Metody posuzování životního cyklu akumulátorů pro BEV a PHEV vozidla
Loading...
Date
Authors
Dvořák, Matouš
ORCID
Advisor
Referee
Mark
C
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Elektromobilita je aktuální téma a cesta, jak snížit uhlíkovou stopu nejen v osobní dopravě. Provoz elektromobilu však nemá oproti automobilům se spalovacím motorem přímo vliv na produkci emisí. Otázkou však zůstává výroba akumulátoru. který obsahuje vzácné kovy, jejichž těžba je energeticky i environmentálně velmi náročná. Cílem diplomové práce je zanalyzovat energetickou náročnost a emisní stopu výroby různých typů akumulátorů. Práce obsahuje všeobecné představení metody posuzování životního cyklu výrobku (LCA – Life Cycle Assessment), na kterou navazuje kapitola ohledně konstrukce akumulátorů a jejich rozdělení podle chemického složení elektrod. Z analýzy LCA studií akumulátorů vyplývá, že energeticky nejvýhodnější z hlediska výroby je akumulátor s NMC katodou a z hlediska emisí je to akumulátor s LMO katodou. Výsledky jsou však silně ovlivněny vstupními daty, které mají LCA studie často rozdílné, proto nelze vyvodit jednoznačný závěr. Část práce se zabývá analýzou dopadů výroby akumulátoru na životní prostředí při použití různých energetických mixů a různých typů výrobních technologií. Práce může sloužit jako podklad pro detailnější zkoumání výrobní části akumulátoru a pro minimalizaci jejího dopadu tohoto na životní prostředí.
Electromobility is a current topic and a way to reduce the carbon footprint not only in personal transport. The operation of an electric car does not have a direct impact on emissions compared to an internal combustion engine car. However, the issue remains the production of the battery, which contains rare metals that are very energy and environmentally demanding to extract. The aim of this thesis is to analyse the energy consumption and emission footprint of the production of different types of batteries. The thesis includes a general introduction to the Life Cycle Assessment (LCA) method, followed by a chapter on battery design and the classification of batteries according to electrode chemistry. The analysis of LCA studies of batteries shows that the least energy intensive battery in terms of production is the battery with NMC cathode and in terms of emissions it is the battery with LMO cathode. However, the results are strongly influenced by the input data, which are often different in LCA studies, so it is not possible to draw a clear conclusion. Part of the thesis deals with the analysis of the environmental impacts of battery production using different energy mixes and different types of production technologies. The work can serve as a basis for a more detailed investigation of the production part of the battery and for minimizing the environmental impact of this process.
Electromobility is a current topic and a way to reduce the carbon footprint not only in personal transport. The operation of an electric car does not have a direct impact on emissions compared to an internal combustion engine car. However, the issue remains the production of the battery, which contains rare metals that are very energy and environmentally demanding to extract. The aim of this thesis is to analyse the energy consumption and emission footprint of the production of different types of batteries. The thesis includes a general introduction to the Life Cycle Assessment (LCA) method, followed by a chapter on battery design and the classification of batteries according to electrode chemistry. The analysis of LCA studies of batteries shows that the least energy intensive battery in terms of production is the battery with NMC cathode and in terms of emissions it is the battery with LMO cathode. However, the results are strongly influenced by the input data, which are often different in LCA studies, so it is not possible to draw a clear conclusion. Part of the thesis deals with the analysis of the environmental impacts of battery production using different energy mixes and different types of production technologies. The work can serve as a basis for a more detailed investigation of the production part of the battery and for minimizing the environmental impact of this process.
Description
Citation
DVOŘÁK, M. Metody posuzování životního cyklu akumulátorů pro BEV a PHEV vozidla [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Radim Dundálek, Ph.D. (člen)
Ing. Rudolf Franz, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Koláček (člen)
Date of acceptance
2024-06-17
Defence
Student seznámil komisi s výsledky závěrečné práce. Následně odpovídal na otázky oponenta.
Otázky oponenta:
1) Str 16: „Pro kladnou elektrodu je tato fólie většinou vyrobena z mědi a nej častěji bývá potažena grafitem. Fólie záporné elektrody je obvykle hliníková a bývá potažena různými typy aktivního materiálu.“… to nedopovídá obr. 4.
Ale na str. 19 uvádíte: „Většina Li-ion akumulátorů má zápornou elektrodu vyrobenou z uhlíkového materiálu (grafit), ale dají se ještě rozdělit podle toho, jaký typ kladné elektrody využívají…“. Tak jak to je?
Hodnocení: Zodpovězeno
2) Vysvětlete, proč se v kapitole 4 podkapitoly jmenují Cradle-to-gate, když v některých z nich uvádíte i problematiku recyklace? Nespadá recyklace až do cradle-to-cradle obr. 24, 23 (záporná hodnota recyklace), či cradle-to-grave viz obr. 29 a kladná hodnota recyklace? Okomentujte ještě prosím i význam toho znaménka.
Hodnocení: Zodpovězeno
3) Jak je na tom EU z hlediska výroby vlastních baterií vůči Číně. Existuje typ baterie, který by nebyl závislý na výrobě v Číně a jejích surovinách?
Hodnocení: Zodpovězeno
4) V kapitole 3 zmiňujete různé typy baterií, a že dnes převládá Li-ion. Dále zmiňujete nové směry jako je Li-S, Li-vzduch, Na-ion a s pevným elektrolytem, které zatím nejsou na trhu, a nebo jen okrajově. Okomentujte, který z těchto typů je nejblíže masové produkci a mohl by konkurovat Li-ion bateriím, případně naopak, který bude problematické převést do výroby?
Hodnocení: Zodpovězeno
Další otázky k závěrečné práci:
5) Existuje nějaký předpis pro evedení energetické náročnosti výroby daného akumulátoru?
Hodnocení: Částečně zodpovězeno
6) Existují nějaká objektivní srovnání se spalovacími motory i při ohledu na omezenou životnost akumulátorů?
Hodnocení: Částečně zodpovězeno
7) Jaké jsou účinnosti elektrických pohonů a spalovacích motorů?
Hodnocení: Částečně zodpovězeno
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení