Drugie życie akumulatora z auta elektrycznego. Nie będziesz już musiał płacić za prąd do domu!

Czy już wkrótce złomowiska i składowiska odpadów niebezpiecznych zostaną zasypane akumulatorami z aut elektrycznych? To jeden ze sztandarowych zarzutów stawianych przez tych, którym z elektromobilnością jest nie po drodze.

My, Polacy, jesteśmy nacją, która bardzo szybko przechodzi granicę z napisem: "wiem wszystko". Wcześniej znaliśmy się najlepiej na świecie na skokach narciarskich, na łyżwiarstwie, na piłce nożnej, ostatnio wszyscy znamy się na wirusologii, tenisie i wyborach we Francji. I niestety, tak samo jest z energetyką odnawialną, ekologią czy samochodami elektrycznymi – tu też każdy Polak ma wyrobioną opinię. To jest głębszy problem, bo większość Polaków wierzy bezkrytycznie w to, co zobaczy w telewizji albo przeczyta w internecie.

Jak najprościej wytłumaczyć, czym są akumulatory stosowane w autach elektrycznych? To zestawy ogniw litowo-jonowych, czyli mniej więcej takich samych, jakie stosuje się w laptopach, telefonach komórkowych czy nawet w lepszych latarkach. Ta technologia jest powszechnie stosowana od kilkunastu lat, bezpieczna, stabilna, nudna. I pierwszy mit: powszechną obawą jest to, że baterie tego typu po pewnym czasie "umierają" – to przekonanie opiera się często na doświadczeniach, jakie mamy m.in. z samochodowymi akumulatorami kwasowo-ołowiowymi 12 V, które po 3-5 latach z reguły nie nadają się już do użytku. Tyle że ogniwa litowo-jonowe w autach elektrycznych to zupełnie inna technologia. Poprawnie użytkowany akumulator z samochodu elektrycznego przeżyje resztę takiego pojazdu. Żywotność akumulatorów stosowanych w autach elektrycznych szacowana jest na ok. 8 tys. cykli ładowania. Po tym pojemność akumulatora spadnie do 75-80 proc. jego pierwotnej pojemności. Jeżeli nawet codziennie chcielibyśmy jeździć elektrykiem te 300 km, świątek – piątek czy niedziela i byśmy codziennie go ładowali, no to wtedy, jak sobie podzielimy te 8 tys. cykli na 365 dni w roku, wychodzi nam ponad 20 lat użytkowania! A przecież większość aut elektrycznych nie jest użytkowana w taki sposób. Z badań Komisji Europejskiej wynika, że średnie dzienne przebiegi aut na terenie UE to ok. 70-75 km. Historie o trasach "1500 km w jednym strzale" to jest myślenie rodem z ubiegłego wieku. Większość znanych mi kierowców aut elektrycznych robi dziennie do 60 km, na wakacje latają samolotami. Wszystko to oznacza, że trwałość akumulatora to nie problem.

Tesla publikuje dane o tym, jak się zachowują akumulatory aut tej marki, jak zmienia się ich pojemność w zależności od upływu czasu i sposobu użytkowania. Jeśli ktoś traktuje samochód elektryczny jak wyścigówkę pędzącą od świateł do świateł, to wiadomo, że akumulator będzie obciążony bardziej – wtedy będzie tracił 1-1,5 proc. pojemności na każde przejechane 10 tys. km. Przy normalnym użytkowaniu – kiedy już kierowca przywyknie do jazdy elektrykiem i nie musi na każdych światłach udowadniać, że jego auto jest szybsze od aut spalinowych – degradacja akumulatorów przebiega znacznie wolniej, np. 1 proc. na 30 tys. km. W sytuacji pokonywania 25-30 tys. km rocznie zmiana pojemności akumulatora w aucie elektrycznym będzie niemal niezauważalna.

Ale przecież na rynku wtórnym są już kilkuletnie auta elektryczne i część z nich ma niższy zasięg – czyli mniejszą pojemność akumulatora – niż kiedy wyjeżdżały z fabryki. Skąd się one wzięły?

