ماذا يحدث لبطارية السيارة الكهربائية عند فصلها عن السيارة؟

بطارية سيارة كهربائية التي انتهى عمرها في السيارات تبدأ حياة ثانية في محطات الطاقة الشمسية لسنوات، محتفظة بـ 70-80 في المئة من سعتها.
بطارية سيارة كهربائية التي انتهى عمرها في السيارات تبدأ حياة ثانية في محطات الطاقة الشمسية لسنوات، محتفظة بـ 70-80 في المئة من سعتها.

شارك هذه الصفحة

باتارية السيارة الكهربائية التي ينخفض مداها بشكل ملحوظ لا تذهب إلى القمامة: عندما تستوفي السيارة عمرها الافتراضي، تحتفظ معظم الحزم بما يعادل 70-80% من سعتها الأصلية من الطاقة. هذا المستوى غير كافٍ للسيارة، لكنه أكثر من كافٍ لتخزين الطاقة الثابت. تُفكك الحزمة وتُختبر وتُعاد هيكلتها، وتعمل لسنوات أخرى بجانب محطة طاقة شمسية أو محطة شحن؛ وفي المرحلة النهائية تُستعاد الليثيوم والنيكل والكوبالت إلى الاقتصاد من خلال طرق إعادة التدوير الهيدروميتالورجية أو المباشرة. هذا المقال يتابع خطوة بخطوة رحلة بطارية السيارة الكهربائية بعد مغادرتها السيارة.

أبرز النقاط

  • الحزم في نهاية عمر السيارة تحتفظ عادة بما يعادل 70-80% من سعتها الأصلية. يحتفظ بها.
  • حوالي 60% من البطاريات المجمعة تُجدى ملائمة للحياة الثانية بعد الاختبارات.
  • جواز بطارية السيارة في الاتحاد الأوروبي يصبح إلزامياً اعتباراً من 2027.
  • إعادة التدوير الهيدروميتالورجية تقدم أعلى نسبة استرجاع في الكاثودات من نوع NMC.
  • بطاريات LFP تواجه ربحية سالبة في إعادة التدوير؛ قيمتها أقل بشكل ملحوظ مقارنة بـ NMC.

لماذا تُسحب الحزمة من الخدمة؟ قاعدة SOH و70-80%

تُقاس صحة البطارية بقيمة SOH (حالة الصحة)، التي تشير إلى مقدار ما تحتفظ به البطارية من سعتها الأصلية للطاقة كنسبة مئوية. الحزمة المتوسطة من الليثيوم-أيون تفقد حوالي 2.3% من سعتها سنوياً؛ وقد تصبح بعد حوالي عشر سنوات من الاستخدام غير عملية للسيارة. إذا دققنا النظر، فهذا لا يعني أن البطارية ماتت - المدى قد تقصر، وقد تنخفض القدرة القصوى، لكن الطاقة التي تستطيع تخزينها لا تزال ملحوظة.

معرفة البنية الداخلية للحزمة تسهّل فهم ما يليها. أصغر وحدة هي الخلية؛ وتشكّل الخلايا الوحدات، وتشكّل الوحدات الحزمة. تُضاف فوق هذه الهيكلية نظام إدارة البطارية (BMS) وأنظمة الإدارة الحرارية والتبريد. تقريباً جميع قرارات الحياة الثانية تُتخذ عند مستوى ما من هذا الهيكل: هل يبقى الحزمة ككتلة واحدة، أم تُفكك إلى وحداتها، أم تُعاد تغليفها على مستوى الخلايا؟

مقدمة إلى الحياة الثانية: عملية الاختبار والتجديد

تصل الحزمة المفككة أولاً إلى مراكز التجديد. التجديد، أي repurposing، هو استخدام بطارية مستعملة في تطبيق خارج غرضها الأصلي - والمثال الأكثر شيوعاً هو تخزين الطاقة الثابت. الفرق الأساسي عن إعادة التدوير هو أن إعادة التدوير تفصل المادة إلى مكوناتها الكيميائية، فلا تُستخدم وظيفة تخزين الطاقة إطلاقاً. أما التجديد فيحافظ على الوظيفة، ويُفضّل القيام به أولاً لأنه يقلل الآثار البيئية لدورة حياة البطارية.

