פליטות ייצור הסוללות עלולות לזנק פי 10, וייצור נקי לבדו לא יעצור אותן

הפליטות מייצור סוללות ליתיום-יון לרכבים חשמליים ולמתקני אגירה עלולות לגדול יותר מפי 10 עד 2050, מכ-105 מיליון טון גזי חממה בשנה לכ-1.1 עד 1.4 מיליארד טון, גם אחרי שרשתות החשמל יעברו לאנרגיה נקייה יותר. כך עולה ממחקר של אוניברסיטת מלבורן, בשיתוף האקדמיה הסינית למדעים ואוניברסיטת שפילד הבריטית, שפורסם לפני כמה ימים בכתב העת One Earth. לפי החוקרים, ייצור נקי יותר בולם חלק מהגידול, אבל ההשפעה הגדולה יותר תלויה בהיקף הסוללות שהעולם ייצר.

כיום מדובר בפחות מ-0.2% מהפליטות העולמיות. מאחר שסך הפליטות בעולם אמור לרדת, ב-2050 שרשרת הסוללות לבדה עשויה להגיע לכ-10% מכל מה שיהיה מותר לפלוט במסלול שמגביל את ההתחממות ל-1.5 מעלות. במצטבר, בין 2024 ל-2050, מדובר ב-19 עד 23 מיליארד טון, כ-15% עד 17% מתקציב הפחמן שנותר לעולם לפי היעד הזה. אם הטכנולוגיה הייתה קופאת במקום, הפליטות השנתיות היו מגיעות ל-2.2 עד 2.8 מיליארד טון, בערך כמו כל הפליטות השנתיות של רוסיה.

"אסטרטגיות בצד הביקוש, כמו הקטנת הסוללות, הארכת חייהן ועידוד נסיעות משותפות, יכולות לעזור לחתוך בערך בחצי את הפליטות הצפויות עד 2050", אמר פרופ' וון לי מהפקולטה להנדסה של אוניברסיטת מלבורן, החוקר האחראי על המחקר.

ביקוש שיגדל כמעט פי 20

לפי המודל, הביקוש העולמי לסוללות ליתיום-יון בתחבורה ובאגירה יקפוץ מ-1.2 טרה-ואט שעה (מיליארד קילוואט שעה) ב-2024 ל-23.5 ב-2050 בתרחיש שמבוסס על המדיניות הקיימת, ולכ-30 בתרחיש של אפס פליטות נטו. מכוניות פרטיות יקחו כשני שלישים מהביקוש, משאיות כ-14% וטנדרים כ-8%, והשאר יגיע ממתקני אגירה ומאוטובוסים. מחקרים קודמים העריכו את הביקוש ב-2050 ב-6 עד 14 טרה-ואט שעה. הפער נובע בעיקר מכך שהעבודה החדשה כוללת גם אגירה ורכבים כבדים, ומביאה בחשבון את הגידול בגודל הסוללה בכל רכב.

החוקרים, בהובלת הייווי ג'ואו, בנו מודל שעוקב אחרי זרימת החומרים לאורך חיי הסוללה, מהפקת הליתיום, הניקל והגרפיט ועד המחזור, וחיברו אותו לחישוב הפליטות בכל שלב. המודל מחולק לארבעה אזורים, סין, אירופה, ארה"ב ושאר העולם, ובודק 9 חומרי גלם, 41 תהליכי ייצור ושמונה סוגים מסחריים של סוללות. סוללות של טלפונים ומחשבים ניידים לא נכללו, וגם לא הפליטות מהנסיעה ומהטעינה.

ייצור של קילוואט שעה אחד של סוללה פלט ב-2024 בממוצע כ-91 ק"ג גזי חממה. בסוללה של 75 קילוואט שעה, גודל נפוץ ברכבים חשמליים, מדובר בכ-6.8 טונות עוד לפני שהרכב יוצא מהמפעל. כשני שלישים מהפליטות מגיעים מחומרי הגלם, ובראשם גרפיט, ניקל ותרכובות ליתיום. חשמל נקי יותר צפוי להוריד את הממוצע ל-60 ק"ג ב-2050 בתרחיש המדיניות הקיימת, ולכ-37 ק"ג בתרחיש השאפתני.

התקרה של הייצור הנקי

החוקרים בחנו חמישה צעדים נוספים בצד הייצור: הורדה עמוקה של הפליטות בהפקת חומרי הגלם, שיפור בשיעור התאים התקינים שיוצאים מפס הייצור מ-87% ל-95%, קיצוץ של 65% בצריכת האנרגיה במפעלים, מעבר נרחב לסוללות LFP (ליתיום-ברזל-פוספט) ומחזור. סוללות LFP, שאין בהן קובלט וניקל, פולטות בייצור כ-15% פחות מסוללות ניקל-מנגן-קובלט מהסוג הנפוץ, והמודל מניח שנתחן בשוק יעלה מכ-35% ל-80% עד 2050. יחד, הצעדים האלה מורידים את הפליטות לקילוואט שעה לכ-24 ק"ג ב-2050, ירידה של כשליש לעומת התרחיש הבסיסי של המחקר.

