Kullanılmış Pillerin Yükselişi: Çok Milyar Dolarlık EV Çözümü

Elektrikli araçların benimsenmesi (EV’ler) hızla artıyor, küresel satışları %25 artarak 2024’te 17,1 milyona ulaştı; bu, hükümet teşvikleri ve karbon azaltma çabaları sayesinde gerçekleşti. 

EV pazarı önümüzdeki dört yıl içinde %6,95 yıllık sabit büyüme oranı yaşayarak 1 trilyon doların üzerinde bir hacme ulaşması öngörülüyor. Pazar geliri ise dünya çapında 828,6 milyar dolara ulaşması bekleniyor. 

Daha da önemlisi, EV’lerin 2050 yılına kadar sıfır emisyon hedeflerine ulaşmada kilit bir rol oynaması bekleniyor. Ancak bunun için, EV üreticileri araç maliyetlerini düşürmek zorunda, çünkü EV satışları artarken büyüme hızı yavaşladı. Ayrıca, EV’lerin çevresel etkisi de olumsuz.

Elektrikli araç üretimi, içten yanmalı motorlu araçlara kıyasla lityum, kobalt, bakır, nikel, manganez ve grafit gibi kritik minerallerin ortalama altı katını gerektiren kaynak yoğun bir süreçtir; bu da üretim sırasında EV’lerin çevresel ayak izini ICEV’lere göre %50 daha yüksek kılar. 

Bu pillerin geri dönüşümü oyunu gerçekten değiştirebilir. Elektrik karbon ayak izini azaltarak, yeni pil üretimi için hammadde çıkarma ihtiyacını ve atıkları azaltarak EV’leri daha ucuz hâle getirebilir.

Bu pillerin verimliliğini artırmanın ve etkisini azaltmanın bir diğer yolu da yeniden kullanımdır. Bir EV pilini yeniden kullanmak ona ikinci bir yaşam verir; ikinci yaşam EV pilleri pil değerini maksimize eder ve ömrünü uzatır.

En son araştırmacılar ve raporlar, geri dönüşüm ve yeniden kullanımın büyük avantajlar sunduğunu ve bundan sonra da büyümeye devam edeceğini buluyor. 

EV Pillerinin Geri Dönüşümü

Yeni araştırma^1, ki endüstriyel ölçekli bir geri dönüşüm tesisinden elde edilen verilerle yapılan ilk lityum iyon pil (LIB) yaşam döngüsü analizidir, geri dönüşümün önemli çevresel faydalar sağladığını bulmuştur.

Su kullanımı ve enerji tüketiminden sera gazı emisyonlarına kadar, piller geri dönüştürüldüğünde yeni LIB’ler üretmek için ham metal madenciliği yerine çok daha az etki yaratır.

LIB üretimi, araç elektrifikasyonu ve kesintili yenilenebilir enerji üretiminin artışıyla üssel bir büyüme yaşıyor. LIB’lerin kullanımı artık tüketici elektroniğinin çok ötesine geçti ve bu diğer kullanım alanları da güçlü bir tempoda büyüyor.

Özellikle EV sektörü, 2030 yılına kadar LIB üretiminin %82’sini oluşturarak bu büyümeyi domine edeceği öngörülüyor. 

Bununla birlikte, lityum iyon pil talebi hızlı bir şekilde artarken, önde gelen lityum pil kimyaları için gerekli kritik malzemeler sınırlı bir arzda. Bu malzemeler, bu on yılın sonuna kadar küresel arz-talep dengesinde büyük bir açıkla karşılaşacak. Üstelik bu malzemelerin çıkarılması ekonomik, çevresel, insan hakları ve ulusal güvenlik sorunlarını da artırıyor. 

Bu kritik malzemelerin madenciliği kadar, kullanım ömrünü tamamlamış LIB’lerin uygunsuz şekilde bertaraf edilmesi de doğal ve insan ekosistemlerine zarar veriyor. 

Kullanım ömrünü tamamlamış LIB’lerdeki kritik malzemelerin geri dönüşümü, artan çevresel endişeleri azaltmada büyük bir yardımcı olabilir. Bu aynı zamanda elektrifikasyonlu ulaşımın uzun vadeli sürdürülebilirliği için de kritiktir; çünkü geri dönüşüm, bu kritik pil minerallerinin uzun vadeli arz güvensizliğini büyük ölçekte hafifletebilir.