يتكون التجديد من أربع خطوات:

  1. تقييم SOH: تُقاس السعة المتبقية للحزمة؛ وإذا كانت متدهورة جداً تُرسل مباشرة إلى إعادة التدوير.
  2. تقييم قابلية التطبيق: لأي تطبيق تناسب السعة المتبقية؟ كم عدد الدورات المتبقية؟
  3. قرار التهيئة: هل ستُستخدم الحزمة ككتلة واحدة، أم تُفكك وتُعاد التغليف على مستوى الوحدة أو الخلية؟
  4. إعادة التركيب: يُبنى النظام وفقاً للتهيئة المختارة.

وفقًا لبيانات الصناعة، حوالي 60% من بطاريات المركبات الكهربائية المجمعة تُعتبر مناسبة للحياة الثانية بعد الاختبارات القياسية. فقط 2-5% منها تصل إلى المُجدد أو مُعيد التدوير قبل انتهاء حياتها الأولى - بينما ينتظر الباقي في المستودعات أو يدخل في مسارات خاطئة. هذا الممر الضيق هو أحد أكبر الاختناقات في السوق اليوم.

الحزمة الكاملة أم على أساس الوحدات؟

التوازن الهندسي للتكوينين مختلف. استخدام الحزمة الكاملة يلغي تمامًا عملية الفك المكلفة؛ لكنه يتطلب وصولًا من الشركة المصنعة إلى برمجيات نظام إدارة البطارية (BMS) - وهي بيانات لا يُشارك منها تقريبًا أي شيء. إعادة التغليف على أساس الوحدات أكثر قابلية للتخصيص بكثير لكنه يعني تصميم برمجيات ونظام إدارة حرارية جديدين. وفي الحالتين، القاعدة الذهبية للنظام واحدة: النظام يعمل بجودة أضعف حلقة فيه، لذلك يجب مطابقة الوحدات المتشابهة في حالة الصحة (SOH) والكيمياء نفسها.

وعلى صعيد الشهادات، يحدد معيار UL 1974 إجراءات اختبار البطاريات المستعملة؛ ووفقًا لتقدير ما، قد تبلغ تكلفة عملية الاختبار هذه 30% من تكلفة البطارية المستعملة. كما يمكن اختبار أداء الحزمة عبر دورات قدرة ثابتة بتفريغ عميق لمدة 4 ساعات و2 ساعة و1 ساعة، لمحاكاة خدمات الشبكة مثل تحكيم الطاقة.

أين تعمل البطارية في حياتها الثانية؟

Arabadan emekli olan batarya, güneş enerjisiyle eşleşince güç maliyetlerini yüzde altmışa varan oranda düşürüyor.

تخزين الطاقة الثابت هو صاحب بمناسبة طبيعية للحياة الثانية، لأنه يطلب كثافة طاقة وأداءً أقل بكثير من المركبة: قيود الوزن والحجم أقل صرامة، وسرعة الشحن غير مهمة. وتُجمع التطبيقات في ثلاث فئات حسب الملاءمة.

  • ملاءمة عالية: الطاقة الاحتياطية التجارية - استخدام نادر ودورات قليلة، وهو السيناريو الذي يحمّل البطارية المتعبة أقل عبء.
  • ملاءمة متوسطة: تأجيل ترقيات الشبكة، التخزين على مستوى الشبكة، الطاقة الاحتياطية السكنية وتخزين محطات شحن المركبات الكهربائية.
  • ملاءمة منخفضة: خدمات مساعدة الشبكة ذات الدورات اليومية المكثفة مثل تنظيم التردد - الدورات المتكررة تجعل البطاريات المتدهورة أصلًا غير وظيفية بسرعة.

