Re2Live

In het project Re2LiVe wil VIL samen met andere clusterorganisaties onderzoeken hoe Vlaamse bedrijven kunnen inspelen op de opportuniteiten in de groeiende markt van lithium-ion batterijen voor elektrische voertuigen. De recyclage van dergelijke batterijen stelt ons voor een aantal uitdagingen, maar biedt ook kansen voor de Vlaamse industrie en logistiek.

De opmars van elektrische voertuigen creëert een groeiende markt van specifiek voor deze toepassing ontwikkelde lithium-ion batterijen. Deze batterijen bevatten heel wat zeldzame materialen waarvan de beschikbaarheid steeds meer onder druk komt te staan door de sterk groeiende vraag. Een gepaste strategie rond het beheer van dit type batterijen eens ze het einde van hun levensduur in een voertuig hebben bereikt, kan hierop een antwoord bieden.

Op deze manier wordt niet alleen een oplossing gevonden voor een toekomstig afvalprobleem, maar worden ook de nodige opportuniteiten voor de Vlaamse industrie en logistiek gecreëerd.

Het Re2Live project kadert binnen de context van de Vlaamse  transitie naar een meer circulaire economie en  met  name  deze  van  het  eindeleven  en  mogelijks  hergebruik  van  batterijen  van  elektrische personenwagens in een closed loop model. In dit project werden methodes en modellen onderzocht, gerelateerd aan het verwijderen van de batterij uit het voertuig (wrak), de verpakking en logistiek, de automatische ontmanteling van het batterijpack, het al of niet inzetten van packs en modules in een tweede leven toepassing en uiteindelijk de recyclage. Verder werd de rol van de verschillende actoren in kaart gebracht en mogelijke synergieën tussen de te ontwikkelen activiteiten geïdentificeerd die bij voorkeur in een hub configuratie kunnen samengebracht worden. Gebaseerd op de verwachte verkoopcijfers van plug-in hybride en elektrische personenwagens en een gemiddelde verwachte levensduur van 12 jaar, werden de volumes van  te behandelen batterijpacks  ingeschat: 167.000 batterij packs over de periode 2022-2033 met een doorbraakpunt rond 2033 om uiteindelijk op te lopen tot 1,2 miljoen batterij packs over de periode 2022-2040. Dit komt overeen met een geschat gewicht van 462.000 ton. In dit project werkten vier onderzoeksgroepen, VIL, Sirris, VUB-MOBI en Vito, samen rond de verschillende stappen in de einde leven waardeketen, elk vanuit hun eigen invalshoek en expertise, in een gestroomlijnde interdisciplinaire aanpak gesteund door een erg betrokken groep bedrijven. Hierbij een korte samenvatting van de belangrijkste resultaten voor elk van de expertise domeinen: Logistiek: Het businessmodel (decentraal en in hub configuratie) dat werd ontwikkeld binnen het logistieke deel van het project ging dieper in op de verschillende kost elementen van het logistieke proces. De logistieke kost is een erg belangrijke factor in het totaal proces van de verwerking van einde leven batterijen. Deze kan oplopen  tot  50%  van  de  kosten,  onder  andere  door  het  gebruik  van  specifieke  verpakkingen.  Een transparante en aangepaste wetgeving is hiervoor noodzakelijk. Daarnaast zal standaardisatie van de logistieke hulpmiddelen en de data noodzakelijk zijn. Transparantie van data laat een betere planning van de activiteiten toe. Tenslotte moet ook de leemte  aan kennis bij alle betrokken ketenpartners sector worden ingevuld. Proces en automatisatie voor ontmanteling batterijen: Selectie naar second life van de batterijpacks enerzijds en modules anderzijds na ontmanteling gebeurt na bepaling van de State-of-Health en dit wordt post-assessment genoemd welke plaatsvindt in de ontmantelingsinstallatie. Voor de ontmanteling van de batterij zelf werden 6 scenario’s beschouwd van volledig manueel naar gedeeltelijk geautomatiseerd tot volledig geautomatiseerd. Voor elk van de scenario’s worden de investering in gebouwen, uitrusting en automatisatie bepaald. Gezien de grote volumes verwacht tegen 2032 dient tegen dit jaar nog een verdere doorbraaktechnologie voor volledig geautomatiseerde batterijontmanteling ontwikkeld te worden. Recyclage: kennis werd opgebouwd met betrekking tot bestaande en nieuwe recyclageprocessen voor lithium-ion batterijen, door middel van een uitgebreide literatuurstudie. Gebaseerd op de vergaarde kennis werden enkele mogelijke recyclageprocessen gemodelleerd om inzicht te krijgen in de voordelen en knelpunten van elk van deze voorgestelde recyclageprocessen. Naast de technologische kennisopbouw, werd tevens gekeken naar batterijrecyclage binnen de context van circulaire economie. Een verbetering van recyclageprocessen  of  de  implementatie  van  totaal  nieuwe  processen  en  het  verbeteren  van  de businessmodellen moeten leiden tot een betere circulariteit van (materialen in) einde-leven  batterijen van elektrische voertuigen.