Şu anda, LIB geri dönüştürücüleri malzemeleri ya ‘ölmüş’ pillerden (çoğunlukla iş yerlerinden toplanan) ya da pil üreticilerinin hatalı hurda malzemelerinden temin ediyor. Geri dönüşüm sürecinde, lityum, nikel, bakır, kobalt, manganez ve alüminyum gibi metaller bu iki kaynaktan çıkarılıyor.

Stanford Üniversitesi’nden bir yaşam döngüsü analizi, bu sürecin çevresel ayak izini ölçmüş ve geleneksel madencilik ve metal rafine sürecinin yarısından az sera gazı (GHG) salınımı olduğunu bulmuş. Ayrıca su ve enerji tüketimi de yeni metal madenciliğinin yaklaşık dörtte birini oluşturuyor. 

Hatalı hurda malzemeler geri dönüşümde kullanıldığında çevresel faydalar daha da artıyor. Çalışılan hurda, incelenen geri dönüştürülen arzın yaklaşık %90’ını oluşturmuş ve sonuçlar, madencilik ve işleme enerjisinin %11’i, su kullanımının %12’si ve GHG emisyonunun %19’u kadar enerji, su ve emisyon tasarrufu sağlamış. Azalan enerji kullanımı aynı zamanda partikül ve kükürt gibi hava kirleticilerinin de azalması anlamına geliyor, ancak bu ölçülmemiştir.

Bu çalışma, Kimya Mühendisliği Yardımcı Profesörü William Tarpeh’in açıklamasına göre, “pil geri dönüşümünün geleceğini tasarlayarak çevresel faydaları en üst düzeye çıkarabileceğimizi” gösteriyor.

Pillerin çevresel etkileri, işleme tesisinin konumu ve elektrik kaynağına da çok bağlı.

Çalışmanın üç baş araştırmacısından biri olan Stanford doktora öğrencisi Samantha Bunke, eğer bir geri dönüşüm tesisi kömür yakarak üretilen elektriğe çok bağımlıysa, iklim avantajının azalacağını belirtiyor. Ancak daha temiz elektrik kullanılan bölgelerde, tatlı su kıtlığı büyük bir endişe. 

Bir diğer önemli faktör ise malzeme tedarikinin jeolojik konumu nedeniyle taşımadır. 

Kobalt açısından, küresel arzın %80’i Demokratik Kongo Cumhuriyeti’nde bulunup madencilik yapılıyor ve büyük çoğunluğu demiryolu, karayolu ve deniz yoluyla Çin’e rafine edilmek üzere gidiyor. Benzer şekilde, lityumun küresel arzı çoğunlukla Şili ve Avustralya’da yoğunlaşmış ve Çin’e yönlendiriliyor. Çalışma, pil aktif metallerinin madencilik ve rafine edilmesi için toplam taşıma mesafesinin ortalama 35.000 mil (57.000 km) olduğunu tahmin ediyor. 

Pil geri dönüşümünde de benzer bir süreç izleniyor; kullanılmış piller ve hurda önce toplanıyor, ardından geri dönüştürücüye gönderiliyor. Ancak telefonlarımızdan veya EV’lerimizden kullanılan pillerin Kaliforniya’daki varsayımsal bir rafine tesisine toplam taşıma mesafesi sadece yaklaşık 140 mil (225 km) olarak hesaplanıyor; bu, gelecekteki rafine tesislerinin ABD’deki bol miktarda geri dönüştürülebilir pil arasında optimal konumlandırılması varsayımına dayanıyor.

Büyük Bir Fırsat

Bu çalışmanın verileri, Kuzey Amerika’daki en büyük endüstriyel ölçekli lityum iyon pil geri dönüşüm tesisi olan Nevada’daki Redwood Materials’tan alınmıştır. Tesis, ülkenin daha temiz enerji karışımından faydalanıyor; bu karışım arasında güneş, hidroelektrik ve jeotermal enerji bulunuyor.

Tesla kurucu ortağı ve eski CTO’su (TSLA ) tarafından kurulan Redwood, Nevada ve Güney Carolina’da iki tesise sahip. Birkaç ay önce Alman otomobil üreticisi BMW bir anlaşma imzaladı ve şirket, tüm EV’lerinin Li-ion pillerini, hem batarya hem de hibrit tiplerini kapsayacak şekilde geri dönüştürecek.

Redwood, zaten Tesla, Toyota (TM ), Ford (F ), Nissan, Lyft (LYFT ), General Motors (GM ), Amazon (AMZN ) ve diğerlerini. Ayrıca sabit (stationary) pilleri de geri dönüştürüyor.