الجانب الاقتصادي مُرضٍ أيضًا: في الأنظمة المقترنة بالطاقة الشمسية، يمكن أن تنخفض التكاليف بنسبة تصل إلى 60% مقارنة بتوفير الطاقة في الوقت المناسب من المورد. هذا الفارق هو ما يفسر توقعات نمو سوق الحياة الثانية؛ لكن شركات تحليل السوق تتحرك أرقامها في نطاق واسع بسبب اختلافات المنهجية - فهناك تقديرات لعام 2026 تتراوح بين 1.3 و2 مليار دولار، وإسقاطات تمتد إلى عشرات المليارات من الدولارات في منتصف ثلاثينيات القرن وما بعده. لا ينبغي قراءة هذا النطاق كرقم واحد قاطع. شركات مثل Connected Energy وRePurpose Energy وMoment Energy وSmartville تنتج اليوم أنظمة تخزين ثابتة من بطاريات المركبات الكهربائية المستعملة.

المحطة الأخيرة: طرق إعادة التدوير

أما الحزم التي انتهت حياتها الثانية أو تدهورت لدرجة لن تصل بها إلى هذا الطريق من الأساس، فيأتي دور استخلاص المواد. ثلاث طرق رئيسية قابلة للمقارنة، والفرق بينها ليس تقنيًا فقط بل اقتصادي أيضًا.

الطريقةكيف تعملنقاط القوة والضعف
الاستخلاص بالحرارة (البيروميتالورجي)الصهر في درجات حرارة عاليةيفقد معظم الليثيوم ويستهلك طاقة عالية
الاستخلاص الرطب (الهيدروميتالورجي)فصل المكونات وإذابتها بالتنشيط الكيميائينسبة استرداد مرتفعة، طاقة أقل وانبعاثات غازات دفيئة أقل؛ وهو الخيار الأكثر نضجاً تقنياً
إعادة التدوير المباشرالحفاظ على بناء الكاثود وإعادة استخدامه دون تلفأقل تأثير بيئي؛ لكنه أقل نضجاً مقارنة بالاستخلاص الرطب

أما النهج التجاري السائد اليوم لكاثودات NMC فهو المعالجة الهيدروميتالورجية؛ إذ يوفر أعلى معدل استخلاص وأقل أثر في استهلاك الطاقة. وتدفع الأساليب من الجيل الجديد الحدود إلى أعلى: فقد تم وصف نظام كهروكيميائي يسترد أكثر من 80% من الليثيوم من مادة كاثود NMC المستهلكة، بينما أظهرت معالجة كاربوثيرمية بالتزامن مع الغسل المائي استرداد 95.7% من الليثيوم من NMC. وتجري أيضاً أبحاث حول التنشيط الانتقائي للليثيوم بالمعالجة الحرارية في الكتلة السوداء المختلطة من LFP وNMC. أما إعادة التدوير المباشر فلها تأثير بيئي أقل بشكل واضح مقارنة بالطرق الهيدروميتالورجية - وتؤكد دراسات النمذجة ذلك باستمرار - لكن النضج التكنولوجي على المستوى الصناعي ما زال في جانب الاستخلاص الرطب.

NMC وLFP: الفرق في اقتصاديات إعادة التدوير

تنظر منشأة إعادة التدوير نفسها بنظرة مختلفة جداً إلى الحزمتين المختلفتين اللتين تفتح غطاءهما. فـNMC يحتوي على معادن عالية القيمة مثل النيكل والمنغنيز والكوبالت، وهذه القيمة المعدنية تمثل بند دخل مباشراً لمشغلي إعادة التدوير. أما LFP فقد يكون أرخص وأكثر أماناً وأطول عمراً، لكنه لا يحتوي على معدن ثمين قابل للاسترداد. النتيجة: بينما يحقق NMC قيمة استرداد إيجابية، يواجه LFP ربحية سلبية بأسعار إعادة التدوير الحالية. وكل كيمياء خالية من الكوبالت أو منخفضة الكوبالت توفر عائداً اقتصادياً أقل من إعادة التدوير - ويفضل مشغلو إعادة التدوير بوضوح NMC.

لهذا المشهد نتيجة ثانية مثيرة للاهتمام: تحول السوق الأمريكي نحو LFP قد يحمي مجددي القطارات. وبما أن LFP يحمل قيمة قليلة لمشغلي إعادة التدوير، يمكن للمجدين شراء حزم LFP المستعملة بأسعار زهيدة جداً - كما أن عمر دورات LFP الطويل ومخاطر الحريق الأقل يعدان ميزة للتخزين الثابت. والهاوية الاقتصادية بين الكيميائين هي خلاصة المنافسة التي تحدد مصير الحزمة ذاتها: يتنافس مشغلو إعادة التدوير والمجددون على البطاريات المستعملة نفسها، وتذهب الحزمة إلى الجهة التي تقدم نموذج العمل الأفضل.

كيف يشكل جواز بطارية البطاريات واللوائح التنظيمية السوق؟

العائق الأكبر في هذا السوق ليس تقنياً بل إدارياً: الوصول إلى البيانات. يعتبر المصنّعون بيانات نظام إدارة البطارية (BMS) سراً تجارياً؛ ويشتري المجددون في الغالب البطارية المستعملة دون أي بيانات تقريباً. في حين أن بيانات الحالة الصحية (SOH) والاستخدام المسجلة حتى نهاية العمر الأول تؤثر مباشرة في قرار التجديد وفي تكلفة الاختبار معاً. وبما أن شهادة UL 1974 تفرض فعلياً التعاون مع المصنّع، فإن المصنّعين يتولون موقع حارس البوابة للقطاع.

تنظم لائحة بطاريات الاتحاد الأوروبي هذه الفجوة من خلال التنظيم. تصبح جوازات البطاريات، التي يتم تتبعها بمعرّف فريد مثل رمز QR، لجميع بطاريات المركبات الكهربائية والصناعية جواز بطارية إلزامية اعتباراً من عام 2027، ويوفر الجواز إمكانية الوصول إلى معلومات التصنيع طوال عمر البطارية. كما تضع اللائحة هدفاً قابلاً للقياس: اعتباراً من 18 أغسطس 2031، يجب استعادة اعتباراً من 18 أغسطس 2031 في إعادة التدوير 16% من الكوبالت و85% من الرصاص 85% و6% من الليثيوم والنيكل 6% أما هدف كفاءة إعادة التدوير بالنسبة للبطاريات القائمة على الليثيوم فهو 65%. أما في الولايات المتحدة، فلا يوجد اليوم مثل هذا التقاسم للبيانات أو الإلزام؛ وتقترح هيئات الخبراء معايير للوصول إلى بيانات نظام إدارة البطارية (BMS)، وجواز البطارية، ومسؤولية المنتج، والتصميم الذي يسهّل الفكك.

وهناك عقبات أخرى يتعين على القطاع تجاوزها ملموسة أيضاً: كيميائيات البطاريات المتغيرة باستمرار، وخدمات اللوجستية المكلفة لدخول الحزم التي تزن مئات الكيلوغرامات فئة المواد الخطرة، ومخاطر الحرائق، وصعوبات الفكك، وتكاليف شهادة UL. هذه العوامل معاً، إضافة إلى نقص الوصول إلى البيانات، هي المتغيرات التي ستحدد سرعة نمو سوق الحياة الثانية.

الخلاصة: اقتصاد مواد بحيواتين

عندما تخرج بطارية المركبة الكهربائية من المركبة، فإن قصتها لا تنتهي؛ بل تدخل في قمع تقييم. تُختبر تلك التي تكفي سعتُها وتُعاد حزمتها لتعمل في التخزين الثابت لسنوات، أما الباقي فيُفصل إلى ليثيوم ونيكل وكوبالت عبر عمليات كيميائية تنضج يوماً بعد يوم. وتشدّ التنظيمات الطرفين: الجواز يجعل البطارية أصلاً قابلاً للتتبع طوال عمرها، فيما تُخرج أهداف الاستعادة إعادة التدوير من كونها اختيارية. ويبقى السؤال الجوهري: كيف يمكن جعل هذا الاقتصاد، المبني على الاعتماد على المعادن الثمينة في بطاريات NMC، مربحاً في عالم LFP المكتسب وزناً يوماً بعد يوم. فقبل إيجاد تلك الإجابة، قد يبقى سوق الحياة الثانية في قاع التوقعات؛ وإذا وُجدت، فقد يتجاوزها.

المصادر