Second  life  toepassingen  voor  batterijen:  dit  deel  van  het  onderzoek  schetst  de  economische, maatschappelijke en technische mogelijkheden voor gebruik van tweedehands batterijen in Vlaanderen. De economische haalbaarheid van de business cases wordt beoordeeld op basis van een analyse van de Levelized  Cost  of  Storage  (LCOS)  van  second-life  batterijen  in  verschillende  gebruikstoepassingen (thuisstockage van hernieuwbare energie, industriële- en net ondersteuning). Door  sectorfederatie  Agoria  werd  een overkoepelend  businessmodel  opgesteld:  Dit  deel  van  het projectschetst vooreerst de belangrijkste actoren in de waardeketen in Vlaanderen voor de verschillende componenten van het circulaire model.  Gebaseerd op de respectievelijke sub-modellen van de verschillende werkpakketten werd alle informatie geconsolideerd in een overkoepelend businessmodel. Dit maakt het mogelijk om verschillende vooropgestelde scenario's te berekenen en om specifieke use cases uit te werken. Het model en de rekentool zullen daartoe aangeboden worden aan bedrijven uit de waardeketen. . Tenslotte werden enkele beleidsaanbevelingen geformuleerd om het potentieel van deze waardeketen in Vlaanderen verder maximaal te ontwikkelen en benutten.  Het Re2Live project liet toe om een reeks belangrijke vooropgestelde vragen te beantwoorden: 1. Vlaanderen biedt een sterk potentieel om bestaande en zo mogelijk nieuwe spelers te bundelen in een waardeketen rond circulaire economie in de behandeling van einde leven batterijen van elektrische voertuigen in een synergistisch model, waarbij tal van activiteiten kunnen uitgevoerd worden in een hub van bedrijven. 2.  Vlaanderen  kan  competitief  zijn  om  dergelijke  waardeketen  uit  te  bouwen  zoals  blijkt  uit  het overkoepelend businessmodel dat mits bepaalde voorwaarden economisch erg beloftevol blijkt te zijn. De volumes zijn belangrijk, sterke industriële competenties zijn aanwezig doorheen de volledige waardeketen van batterij assemblage tot hergebruik en uiteindelijke recyclage, met een wereldspeler op dit vlak. Import van bijkomende batterijen via de havens kan dit model versterken. 3. Het wordt sterk aanbevolen om vanuit economisch, maatschappelijk en technologisch standpunt te investeren in deze waardeketen. Het is mogelijk de activiteiten in Vlaanderen te behouden en verder te ontwikkelen  mits investeringen in productiecapaciteit, in maatschappelijke opleidingen om veiligheid te verzekeren in alle operaties en tenslotte in technologische ontwikkeling om speerpunt te zijn en te blijven in competenties en technologieën gerelateerd aan deze waardeketen. 4. Investeringen in verdere technologische ontwikkeling  zoals in het uitwerken van procesautomatisatie voor batterijontmanteling zijn vereist (van concept naar TRL6), snelle State-of-Health batterij karakterisatie technieken, efficiënte processen voor de herbouw van packs en modules tot tweede leven batterij systemen en tenslotte in de  verdere optimalisatie  van recyclage processen conform met de nieuwe komende batterij verordening.