallien louhinta ja jalostus vaatii keskimäärin noin 35 000 mailin (57 000 kilometrin) kokonaiskuljetusetäisyyden.

Samankaltainen prosessi seuraa akkujen kierrätyksessä, jossa käytetyt akut ja romu kerätään ensin ja lähetetään kierrättäjälle. Kuitenkin käytettyjen akkujen kokonaiskuljetusetäisyys puhelimista tai EV:istä hypoteettiseen jalostuslaitokseen Kaliforniassa on vain noin 140 mailia (225 kilometriä), olettaen optimaaliset sijainnit tuleville jalostuslaitoksille Yhdysvaltojen runsaiden kierrätettävien akkujen keskellä.

Massiivinen mahdollisuus

Tämän tutkimuksen tiedot saatiin Redwood Materialsilta Nevadan osavaltiossa, joka on Pohjois-Amerikan suurin teollisessa mittakaavassa toimiva litiumioniakkujen kierrätyslaitos. Laitos hyötyy maan puhtaammasta energiamiksistä, johon sisältyvät aurinko-, vesivoima ja geoterminen energia.

Tesla (TSLA )-yhtiön perustaja ja entinen CTO, Redwoodilla on kaksi laitosta, yksi Nevadan ja toinen Etelä‑Carolinassa. Muutama kuukausi sitten saksalainen autonvalmistaja BMW allekirjoitti sopimuksen yrityksen kanssa kierrättääkseen litiumioniakkuja kaikista sen EV:istä, kattaen sekä akku‑ että hybridityypit.

Redwood kierrättää jo EV-akkuja Tesla, Toyota (TM ), Ford (F ), Nissan, Lyft (LYFT ), General Motors (GM ), Amazon (AMZN ) ja muita. Se kierrättää myös paikallisia akkuja.

Yritys käsittelee anodi- ja katodimateriaaleja ja muuntaa ne “korkealaatuisiksi” akkumateriaaleiksi. Yrityksen mukaan ne palauttavat jopa 98 % näistä materiaaleista takaisin toimitusketjuun.

Nyt tutkimusta varten Redwood Materials ei ainoastaan toimittanut tietoja, vaan sovelsi myös oppejaan toimintaansa ja ympäristöjalanjälkeensä.

“Tutkimuksen oivallukset ovat näytelleet keskeistä roolia Redwoodin akkujen kierrätysprosessien tarkentamisessa.”

– Perustaja ja toimitusjohtaja JB Straubel

Hän lisäsi:

“Tutkijoiden havaintojen ansiosta olemme edelleen pienentäneet ympäristöjalanjälkeämme samalla edistäen sekä resurssitehokkuutta että prosessin skaalautuvuutta.”

Erityisesti Redwoodin kierrätysprosessi sisältää “reduktiivisen kalkinoinnin”, joka ei käytä fossiilisia polttoaineita, vaatii merkittävästi alhaisempia lämpötiloja ja tuottaa enemmän litiumia kuin tavalliset menetelmät. 

Tämä tarkoittaa, että yrityksen ympäristötulokset eivät edusta koko teollisuuden ympäristösuorituskykyä käytettyjen akkujen kierrätyksessä. Kuitenkin muut pyrometallurgiset prosessit kehittyvät laboratorioissa, jotka eivät ole yhtä energiatehokkaita kuin perinteiset menetelmät.

Tämän tutkimuksen avulla tutkijat pyrkivät tiedottamaan akkujen kierrätysyhtiöiden laajentumisesta ja korostamaan hyvän sijainnin valinnan tärkeyttä uusille laitoksille sekä valmistautumista tulevaan mineraalitarjontaongelmaan.

Tarpehin mukaan mahdollisuus on merkittävä, sillä vain 2 %–47 % litiumioniakuista kierrätetään maailmanlaajuisesti, vaikka ne sisältävät materiaaleja, joiden taloudellinen arvo on noin 10 kerta korkeampi kuin lyijyakut, joista 99 % on kierrätetty Yhdysvalloissa vuosikymmenten ajan.

