Năm nay có thể nói là năm mà hiện tượng thiếu hụt năng lượng “ăn sâu vào tâm trí người dân” nhất. Trong vài ngày qua, các khu vực như Giang Tô, Chiết Giang và ba tỉnh Đông Bắc đã thực hiện cắt điện và điều chỉnh lịch sản xuất như "làm việc hai ngày, nghỉ năm ngày" để hạn chế năng lực sản xuất. Cho dù là do tình trạng thiếu hụt nhiên liệu năng lượng hay do hạn chế trong việc kiểm soát tiêu thụ năng lượng “kép carbon”, thì điều đó phản ánh rằng vấn đề năng lượng đang ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn. Năng lượng sạch, năng lượng xanh và phát triển bền vững là mục tiêu chính trong phát triển kinh tế tương lai của mọi quốc gia trên thế giới.
Trong số các hoạt động của con người, lĩnh vực vận tải, chiếm tỷ trọng lớn trong lượng khí thải carbon, cũng là một biện pháp quan trọng để chuyển đổi công nghiệp và nâng cấp theo hướng năng lượng mới. “Cuộc đếm ngược tới năng lượng mới toàn diện” đã bắt đầu. Các nhà sản xuất ô tô và nhiều quốc gia đã công bố lịch trình cấm bán xe chạy bằng nhiên liệu. Xu hướng điện khí hóa ô tô đang diễn ra nhanh chóng. Đối với xe sử dụng nhiên liệu truyền thống, xe điện không chỉ còn là cuộc cạnh tranh của quá khứ. Xe chạy bằng nhiên liệu đang bước vào giai đoạn loại bỏ nhanh chóng.
Trong bối cảnh này, xe năng lượng mới đang phát triển nhanh chóng. Dữ liệu từ Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Trung Quốc cho thấy doanh số bán xe năng lượng mới của nước tôi đạt 1,367 triệu xe vào năm 2020, tăng 10,9% so với cùng kỳ năm trước. Sản lượng sản xuất và doanh số bán hàng của Trung Quốc đứng đầu thế giới trong sáu năm liên tiếp. Trong nửa đầu năm 2021, doanh số bán xe năng lượng mới trong nước đạt 1,206 triệu xe, tăng gấp 2 lần so với cùng kỳ năm ngoái. Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Trung Quốc dự kiến doanh số bán xe năng lượng mới trong nước sẽ đạt 2,4 triệu chiếc trong năm nay, tăng khoảng 76% so với cùng kỳ năm ngoái.
Với sự phát triển nhanh chóng của các loại xe năng lượng mới, quy mô thị trường pin điện và quy mô thị trường tái chế pin điện sẽ tiếp tục mở rộng. Xe năng lượng mới bắt đầu phát triển vào năm 2014 và năm nay cũng là năm cao điểm cho việc loại bỏ lô pin điện đầu tiên. Phải làm gì với pin điện sau khi chúng “nghỉ hưu”? Hoạt động tái chế pin điện phải đối mặt với những thách thức nào? Xu hướng tái chế pin điện trong tương lai là gì?
Khi lô pin điện đầu tiên "chết"
Chúng ta biết rằng sau nhiều lần sạc và xả, dung lượng của pin sẽ giảm dần và tuổi thọ của pin sẽ giảm đi. Đối với pin điện sử dụng trong xe điện, khi dung lượng pin suy giảm lớn hơn 20% thì không còn đáp ứng được chức năng lái xe của xe. Lúc này, pin điện đang đứng trước tình trạng “nghỉ hưu”.
Tuổi thọ của pin lithium điện thường là 5-8 năm và tuổi thọ hiệu dụng là 4-6 năm. Theo phân tích của Báo cáo nghiên cứu chứng khoán China Merchants, nếu tính toán dựa trên tuổi thọ 4-6 năm của pin điện, pin điện sản xuất năm 2014 đã bắt đầu bước vào thời kỳ nghỉ hưu theo lô vào năm 2018. Dự kiến, nước ta sẽ bước vào thời kỳ cao điểm nghỉ hưu của lô pin điện đầu tiên bắt đầu từ năm 2021.
Nếu độ suy giảm dung lượng của pin đã ngừng hoạt động nằm trong khoảng 20%-40% thì có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng thứ cấp của pin - sử dụng theo tầng. Chúng thường được sử dụng trong các trạm gốc truyền thông, đèn đường năng lượng mặt trời, bộ nguồn UPS và các lĩnh vực lưu trữ năng lượng nhỏ khác. Nếu dung lượng pin giảm hơn 40%, pin sẽ được tháo dỡ và tái chế trực tiếp. Thị trường tái chế pin điện cũng được chia thành hai mô hình kinh doanh dựa trên phương pháp tái chế pin: mô hình sử dụng theo tầng và mô hình tái chế tháo rời.
Các nhà sản xuất pin điện thường chịu trách nhiệm tái chế pin điện. Hiện nay, các công ty sản xuất pin điện lớn đang hợp tác với các công ty vật liệu và đơn vị tái chế bên thứ ba dưới hình thức thành lập liên minh chiến lược và tham gia góp vốn để phát triển hoạt động kinh doanh tái chế pin. Ví dụ như CATL và BYD nổi tiếng. Ngay từ năm 2013, CATL đã tham gia vào lĩnh vực tái chế pin thông qua việc mua lại Brunp Recycling. Năm 2018, công ty đã đạt được thỏa thuận hợp tác chiến lược với Tập đoàn SAIC để cùng thúc đẩy tái chế và tái sử dụng pin năng lượng mới cho xe ô tô.
Các công ty sản xuất vật liệu pin lithium hoàn thành việc đóng cửa công nghiệp và giảm chi phí bằng cách tái chế các nguồn tài nguyên kim loại quan trọng từ pin đã qua sử dụng. Các công ty tiêu biểu bao gồm Guanghua Technology, GEM, Huayou Cobalt, v.v. Ngoài việc phát triển doanh nghiệp riêng để chế biến khoáng sản và các nguồn tài nguyên khác, các công ty này còn kết hợp các doanh nghiệp tái chế hạ nguồn, mở rộng kênh cung cấp nguyên liệu thô trong lĩnh vực tài nguyên kim loại hiếm và đảm bảo nguồn cung cấp tài nguyên và chi phí ổn định.
Công ty tiêu biểu cho mô hình kinh doanh sử dụng theo tầng là China Tower. China Tower hợp tác với các nhà sản xuất ô tô và các công ty sản xuất pin điện để cùng nhau xây dựng và chia sẻ mạng lưới tái chế. Hiện nay, công ty đã ký kết các thỏa thuận hợp tác chiến lược với nhiều công ty sản xuất xe năng lượng mới như FAW, Dongfeng, JAC, BYD và NIO. Các thỏa thuận hợp tác này chủ yếu phục vụ cho việc tái chế và tận dụng pin đã qua sử dụng của các loại xe năng lượng mới.
Ngoài các kênh tái chế có sự tham gia của các doanh nghiệp lớn chính thức, còn có một số xưởng nhỏ tham gia. Tờ Beijing News đưa tin, những xưởng nhỏ này đã chiếm được thị phần lớn trong lĩnh vực tái chế pin điện bằng cách tận dụng giá cả và dịch vụ tận nơi. Tuy nhiên, các xưởng nhỏ này có năng lực công nghệ không hoàn hảo, hiệu quả tái chế tài nguyên thấp, trình độ chuyên môn không đầy đủ và có nhiều rủi ro lớn về an toàn và môi trường.
Hiện nay, có 15.000 công ty liên quan đến "tái chế pin điện" ở nước tôi. Năm 2020 là giai đoạn tăng trưởng bùng nổ về số lượng công ty đăng ký thành lập, với tổng số 2.579 công ty được đăng ký trong cả năm, tăng 253,3% so với cùng kỳ năm trước. Trong nửa đầu năm 2021, cả nước có 9.435 doanh nghiệp mới được thành lập, tăng 2.611,2% so với cùng kỳ năm trước. Không có thành quả nào mà không phải chịu đau khổ. Đằng sau sự tăng trưởng bùng nổ của các công ty đã đăng ký, tất cả đều để mắt tới thị trường tái chế pin điện với triển vọng tài chính lớn. Theo số liệu từ Trung tâm nghiên cứu và công nghệ ô tô Trung Quốc, tổng số lượng pin điện thải loại tại Trung Quốc trong năm 2020 đã vượt quá 200.000 tấn (khoảng 25GWh), quy mô thị trường đạt 10 tỷ nhân dân tệ.
Thị trường tái chế pin điện vẫn còn ở giai đoạn sơ khai. Tình hình hiện tại khá phức tạp, không có công ty nào nổi lên nhanh chóng và mọi người vẫn đang trong quá trình mò mẫm và phát triển. Những người trong ngành cho biết, ở giai đoạn này, giá trị kinh tế của việc sử dụng theo tầng tương đối thấp, công nghệ và tiêu chuẩn ngành vẫn chưa hình thành nên còn nhiều dư địa để tăng trưởng và phát triển.
Mặc dù hoạt động tái chế và tháo rời pin đã đạt đến một quy mô nhất định nhưng vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức.
Những trở ngại trong việc tái chế pin điện
Đối với các doanh nghiệp, lý do chính thúc đẩy họ tái chế pin điện là họ có thể thiết lập được mô hình tái chế vòng kín trong doanh nghiệp và đạt được mục tiêu tái chế tài nguyên. Đối với ngành công nghiệp xe năng lượng mới, cũng có giá trị to lớn đáng để khám phá. Nó không chỉ tăng nguồn cung nguyên liệu thô cho doanh nghiệp mà còn giảm sự phụ thuộc của họ vào nguồn tài nguyên kim loại đầu nguồn. Lợi ích, giá trị và rủi ro luôn đi kèm với nhau. Đằng sau những cơ hội và sự giàu có cũng có nhiều thách thức và rủi ro cần phải chấp nhận.
Những thách thức của việc tái chế pin điện chủ yếu liên quan đến công nghệ pin và vật liệu cấu trúc. Đầu tiên là những hạn chế mà các nhà sản xuất pin điện áp dụng đối với tính bảo mật của công nghệ pin và thông tin thương mại. Chúng tôi biết rằng đối với các nhà sản xuất pin, hệ thống quản lý năng lượng trong pin là thông tin kỹ thuật quan trọng của họ, do đó quyền đọc tương ứng cũng sẽ được thiết lập. Khi dung lượng pin giảm xuống đến mức không còn có thể hỗ trợ cho việc lái xe điện, các công ty tái chế cần kiểm tra lại tuổi thọ và độ hao mòn của pin. Độ khó và chi phí tái chế đã tăng lên.
Thứ hai, có những hạn chế do chính vật liệu làm pin gây ra. Có rất nhiều chất độc hại như kim loại nặng trong pin điện. Ví dụ, các nguyên tố niken, coban và mangan trong pin ba thành phần có độc tính sinh học nhất định và việc xử lý không đúng cách sẽ gây hại cho môi trường sinh thái. Khi tháo dỡ, phân loại, sửa chữa hoặc nấu chảy pin đã qua sử dụng để chiết xuất các nguyên tố kim loại như lithium, coban, niken và mangan, có những thách thức về trình độ công nghệ chiết xuất cũng như phòng ngừa và kiểm soát ô nhiễm. Vật liệu bị nhiễm bẩn trong pin phải được xử lý bằng công nghệ và thiết bị tiên tiến, đồng thời các cơ sở này cần được nâng cấp để giảm thiểu tình trạng xảy ra tai nạn.
Cuối cùng, các chuẩn mực và chính sách của ngành cần được làm rõ. Không có tiêu chuẩn công nghiệp nào để quản lý pin điện. Mẫu mã và hiệu suất của mỗi loại pin đều khác nhau và các tiêu chuẩn cũng như hệ thống đánh giá chúng cũng không hợp lý. Điều này cũng dẫn đến cơ chế định giá không rõ ràng, khiến các xưởng nhỏ làm gián đoạn thị trường. Pin được mua và tháo dỡ một cách không chính thức từ các xưởng nhỏ, thậm chí còn gây ô nhiễm cho môi trường khu vực và quá trình tái chế không được giám sát hiệu quả.
Người ta hiểu rằng hiện nay chỉ có chưa đến 30% số pin đã ngừng sản xuất thực sự được đưa vào các doanh nghiệp hàng đầu. Một lượng lớn pin điện đã ngừng sản xuất đã chảy vào các kênh tái chế không chính thức, gây ra tình trạng hỗn loạn trong hoạt động tái chế. Pin chảy vào các xưởng nhỏ được xử lý và chế tạo thành các bộ sạc dự phòng nhỏ, hoặc thậm chí chỉ được xử lý để làm pin mới, còn kim loại quý được khai thác bằng các phương pháp thô sơ, gây ra rủi ro về an toàn và ô nhiễm môi trường.
Hiện nay, pin năng lượng chính thống chủ yếu là pin lithium ba thành phần và pin lithium sắt phosphate. Tuy nhiên, lô pin điện đầu tiên đã ngừng sản xuất chủ yếu là pin lithium sắt phosphate. Xét về lợi ích kinh tế, pin lithium sắt phosphate chủ yếu được sử dụng theo phương thức tận dụng tuần hoàn, lợi ích khi tái chế và tháo rời không cao. Do pin ba thành phần chứa các kim loại hiếm như niken, coban và mangan nên các nguyên tố kim loại này có thể được chiết xuất để xử lý vật liệu điện cực dương của pin và giá trị tái chế và tháo rời của chúng tương đối cao. Tuy nhiên, sẽ mất một thời gian để pin ba thành phần được loại bỏ, điều này cũng có nghĩa là lợi nhuận hiện tại từ việc tái chế pin không lớn như mong đợi.
Sẽ mất thời gian để toàn bộ ngành công nghiệp này hình thành và vẫn còn một chặng đường dài để tái chế pin điện.
Tương lai của tái chế pin: lưu trữ và tái chế năng lượng
Trong bối cảnh giảm phát thải carbon kép và lệnh cấm bán xe chạy bằng nhiên liệu, triển vọng phát triển của xe năng lượng mới là không giới hạn. Theo số liệu của Bộ Công an, tính đến cuối tháng 6 năm nay, số lượng xe năng lượng mới trong cả nước đạt 6,03 triệu xe, chiếm 2,06% tổng số xe. Khi thời kỳ đỉnh điểm của việc loại bỏ pin điện đang đến gần, thị trường tái chế pin điện cũng trở nên nhộn nhịp, trở thành mắt xích quan trọng trong sự phát triển của chuỗi ngành công nghiệp xe năng lượng mới.
Sự hợp tác giữa các công ty thượng nguồn và hạ nguồn trong chuỗi ngành tái chế pin điện là xu hướng phát triển tất yếu, vì toàn bộ quá trình tái chế pin điện bao gồm nhiều mắt xích phức tạp và đòi hỏi sự phối hợp giữa các công ty thượng nguồn và hạ nguồn trong ngành. Ví dụ, đối với các công ty ô tô ở phía người tiêu dùng, họ có thể kết nối trực tiếp với người tiêu dùng và thu hút lưu lượng truy cập theo các kênh, trong khi những bất lợi của họ liên quan đến khả năng tái chế pin và sản xuất vật liệu có thể được hợp tác với các công ty pin. Khi thị trường sử dụng theo tầng mở ra, ngày càng nhiều công ty ô tô sẽ tham gia vào mô hình "liên minh hợp tác" của các nhà sản xuất pin, nhà sản xuất vật liệu, v.v.
Trong quá trình sử dụng pin năng lượng theo tầng, ngoài việc được sử dụng trong các tình huống tốc độ thấp và trạm gốc truyền thông, chưa có sản phẩm tốt nào được phát triển để lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, hướng đi này vẫn là một kế hoạch và khám phá quan trọng trong tương lai. Trước đó, BrainPole đã đề cập đến chủ đề lưu trữ năng lượng trong tương lai của ngành du lịch. Đối với năng lượng không liên tục như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, thủy điện..., các nguồn năng lượng này là nguồn năng lượng bổ sung sạch rất tốt, nhưng do việc khai thác chúng đòi hỏi các điều kiện tương ứng nên rất nhiều tài nguyên bị lãng phí trong thời kỳ cao điểm khai thác năng lượng. Nếu sự phát triển của công nghệ lưu trữ năng lượng có thể sử dụng hiệu quả những loại pin có tuổi thọ thứ hai này, lưu trữ và tích hợp năng lượng tái tạo, rồi cung cấp lại cho các loại xe năng lượng mới thì cũng sẽ đóng góp rất lớn vào việc sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên.
Đối với ngành pin năng lượng, hạn chế lớn nhất là không có thông số kỹ thuật, tiêu chuẩn và công nghệ thống nhất trong ngành. Cả phương pháp thay thế và nạp lại pin cũng như quy trình tái chế pin năng lượng mới đều tốn kém đáng kể, đặc biệt là cản trở sự phát triển của ngành. Phần lớn khó khăn trong việc quản lý tái chế pin điện liên quan đến sự không nhất quán của hệ thống đánh giá và mô hình chuẩn của ngành. Việc chuẩn hóa và thống nhất các tiêu chuẩn công nghiệp là cốt lõi cho sự phát triển trong tương lai. Các tài liệu lập trình, chính sách chuẩn mực, v.v. cần được cải thiện và triển khai hơn nữa để chấm dứt tình trạng hỗn loạn trên thị trường và cho phép thị trường tái chế pin phát triển theo chu kỳ lành mạnh.
Giá trị tái chế của pin điện là điều hiển nhiên. Cho dù là tạo ra lợi nhuận cho doanh nghiệp và ngành công nghiệp, hay góp phần tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải và bảo vệ môi trường, thì nó đều đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế xanh. Khi các tiêu chuẩn công nghiệp tiếp tục được nâng cao, ngày càng có nhiều loại pin dần dần bước vào giai đoạn nghỉ hưu. Năng lực sản xuất và lợi ích theo kế hoạch của pin điện sẽ dần được hiện thực hóa, mang lại giá trị cho toàn ngành, nuôi dưỡng sự phát triển của hệ sinh thái kinh tế xanh và giảm đáng kể lượng khí thải carbon từ hoạt động đi lại của con người.