Şirket, anot ve katot malzemelerini işleyerek bunları “yüksek kaliteli” pil malzemelerine dönüştürüyor. Şirkete göre, bu malzemelerin %98’ine kadarını geri kazanıyor ve tedarik zincirine geri kazandırıyor.

Bu çalışma için Redwood Materials sadece verileri sağlamakla kalmadı, aynı zamanda bu dersleri operasyonlarına ve çevresel ayak izine de uyguladı.

“Bu araştırmanın bulguları, Redwood’un pil geri dönüşüm süreçlerini iyileştirmede kilit bir rol oynadı.”

– Kurucu ve CEO JB Straubel

Ayrıca şunları ekledi:

“Araştırmacıların gözlemleri sayesinde çevresel ayak izimizi daha da azalttık, aynı zamanda kaynak verimliliği ve süreç ölçeklenebilirliğini de ilerlettik.”

Özellikle Redwood’un geri dönüşüm süreci “indirgenmiş kalkinasyon” (reductive calcination) içeriyor; bu yöntem fosil yakıt kullanmıyor, çok daha düşük sıcaklıklara ihtiyaç duyuyor ve tipik yöntemlere göre daha fazla lityum üretiyor. 

Bu, şirketin çevresel sonuçlarının, kullanılan pillerin geri dönüşümü için sektörün genel performansını temsil etmediği anlamına geliyor. Ancak, konvansiyonel yöntemlere göre enerji yoğun olmayan diğer pirometalurjik süreçler laboratuvarlarda ortaya çıkıyor.

Bu çalışmayla araştırmacılar, pil geri dönüşüm şirketlerinin yeni tesisler için doğru konumları seçmesinin ve yaklaşan mineral tedarik sorununa hazırlanmasının önemini vurgulamak istiyor.

Tarpeh’e göre, dünya genelinde lityum iyon pillerinin %2 ila %47’si geri dönüştürülüyor; bu piller, kurşun-asit pillerin ekonomik değerinin yaklaşık 10 katı kadar değere sahip, ki bu piller ABD tarafından onlarca yıldır %99 oranında geri dönüştürülüyor. 

“Kullanılmış pillerin çok daha fazla olduğu bir gelecek için, toplama, işleme ve yeni pillere dönüşüm sürecinde çevresel etkiyi en aza indirecek bir geri dönüşüm sistemi tasarlamalı ve hazırlamalıyız,” diye belirtti Tarpeh. “Umarım pil üreticileri de gelecekte tasarımlarında geri dönüştürülebilirliği daha fazla göz önünde bulundurur.”

EV Pillerinin Yeniden Kullanımı

Lityum iyon piller, değerli ve kritik hammadde geri kazanımı için geri dönüştürülebilirken, geri dönüşümden önce ikinci yaşam uygulamaları için yeniden kullanımları da büyük faydalar sağlıyor. Yeni bir rapor, bu faydaların bir Li-ion pilin yeniden kullanılmasından çok daha büyük olduğunu savunuyor.

IDTechEx tarafından hazırlanan rapor, ikinci yaşam elektrikli araç pillerine derinlemesine bakıyor; bu piller, EV performans gereksinimlerini karşılayamadıklarında emekli oluyor. Bu ilk yaşamlarının sonunda gerçekleşiyor. 

EV pilleri geri dönüştürüldüğünde, daha düşük güçlü EV’ler veya sabit batarya depolama sistemleri için yeniden kullanılıyor; IDTechEx’e göre, bu kullanım senaryoları EV’lere kıyasla daha az talepkar.

Bununla birlikte, rapor, Li-ion pillerin yeniden kullanılmasının değerini maksimize ettiğini, ömrünü uzattığını ve döngüsel bir pil ekonomisine katkıda bulunduğunu belirtiyor. Bazı durumlarda, ilk yaşamları bile bir EV uygulamasında bazı modüllerin veya hücrelerin değiştirilmesiyle uzatılabiliyor.

IDTechEx, ikinci yaşam EV pil piyasasının 2035 yılına kadar 4,2 milyar dolar değerinde olacağını öngörüyor; emekli EV pillerinin önümüzdeki on yılda artan bir şekilde kullanılabilir hale gelmesiyle.

Bu durum zaten dünya çapında artan bir hızla gerçekleşiyor. ABD ve Avrupa’da yeniden kullananlar, ikinci yaşam batarya dağıtımlarının hacmini istikrarlı bir şekilde artırıyor. Bu sabit veya mobil sistemler, esas olarak ticari ve endüstriyel (C&I) müşteriler için EV şarjının optimizasyonu, talebin zirve olduğu zamanlarda elektrik tüketiminin azaltılması ve yenilenebilir enerjinin öz-tüketimini artırmak amacıyla kuruluyor.

Bazı yeniden kullananlar konut batarya depolama teknolojileri geliştirdi, diğerleri ise şebeke ölçeğinde uygulamalar için daha büyük batarya enerji depolama sistemleri (BESS) inşa ediyor. 

Çin, şu anda ikinci yaşam bataryalarının dağıtımında lider konumda ve faaliyetlerini de ölçeklendiriyor. Ülke, ikinci yaşam bataryalarını telekom yedek güç uygulamalarında kullanıyor.

Çin dışındaki bölgelerde, Avrupa en yüksek aktivite seviyesini gösteriyor; IDTechEx, bölgede 20 yeniden kullananın ikinci yaşam bataryaları geliştirdiğini tespit etti.

Bu ikinci yaşam EV pillerinin maliyeti söz konusu olduğunda, rapor, birinci yaşam Li-ion BESS teknolojilerindeki önemli maliyet düşüşlerinin, yeniden kullananların sistem fiyatlarıyla rekabet etmelerini zorlaştırdığını belirtiyor. Benimsenmelerinin artması için, ikinci yaşam EV pilleri birinci yaşam Li-ion BESS’ten daha düşük fiyatlandırılmalı.

Bu piller zaten birinci yaşamlarında aşınma yaşamış; bu da ikinci yaşam performanslarını etkiliyor. 

Bu ikinci yaşam batarya enerji depolama sistemlerinin daha yüksek maliyetine katkıda bulunan faktörler arasında batarya bileşenleri ve emekli EV pil teslimat lojistiği bulunuyor. Yeniden kullanım süreci kendisi de maliyete katkı sağlıyor; bu süreç batarya derecelendirme süreleri, demontaj ve yeniden montajı kapsıyor. Bu yüzden yeniden kullananlar maliyetleri düşürmek için tüm bu alanları hedef almalı.

Zaten, gelişmiş batarya derecelendirme teknolojileri geliştiriliyor; örneğin araç içi yaşam sonu batarya testleri, tipik döngü tekniklerine göre saatler yerine dakikalar içinde pil Sağlık Durumu (SOH) belirleyebiliyor; bu da test süresini ve maliyeti düşürüyor.

Ayrıca, birçok proje yarı otomatik batarya demontaj teknolojilerini kullanıyor. Bu projeler başarılı olursa, belirli adımlarda insan müdahalesi ihtiyacı azalacak, bu da işçilik maliyetlerini ve dolayısıyla yeniden kullanılan pil maliyetini düşürecek.

Rapor, emekli pillerin yeniden kullanılmasının farklı demontaj seviyelerinde yapılabileceğini belirtiyor; bu paket seviyesi, modül seviyesi veya hücre seviyesi olabilir. 

Ne kadar derine inersek demontaj o kadar uzun sürer ve işçilik maliyetleri artar. Ancak bu, en iyi performans gösteren modüllerin veya hücrelerin yeniden montajını mümkün kılar; böylece daha iyi performanslı bir sistem oluşturulur. Rapora göre, yeniden kullananlar ağırlıklı olarak paket seviyesi veya modül seviyesi yeniden kullanım tekniklerini benimseyiyor ve bu trendin devam etmesi bekleniyor. 

EV pil trendleri de uzun vadede yeniden kullanımın ekonomik fizibilitesini etkileyecek. “IDTechEx, hücreden pakete (CTP) tasarımların pil paketinin enerji yoğunluğunu ve dolayısıyla bir EV’nin menzilini artırabileceğini gösteriyor. Ancak bu tasarımlar genellikle spot kaynaklama veya yapıştırıcı kullanımını artırıyor. Bunların kaldırılması ısı veya çözücü kullanımını gerektiriyor ve demontaj maliyetini artırıyor. 

İkinci yaşam pillerinin büyümesinde bir diğer önemli unsur düzenlemelerdir; bu düzenlemeler EV büyümesinin büyük bir katkı faktörü olmuştur. Vergi teşvikleri gibi politikalar, EV maliyetlerini düşürmek, emisyon zorunlulukları ve EV satışını teşvik eden altyapı ve ICEV yasakları, EV pazarına büyük fayda sağlamıştır.

Bu arada, finansal teşvikler, geri alım programları ve geri kazanım, toplama ve geri dönüşüm hedeflerinin belirlenmesi batarya geri dönüşümünün büyümesine katkı sağlıyor. Ancak farklı bölgelerde batarya geri dönüşümü için düzenlemeler mevcutken, ikinci yaşam EV pillerine özel politikalar çok az. 