“Tulevaisuudessa, jossa käytettyjen akkujen tarjonta kasvaa merkittävästi, meidän on suunniteltava ja valmisteltava kierrätysjärjestelmä jo tänään keruusta prosessointiin ja takaisin uusiin akkuun mahdollisimman pienellä ympäristövaikutuksella,” Tarpeh totesi. “Toivottavasti akkuvalmistajat ottavat kierrätettävyyden paremmin huomioon tulevissa suunnitelmissaan.”

EV-akkujen uudelleenkäyttö

Vaikka litiumioniakkuja voidaan kierrättää arvokkaiden ja kriittisten raaka-aineiden palauttamiseksi ja sitten käyttää uusissa EV-akuissa, niiden uudelleenkäyttö toisen elinkaaren sovelluksiin ennen kierrätystä tarjoaa myös valtavia etuja. Nämä edut, uuden raportin mukaan, ovat paljon suuremmat kuin pelkkä litiumioniakun kierrätys.

IDTechExin raportti tutki perusteellisesti toisen elinkaaren sähköajoneuvojen akkuja, jotka poistetaan käytöstä, kun ne eivät enää täytä EV:n suoritusvaatimuksia. Tämä tapahtuu niiden ensimmäisen elinkaaren lopussa.

Kun EV-akkuja kierrätetään, ne uudelleenkäytetään pienitehoisiin EV:ihin tai paikallisiin akkuvarastoihin, jotka IDTechExin mukaan ovat vähemmän vaativia käyttötapauksia verrattuna EV:ihin.

Kuitenkin raportti totesi, että litiumioniakkujen uudelleenkäyttö maksimoi niiden arvon, pidentää niiden käyttöikää ja edistää kiertotaloutta. Joissakin tapauksissa jopa niiden ensimmäinen elinkaari voidaan pidentää EV-sovelluksessa korvaamalla joitakin moduuleja tai soluja akkupakissa.

IDTechEx ennustaa, että toisen elinkaaren EV-akkujen markkinat arvoisivat 4,2 miljardia dollaria vuoteen 2035 mennessä, kun käytettyjen EV-akkujen saatavuus kasvaa seuraavan kymmenen vuoden aikana.

Tämä tapahtuu jo kasvavalla vauhdilla maailmanlaajuisesti. Yhdysvalloissa ja Euroopassa uudelleenkäyttäjät jatkavat toisen elinkaaren akkujen käyttöönoton määrän tasaisen kasvun. Pääasiassa nämä paikalliset tai mobiilit järjestelmät asennetaan kaupallisille ja teollisille (C&I) asiakkaille EV-latauksen optimointia, sähkönkulutuksen vähentämistä huippukysynnän aikana ja uusiutuvan energian omankäyttöä varten.

Asuinalueiden akkuvarastoteknologiaa on myös kehittänyt osa uudelleenkäyttäjistä, kun taas toiset rakentavat suurempia akkuenergia‑varastojärjestelmiä (BESS) verkon mittakaavan sovelluksiin.

Kiina johtaa tällä hetkellä toisen elinkaaren akkujen käyttöönottoa ja on myös skaalaamassa toimintaansa. Maa hyödyntää toisen elinkaaren akkuja telekommunikaation varmuuskopiointitehoihin.

Kiinan ulkopuolella Eurooppa näkee suurimman toiminnan tason, ja IDTechEx tunnistaa 20 uudelleenkäyttäjää, jotka kehittävät toisen elinkaaren akkuja alueella.

Kun tarkastellaan näiden toisen elinkaaren EV-akkujen kustannuksia, raportti huomauttaa, että merkittävät kustannusvähennykset ensimmäisen elinkaaren Li‑ion BESS‑teknologioissa ovat tehneet uudelleenkäyttäjien kilpailukyvyn hintojen suhteen erittäin haastavaksi. Jotta niiden omaksuminen kasvaisi, toisen elinkaaren EV-akkujen on oltava halvempia kuin ensimmäisen elinkaaren Li‑ion BESS.

Nämä akut ovat jo kokeneet heikkenemistä ensimmäisessä elinkaaressaan, mikä vaikuttaa niiden suorituskykyyn toisessa elinkaaressa.

Kustannusten nousuun vaikuttavat tekijät, kuten akkujen komponentit ja käytettyjen EV-akkujen toimituslogistiikka. Itse uudelleenkäyttöprosessi lisää kustannuksia, mukaan lukien akkujen luokitteluaika, purku ja kokoaminen. Siksi uudelleenkäyttäjien on kohdistettava kaikki nämä osa‑alueet kustannusten vähentämiseksi.

Jo kehittyvät edistyneet akkujen luokitteluteknologiat, kuten ajoneuvon sisäinen elinkaaren akkujen testaus, joka määrittää akun kunnon (SOH) minuuteissa perinteisten kierräystekniikoiden sijaan, vähentävät sekä testausaikaa että kustannuksia.

Lisäksi useat projektit hyödyntävät puoliksi automatisoituja akkujen purkutyökaluja. Jos nämä nousevat menestyksekkäästi, ne voivat vähentää ihmistyön tarvetta tietyissä vaiheissa, mikä alentaa työvoimakustannuksia ja siten uudelleenkäytettyjen akkujen hintaa.

Käytettyjen akkujen uudelleenkäyttö, raportin mukaan, voidaan tehdä eri purkutasolla. Tämä voi tapahtua pakettitasolla, moduulitasolla tai solutasolla.

Mitä syvemmälle puretaan, sitä kauemmin se kestää ja työvoimakustannukset nousevat. Tämä kuitenkin mahdollistaa parhaiden moduulien tai solujen uudelleenkokoonpanon, jolloin syntyy parempi järjestelmä. Raportin mukaan uudelleenkäyttäjät omaksuvat pääasiassa pakettitasoista tai moduulitasoista uudelleenkäyttötekniikoita, ja odotetaan, että tämä jatkuu.

EV-akkujen trendit odotetaan myös vaikuttavan pitkällä aikavälillä uudelleenkäytön taloudelliseen toteutettavuuteen. “IDTechEx osoittaa, miten solusta pakettiin (CTP) -suunnittelut voivat parantaa akkupaketin energiatehoa ja siten EV:n ajomatkaa. Kuitenkin nämä suunnittelut vaativat yleensä lisää pistehitsauksia tai liimoja. Niiden poistaminen vaatii lämmön tai liuottimen käyttöä, mikä nostaa purkukustannuksia.

Toinen tärkeä tekijä toisen elinkaaren akkujen kasvussa on sääntely, joka on ollut merkittävä tekijä EV:n kasvussa. Politiikat, kuten verokannustimet EV:n kustannusten ja päästöjen vähentämiseksi sekä lainsäädäntö, joka edistää EV‑myyntiä yhdessä latausinfrastruktuurin ja ICEV:n kieltämisen kanssa, ovat hyödyttäneet EV‑markkinaa merkittävästi.

Samaan aikaan taloudelliset kannustimet, takaisinostiohjelmat ja kierrätys‑ sekä keräystavoitteiden asettaminen edistävät akkujen kierrätyksen kasvua. Mutta vaikka eri alueilla on säädöksiä akkujen kierrätykseen, harvoja on, jotka käsittelevät erityisesti toisen elinkaaren EV‑akkuja.

Yhdysvallat, Kiina ja EU ovat kuitenkin alkaneet työstää sääntelykehyksiään helpottaakseen toisen elinkaaren akkuja ja niiden uudelleenkäyttöä.

Politiikat, kuten EU:n akku‑passipassi, joka seuraa akun elinkaarta, EOL‑akkujen tietojen jakaminen sidosryhmien kesken sekä laajennettu valmistajan vastuu (EPR), joka tekee valmistajista vastuullisia akkujen keräyksestä, uudelleenkäytöstä ja kierrätyksestä, mahdollistavat akkujen uudelleenkäytön.

Vaikka maat ovat alkaneet tunnistaa toisen elinkaaren akkujen potentiaalin, raportti totesi, että erityistä huomiota on kiinnitettävä kannustimiin, jotka saavat toimijat uudelleenkäyttämään sen sijaan, että kierrättäisivät akut ennenaikaisesti.

Relevantit yritykset 

Kuten yllä jaettiin, yksityinen Redwood Materials on suuri nimi akkujen kierrätyksessä. Akkujen uudelleenkäyttöön osallistuvien osalta IDTechExin raportti korostaa Higher Wire, Smartville, Terrepower, RePurpose Energy ja B2U:n Pohjois‑Amerikassa. Samaan aikaan Euroopassa Zenobe, Allye Energy, Cidetec, Betteries, Covalion ja Ecobat sekä muut ovat merkittäviä toisen elinkaaren uudelleenkäyttäjiä ja uudelleenvalmistajia.

Tarkastellaan nyt joitakin julkisesti noteerattuja yrityksiä tällä alalla:

1. Li-Cycle Holdings

Tämä yritys on mukana kriittisten materiaalien palauttamisessa puhtaan energian tulevaisuutta varten. Yritys hyödyntää patentoidut Spoke & Hub -teknologiat litiumioniakkujen kierrätykseen.

Li-Cycle Holdingsin markkina‑arvo on 35,78 miljoonaa dollaria, ja sen osakkeet kaupankäynnissä ovat 1 dollari, 43,5 %:n lasku YTD. Sen EPS (TTM) on -5,88, kun taas P/E (TTM) -0,17. Vuoden 2024 Q3 aikana yritys julkaisi 8,4 miljoonan dollarin liikevaihdon, mikä heijastaa 79 %:n vuotuista kasvua. Se myös sulki DOE:lta 475 miljoonan dollarin suurennetun lainan.

2. American Battery Technology Company

Tämä yritys keskittyy akkujen kierrätykseen ja resurssien louhintaan. Sen markkina‑arvo on 138 miljoonaa dollaria, ja sen osakkeet kaupankäynnissä ovat 1,52 dollaria, 34,15 %:n lasku YTD.

American Batterylla on EPS (TTM) -0,96 ja P/E (TTM) -1,68. Toukokuun 30. päivänä 2024 päättyneelle kolmen kuukauden ajanjaksolle ABTC raportoi hieman yli 200 000 dollarin liikevaihdon ja sai 150 miljoonan dollarin DOE:n myöntämän avustuksen toisen litiumioniakkujen kierrätyslaitoksen rakentamiseen. Tämän ajanjakson lopussa yrityksellä oli 5,8 miljoonaa dollaria käteistä.

Johtopäätös

Sähköajoneuvot tulevat näyttelemään keskeistä roolia nollapäästöjen tavoitteiden saavuttamisessa vuoteen 2050 mennessä, mutta tietenkin huolia on edelleen kustannusten ja ympäristövaikutusten osalta. Kuitenkin tutkijat löytävät yhä parempia ja uudempia tapoja tehdä niistä kustannustehokkaampia ja ympäristöystävällisempiä. Tässä kierrätys ja uudelleenkäyttö litiumioniakuista, jotka ovat yleisimmin EV:issä käytetty tyyppi, nousevat lupaavina ratkaisuna vastaamaan EV‑revolution kestävyyshaasteisiin.

Akun kierrätys, kuten olemme nähneet, voi paitsi alentaa EV:iden kustannuksia ja edistää niiden omaksumista, myös olla ympäristön kannalta hyödyllistä. Toisen elinkaaren akkujen sovellukset puolestaan voivat laajentaa niiden elinikää ja arvoa. Nämä ratkaisut tarjoavat tavan saavuttaa kestävämpiä ja kustannustehokkaampia EV:itä sekä nopeuttaa siirtymää vihreämpään tulevaisuuteen.

Klikkaa tästä saadaksesi luettelon parhaista EV‑osakkeista sijoitettavaksi.