To, że niektóre kilkuletnie auta elektryczne rzeczywiście mają już mocno wyeksploatowane akumulatory, może mieć kilka przyczyn. W przypadku modeli, które były pionierami na rynku, jak np. Nissan Leaf pierwszej generacji, konstruktorzy i producenci nie uwzględnili pewnych cech ogniw litowo-jonowych. W pierwszej generacji wspomnianego modelu po macoszemu potraktowano kwestię chłodzenia akumulatora trakcyjnego. W przypadku dużych przepływów prądu, czyli np. podczas gwałtownego przyspieszania albo ładowania z wysoką mocą, pakiety ogniw się przegrzewają. A trzeba pamiętać, że ogniwa litowo-jonowe najbardziej lubią taką temperaturę, jak człowiek, czyli między 12-15 a ok. 25 stopni Celsjusza. Częsta ostra jazda, szczególnie w ekstremalnych warunkach, a także ładowanie wyłącznie w ładowarkach o dużej mocy odbijają się na kondycji i trwałości ogniw. Bo to nie są optymalne warunki dla takich akumulatorów, a użytkownik może żyć w nieświadomości, bo głęboko ukryte akumulatory nie dają żadnych sygnałów, że "jest im źle".

Ogniwa litowo-jonowe najlepiej pracują i najdłużej mogą służyć, jeśli użytkujemy je w zakresie od 20 do 80 proc. ich pojemności. Ładowanie akumulatora zawsze do pełna i rozładowywanie go niemal do zera nie służy mu najlepiej, choć większość konstrukcji jest już przed tym w pewnym stopniu zabezpieczona – elektronikę skonfigurowano tak, że użytkownik nie może wykorzystać całej pojemności akumulatora, stąd często w danych technicznych mowa jest o pojemnościach netto i brutto.

Teraz wśród producentów i użytkowników aut elektrycznych trwa fascynacja coraz szybszym ładowaniem – wszyscy jednak zapominają, że wraz ze wzrostem prądu ładowania zmuszamy ogniwa do pracy poza parametrami dla nich optymalnymi. Jeśli swój samochód raz na miesiąc naładuję z mocą 150 kW, to stanie się niewiele. Ale jeśli ktoś pomylił samochód z pociągiem i korzysta z ładowania np. tylko w Superchargerach Tesli czy innych bardzo mocnych ładowarkach, to i żywotność takiego pakietu może szybciej spadać.

Innym powodem degradacji akumulatorów jest też po prostu "druciarstwo" – niefachowe naprawy i modyfikacje aut. To zdarza się nie tylko w Polsce. Czasem fachowcy po demontażu baterii łapią się za głowy i dziwią się, że coś takiego, naprawiane gdzieś w świecie, choćby przez chwilę działało. Jeden z popularnych modeli ma serię pojazdów z rdzewiejącym złączem, którego nie widać bez rozkręcenia akumulatora.

Skoro akumulatory są aż tak trwałe, wręcz niemal nieśmiertelne, to skąd w ogóle pomysł na poszukiwanie pomysłów na ich drugie życie?

Koncepcja #SecondLife, czyli pomysły na drugie życie akumulatora, wynika właśnie ze zrozumienia faktu, że to, co w branży motoryzacyjnej jest nazywane "top hat" (to, co zbudowane jest na platformie, na której bazuje samochód) – czyli m.in. nadwozie i wyposażenie auta – starzeć się będzie znacznie szybciej niż jego najdroższy w tym przypadku element, platforma z akumulatorem.

Prędzej czy później na rynku pojawi się więc wysyp pojazdów, które z różnych względów zostaną wycofane z użytkowania, natomiast ich płyta z akumulatorem będzie sprawna. W naszych głowach wciąż funkcjonuje przekonanie, że samochód jest praktycznie nieśmiertelny, ale problemem może być silnik, mechanika. W autach elektrycznych jest odwrotnie: szybciej rozsypie się "top hat", a akumulatory wciąż będą działały. To, że kiedykolwiek staną się one problemem dla środowiska, to mit! W podwarszawskich lasach natknąć się można na pozostałości po różnych, często nawet niemal nowych samochodach, porzucone przez przestępców rozbierających kradzione auta na części. Zderzak z Golfa? Proszę bardzo. Fotel z Opla – nie ma problemu. Akumulator po EV? Nie widziałem ani jednego, bo są niezwykle cenne!

Sięgnijmy jednak znowu do raportów Tesli – na 100 aut elektrycznych tej marki, które z różnych względów wycofano z ruchu, np. po wypadkach, uszkodzeniach, wandalizmie, aż w 97 z nich akumulatory pozostały nietknięte! Nie, że "sprawne", ale "nietknięte". Akumulatory trakcyjne aut elektrycznych mają solidne obudowy i są świetnie zabezpieczone, mechanicznie, elektrycznie, przed wilgocią. Wiem, bo parę już rozkręciłem. Przede wszystkim nie ma ich w narożnikach auta, a to właśnie narożniki najczęściej ulegają uszkodzeniom w kolizjach.

W 2022 roku na terenie Unii Europejskiej, wliczając w to już wielką fabrykę Tesli pod Berlinem, mamy roczne możliwości produkcyjne na poziomie 2,5 miliona aut elektrycznych. Do tego dojdzie też trochę aut z USA, trochę z Chin, z Korei. Jeśli uwzględnimy ryzyko kolizji i innych szkód, to trzeba się liczyć z tym, że w Unii Europejskiej dziennie z tej liczby będzie wypadało ok. 80-100 aut! Gdyby iść torem myślenia tych samozwańczych specjalistów od ekologii i elektromobilności, oznaczałoby to gigantyczny problem dla środowiska. Tyle że te 97 akumulatorów ocalałych dziennie ze 100 wycofanych z ruchu aut będzie mieć drugie życie. Oczywiście, można je oddać do utylizacji – na terenie Unii Europejskiej są już huty, które chętnie przyjmą ich każdą liczbę, bo zawarte w nich surowce – m.in. lit, miedź, nikiel, kobalt – warte są z miesiąca na miesiąc coraz więcej.

Jednak recykling przez rozbiórkę to czyste marnotrawstwo. Po co przerabiać akumulatory, które wciąż w większości są sprawne? Z wraku demontujemy akumulatory, możemy je rekonfigurować, tzn. z zawartych w nich ogniw tworzyć nowe akumulatory dostosowane do najróżniejszych zastosowań. Lub – tak jak ja – zostawić akumulatory w oryginalnej konfiguracji 400 V. W przypadku mojej domowej instalacji ogniwa uratowane z samochodowego akumulatora trakcyjnego służą jako magazyn energii. Akumulator został zamontowany na ścianie i przy wykorzystaniu przygotowanego do tego inwertera jest ładowany z nadwyżek energii z domowej instalacji fotowoltaicznej. W ciągu dnia instalacja fotowoltaiczna produkuje prąd, który można wykorzystać do ogrzewania domu (używam do tego mnożnika energii, czyli pompy ciepła) lub ładowania samochodu elektrycznego.

Normalnie w takich przypadkach nadwyżka wyprodukowanej energii trafia do sieci dystrybucyjnej, do firm energetycznych, które "kradną" prosumentom ten prąd, a w zasadzie zdzierają wysoki haracz, kiedy energię wpuszczoną wcześniej do sieci chcemy później wykorzystać. Można też inaczej! Dzięki akumulatorowi, któremu daliśmy nowe życie, w ciągu dnia nadwyżki prądu ładujemy do naszego akumulatora, a przez resztę doby, kiedy instalacja fotowoltaiczna prądu nie wytwarza, wykorzystujemy zgromadzoną energię.

W mojej instalacji dotychczas używałem niewielkiego magazynu energii, zbudowanego na bazie części ogniw ze starego Nissana Leafa. Taki magazyn pozwalał zmagazynować 8 kWh energii. W moim przypadku taki zapas wystarcza do ok. północy (ze względu na ogrzewanie wymagające sporej mocy), a w lecie wystarcza aż do następnego dnia. Nowy zestaw został rozbudowany o większy akumulator, o pojemności 21,6 kWh, pochodzący z BMW i3.

Od ilu lat pracuje ta instalacja? Akumulatory ze starego Nissana Leafa uchodzą za niezbyt trwałe, jak sprawują się w domowej instalacji?

Akumulatory z Leafa pracują w mojej domowej instalacji od 6 lat i przez ten czas praktycznie nie zmieniły się ich parametry. Nie ma śladów degradacji. Łatwo to jednak wytłumaczyć. Pracują one w warunkach bez porównania lepszych, niż miałyby w aucie. Kiedy przyspieszamy autem, to chwilowe zapotrzebowanie na energię, która odbierana jest z akumulatora, wynosi kilkadziesiąt kilowatów. W domu nie jestem w stanie wygenerować takiego obciążenia, nawet gdybym włączył wszystkie odbiorniki.

Normalny pobór to 1-3 kWh przy włączonych komputerach, telewizorach, lodówkach, oświetleniu. Taki #SecondLife akumulatora stanowi dla niego wygodną, ciepłą emeryturę. O ile w Polsce takich instalacji, jak moja, jest niewiele, o tyle na świecie jest to już coraz popularniejszy sposób na zagospodarowanie akumulatorów i na lepsze wykorzystanie instalacji fotowoltaicznej, bez zdawania się na łaskę i niełaskę operatorów sieci, przemysłowych firm energetycznych. Od kwietnia tego roku dla nowych instalacji obowiązują inne zasady rozliczeń – "sprzedajemy" do sieci prąd wyprodukowany przez domową instalację tanio, a kupujemy drogo. Ja chcę mieć własną energię, ale też chciałbym mieć możliwość jej magazynowania.

Jest już całkiem spore środowisko pasjonatów, którzy wręcz polują na wszystkie pojawiające się na rynku akumulatory z aut elektrycznych, pakiety ogniw z drugiej ręki po to, żeby eksperymentować, badać ich BMS (układy zawiadujące bezpieczeństwem pracy akumulatora), wykorzystywać je do najróżniejszych, nie tylko domowych zastosowań. Powtórzę więc: używane akumulatory z aut elektrycznych, które siłą rzeczy w coraz większej liczbie trafiać będą na rynek, na pewno nie skończą na złomowiskach. To szansa, także w skali Polski, a nie zagrożenie, sceptycy po prostu nie wiedzą, o czym mówią. Warto podkreślić: 99 proc. tego, co słyszę i czytam o autach elektrycznych, to głupoty czystej wody. Sceptycy nie zadają sobie trudu, żeby sprawdzić, jak jest naprawdę.

Skoro te akumulatory z drugiej ręki to aż tak poszukiwany towar, to czy w ogóle mamy szanse, żeby je na rynku zdobyć?

Moim zdaniem tak, choć należy uwzględnić tzw. krzywą życia produktu, którym są akumulatory #SecondLife z aut elektrycznych. Na razie rynek ten jest wciąż mały, choć dynamicznie rośnie. Zainteresowanie akumulatorami nie jest jeszcze olbrzymie, bo Kowalscy z Nowakami na razie o tym nie rozmawiają przy stole. Ale o fotowoltaice już zaczęli. Rynek akumulatorów #SecondLife będzie rozwijał się szybciej. Dlatego wciąż trudno określić rynkowe ceny. Jest spore środowisko innowatorów funkcjonujących w różnych krajach. Dzięki internetowi łatwo się odnajdujemy, dzielimy swoją wiedzą i doświadczeniami. Doskonałym źródłem akumulatorów są np. kraje skandynawskie, w których aut elektrycznych jest już dużo, a przez wysokie koszty pracy nawet nieznacznie rozbitych aut nie opłaca się tam naprawiać.

Moglibyśmy, jako Polska, wykorzystać tę szansę – wystarczyłoby, żeby odpowiednie instytucje, np. Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, przyznały nawet niezbyt duże granty kilku wybranym przez siebie firmom, które za te pieniądze opracowałyby np. elektronikę, odpowiednie adaptery pozwalające podłączyć taki samochodowy akumulator trakcyjny do instalacji fotowoltaicznych. Sieć badawcza Łukasiewicz też mogłaby się tym zająć. Na taki produkt jest rynek w całej Europie i poza nią. To byłaby szansa dla polskiej gospodarki.

Ile kosztuje taki domowy magazyn energii zbudowany na bazie akumulatora z samochodu elektrycznego?

Na razie ceny akumulatorów, nawet tych z odzysku, wydają się za wysokie. Za 1 kWh w przypadku ogniw z demontażu trzeba zapłacić ok. 500-700 zł. Moim zdaniem ta cena powinna spaść do 200-300 zł za 1 kWh pojemności. Taki poziom cen będzie za 2-4 lata od dziś. Teraz bateria o pojemności 10 kWh do domowej instalacji fotowoltaicznej kosztuje nas ok. 6 tys. zł, drugie 6 tys. zł kosztuje nas inwerter pozwalający ten akumulator podłączyć do instalacji, do tego ok. 2 tys. zł za usługi elektryka – mówimy więc o wydatku rzędu 14 tys. zł. Oczywiście, można też kupić gotowy magazyn energii za np. 30-40 tys. zł. Mój nowy magazyn energii, z akumulatorem z BMW i3 o pojemności niespełna 22 kWh, wraz z montażem i potrzebną elektroniką kosztował mnie ok. 30 tys. złotych.

W przypadku montowanych teraz instalacji fotowoltaicznych, podłączanych do sieci na nowych zasadach, według których ten haracz nakładany przez koncerny energetyczne na prosumentów jest wyższy, niż był dotychczas, taka inwestycja ma olbrzymi sens. Chodzi tu nie tylko o indywidualne oszczędności, lecz także o możliwość uniezależnienia się od energii produkowanej w sposób obciążający środowisko naturalne, a też wytwarzanej przy wykorzystywaniu surowców energetycznych pochodzących w znacznej mierze z Rosji. Coraz więcej ludzi uświadamia sobie, że korzystanie z energii pochodzącej z surowców kopalnych oznacza współfinansowanie wojen i inwazji.

Rządowi pomysłodawcy zmian w przepisach twierdzą, że szybki rozwój prosumenckiej fotowoltaiki w Polsce był niebezpieczny dla stabilności sieci energetycznej. Można by w to nawet uwierzyć, gdyby nie to, że jednocześnie nie dostrzegają podobnych zagrożeń, gdy mowa jest o znacznie większej mocy przyłączeniowej z morskich farm wiatrowych, które mają być budowane przez kontrolowane przez rząd koncerny energetyczne. Różnica jest taka, że domowe instalacje fotowoltaiczne dają tani prąd właścicielom domów, a wielkie farmy wiatrowe produkują tani prąd, który można drogo konsumentom sprzedać.

Czy to znaczy, że taki domowy magazyn energii pozwala na "pracę wyspową" instalacji fotowoltaicznej? Czy gdy dojdzie do awarii sieci energetycznej, Twój dom jest od niej niezależny?

Nie, w domowych instalacjach fotowoltaicznych tak to nie działa. Mówią o tym przepisy prawa, m.in. dyrektywy unijne nakazują producentom falowników, żeby robili je w taki sposób, żeby nie były one zagrożeniem w sieci. Wyobraźmy sobie, że jest słoneczny dzień, ale doszło do awarii energetycznej, np. po wichurze. Energetycy, którzy pracują przy naprawie, muszą mieć bezpieczne warunki pracy – gdyby moja instalacja mimo wyłączenia dostawy prądu przez operatora nadal wytwarzała lub wpuszczała zmagazynowaną wcześniej energię do sieci, w przewodach pojawiłby się prąd niebezpieczny dla energetyków pracujących w pobliżu mojego domu.

Od lat instalacje fotowoltaiczne wyposażone w inwertery dopuszczone do sprzedaży na terenie Unii Europejskiej mają mechanizm tzw. anti islandingu, czyli zapobiegający tzw. pracy wyspowej. Inwerter wiele razy na sekundę sprawdza, czy instalacja jest zsynchronizowana z siecią energetyczną i czy następuje upływ energii do sieci – jeśli tak nie jest, to obowiązkiem inwertera jest natychmiastowe odłączenie instalacji wytwórczej od sieci. Można to ominąć, ale po pierwsze, to się nie opłaca, po drugie, w ten sposób tworzy się poważne zagrożenie dla zdrowia życia strażaków czy pracowników energetyki. Takie rozwiązania mają uzasadnienie w szpitalach czy innych obiektach, które muszą mieć alternatywne zasilanie na każdy możliwy przypadek.

Na jak długo powinien wystarczyć domowy magazyn energii zbudowany na bazie akumulatora trakcyjnego wymontowanego z auta elektrycznego?

Ogniwa montowane w autach elektrycznych muszą spełniać najwyższe standardy i – jak już wcześniej mówiłem – prawidłowo użytkowane w autach mogą służyć przez długie lata. W sensownie skonfigurowanej instalacji domowej ich trwałość to dziesięciolecia. Trwałość, o której mówią producenci aut i która jest mierzona w tysiącach cykli pracy, nie oznacza wcale, że po ich upływie taki akumulator przestanie od razu działać.

Jego pojemność i wydajność spadną poniżej wymagań stawianych w motoryzacji. Tyle że ta obniżona o 20 proc. wydajność, np. po 8 tysiącach cykli, i tak z dużą nadwyżką zaspokoi potrzeby domowe. O trwałość takich magazynów energii nie musimy się martwić. One przeżyją wielu swoich właścicieli.