ABD, Çin ve AB gibi ülkeler, ikinci yaşam pilleri ve yeniden kullanımı kolaylaştırmak için düzenleyici çerçeveler üzerinde çalışmaya başladı. 

AB Batarya Pasaportu gibi politikalar, bir pilin yaşam döngüsünü izler, EOL pil verilerinin paydaşlar arasında paylaşılmasını sağlar ve Üretici Sorumluluğu (EPR) gibi düzenlemeler, üreticileri pil toplama, yeniden kullanım ve geri dönüşümden sorumlu tutar; bu da pillerin yeniden kullanılmasını mümkün kılar.

Ülkeler ikinci yaşam pillerinin potansiyel değerini fark etmeye başlasa da, rapor, pilleri erken dönemde geri dönüştürmek yerine yeniden kullanmaya teşvik edecek politikaların özel bir dikkatle ele alınması gerektiğini vurguluyor. 

İlgili Şirketler 

Yukarıda paylaştığımız gibi, özel sermayeli Redwood Materials batarya geri dönüşümünde büyük bir isim. Bataryaların yeniden kullanımına katılanlar arasında IDTechEx raporu, Kuzey Amerika’da Higher Wire, Smartville, Terrepower, RePurpose Energy ve B2U’yu öne çıkarıyor. Avrupa’da ise Zenobe, Allye Energy, Cidetec, Betteries, Covalion ve Ecobat gibi ikinci yaşam yeniden kullanan ve yeniden üreticiler öne çıkıyor.

Şimdi, bu alanda halka açık bazı şirketlere bir göz atalım:

1. Li-Cycle Holdings

Bu şirket, temiz enerji geleceği için kritik malzemelerin geri kazanılmasında yer alıyor. Şirket, patent korumalı Spoke & Hub Teknolojilerini kullanarak lityum iyon pilleri geri dönüştürüyor.

Li-Cycle Holdings’in piyasa değeri 35,78 milyon dolar, hisseleri şu anda hisse başına 1 dolar ve yılbaşından bu yana %43,5 düşüş gösteriyor. EPS (TTM) -5,88, P/E (TTM) -0,17. 2024’ün 3. çeyreğinde şirket gelirini 8,4 milyon dolar olarak açıkladı, bu %79 yıllık büyüme anlamına geliyor. Ayrıca DOE’dan 475 milyon dolarlık artırılmış bir kredi kapattı.

2. American Battery Technology Company

Bu şirket, pil geri dönüşümü ve kaynak çıkarımına odaklanıyor. Piyasa değeri 138 milyon dolar, hisseleri hisse başına 1,52 dolar ve yılbaşından bu yana %34,15 düşüş gösteriyor.

American Battery’nin EPS (TTM) -0,96 ve P/E (TTM) -1,68. 30 Eylül 2024 tarihine kadar üç aylık dönemde ABTC, 200 bin doların üzerinde gelir bildirdi ve DOE’dan ikinci bir lityum iyon pil geri dönüşüm tesisi inşası için 150 milyon dolar hibe aldı. Bu dönemin sonunda şirketin nakit rezervi 5,8 milyon dolar.

Sonuç

Elektrikli Araçlar 2050 yılına kadar belirlenen sıfır emisyon hedeflerine ulaşmada kilit bir rol oynamaya hazır, ancak maliyet ve çevresel etki açısından hâlâ endişeler mevcut. Araştırmacılar, bu araçları daha maliyet etkin ve çevre dostu hâle getirecek daha iyi ve yeni yollar buluyor. Burada, EV’lerde en yaygın kullanılan lityum iyon pillerin geri dönüşümü ve yeniden kullanımı, EV devriminin sürdürülebilirlik kaygılarını ele almak için umut vadeden çözümler olarak ortaya çıkıyor.

Pil geri dönüşümü, gördüğümüz gibi, EV maliyetlerini düşürüp benimsenmelerini artırmanın yanı sıra çevreye de fayda sağlama potansiyeline sahip. İkinci yaşam pil uygulamaları ise ömrünü ve değerini genişletebilir. Bu çözümler, daha sürdürülebilir ve maliyet etkin EV’ler elde etmeyi ve daha yeşil bir geleceğe geçişi hızlandırmayı mümkün kılıyor.

Yatırım yapabileceğiniz en iyi EV hisse senetleri listesi için buraya tıklayın.