חמשת הצעדים גם מפריעים זה לזה. חומרי גלם נקיים יותר מקטינים את החיסכון שמביא המחזור, ושיפורי היעילות נתקלים בתקרה פיזיקלית. בתרחיש השאפתני, חיבור פשוט של התרומה של כל צעד היה מראה חיסכון מצטבר של 6.5 מיליארד טון, ובפועל הוא עומד על 5.6 מיליארד. המחזור מוגבל גם בזמן, כי עד 2030 יש מעט סוללות ישנות. העברת מפעלים מסין לארה"ב ולאירופה, שבהן החשמל נקי יותר כיום, מביאה תועלת שנשחקת עם השנים, כי רשתות החשמל בכל האזורים צפויות להתנקות.

החוקרים משווים את המצב לתעשיות הפלדה והמלט, שבהן הפליטות לכל טון ירדו, אבל הייצור גדל מהר יותר וסך הפליטות המשיך לעלות. בסוללות זה מגיע לפרדוקס: בתרחיש השאפתני, שבו העולם עובר מהר יותר לרכבים חשמליים, הפליטות המצטברות גבוהות יותר מאשר בתרחיש המתון, כי עד 2050 מיוצרים כ-431 טרה-ואט שעה של סוללות במקום 287.

• ענקית הדלקים מציגה פתרון חדש לרכב החשמלי

סוללה שמחזיקה כמו המכונית

הצעד היעיל ביותר שנבדק הוא הארכת חיי הסוללה מעשר שנים ל-15, אורך החיים הטיפוסי של רכב, כך שלא יהיה צורך להחליף אותה באמצע. הצעד הזה לבדו מוריד את הביקוש לסוללות ב-2050 בכ-29%. אצל רכבים משומשים כבר מנסים לתמחר את מצב הסוללה, ותעודת סוללה עשויה לשנות את שוק החשמליות מיד שנייה.

בלימת הגידול בגודל הסוללות מורידה את הביקוש בכ-23%, בלי לשנות את מספר הרכבים על הכביש. בתרחיש של החוקרים הסוללות ממשיכות לגדול, אבל ב-2050 הן קטנות ב-25% מהמסלול הנוכחי. כרגע השוק נע בכיוון ההפוך, עם תחרות על טווח נסיעה ארוך ועל רכבים גדולים, ווולוו הכפילה החודש את הסוללה של ה-XC60 בגרסת הפלאג-אין.

שיתוף רכבים, שמקטין את צי המכוניות הפרטיות ב-20% עד 2050, מוריד את הביקוש בכ-9.5%. ההשפעה מתונה יותר, כי רכב משותף נוסע יותר והסוללה שלו מתבלה מהר. שימוש חוזר בסוללות ישנות של רכבים במתקני אגירה, כשהן עדיין מחזיקות כ-80% מהקיבולת, חוסך עוד כ-8%. התחום הזה צומח במהירות, ו2026 מסתמנת כשנת הפריצה של סוללות האגירה בעולם.

ארבעת הצעדים יחד מקטינים את הביקוש לסוללות, ואיתו את הפליטות השנתיות, בכ-55% ב-2050, לעומת ירידה של כ-33% בפליטות מכל צעדי הייצור הנקי. במצטבר, השילוב של שני הצדדים מוריד את הפליטות עד 2050 מ-19.3 ל-8.6 מיליארד טון בתרחיש המדיניות הקיימת, ומ-22.6 ל-11.9 בתרחיש השאפתני. צעדי הביקוש אחראים ל-6 עד 7.2 מיליארד טון מהחיסכון, וצעדי הייצור ל-3.5 עד 4.7.

"לא די לשאול כמה נמוכה טביעת הרגל הפחמנית של כל סוללה. צריך לשאול גם כמה קיבולת סוללה אנחנו באמת צריכים כדי לספק את השירות", אמר פרופ' פרקאש סינג מהפקולטה לעסקים ולכלכלה של אוניברסיטת מלבורן, אחד משותפי המחקר. לדבריו, מדיניות יכולה לעודד סוללות עמידות יותר, בגודל מתאים ועם שימוש שני.

• רובוטים ורחפנים כבר משתלמים ב-42% מהשדות בעולם, וישראל בין המובילות
• ניתוח של 16 מיליון איש: תמותה גבוהה ב-70% אצל אנשים עם הפרעת קשב

גם השטח שנדרש לשרשרת האספקה והנזק הבריאותי מחומרים מסרטנים יורדים ב-6% עד 11% בלבד בעקבות צעדי הייצור הנקי, וב-43% עד 46% כשמוסיפים את צעדי הביקוש.

המחקר בודק את הפוטנציאל הטכנולוגי ולא את העלות, את נכונות הצרכנים או את מוכנות הממשלות, והחוקרים מעריכים שהשיקולים האלה יקטינו את החיסכון בפועל. המודל נשען על ממוצעים עולמיים ואינו תופס נזקים מקומיים, כמו מחסור במים באזורי הפקת הליתיום. הוא גם אינו משווה בין רכב חשמלי לרכב על דלק, והחוקרים עצמם מציינים שסוללות ליתיום-יון מורידות את פליטות מערכת האנרגיה לעומת חלופות מבוססות דלקים.

"מבחינת קובעי המדיניות והתעשייה, הניסיון לצמצם את הפליטות של הסוללות צריך לחרוג מפיקוח על פליטות הייצור לבדן", אמר ג'ואו. בשלב הבא הוא מתכנן לפרק את המודל לאזורים קטנים יותר, ולבדוק אם אותה דינמיקה חוזרת בשרשראות האספקה של טורבינות רוח ופאנלים סולאריים.