In het EKODA-project ontwikkelen Fraunhofer-onderzoekers een beter alternatief voor energie-intensieve sloopprocessen van gebruikte en beschadigde (elektrische) auto’s. Eerst onderzoeken zij elk onderdeel in een complexe testprocedure. Vervolgens gebruiken zij een evaluatiesysteem om aanbevelingen te genereren voor het hergebruik van deze onderdelen. Dit moet leiden tot duurzame mobiliteit door circulaire waardecreatie. Gebruikte batterijen, tandwielassen en tandwielen zouden zelfs kunnen opduiken in andere toepassingen buiten de auto-industrie.
Een camera beweegt langzaam over een lithium-ion batterij, die net uit een auto is gehaald die bij een ongeval is beschadigd. De camera registreert het batterijtype, het model, het serienummer en de vermogensklasse (in kilowatt) en vergelijkt deze informatie met een interne database. Vervolgens wordt de batterijklep via een semi-geautomatiseerd proces verwijderd. En dan volgt nog meer analyse. Een meetsysteem registreert het huidige laadniveau van de batterij, de functionaliteit van de besturingselektronica en de conditie van de afzonderlijke batterijcellen.
Aanbevelingen voor hergebruik
Het Fraunhofer-instituut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU ontwikkelde evaluatiesoftware. Hiermee kan een gedetailleerd profiel van de conditie van de batterij worden opgesteld, geanalyseerd en gebruikt om aanbevelingen voor hergebruik te doen. Een intacte batterij van slechts drie of vier jaar oud kan bijvoorbeeld worden overgezet in een gebruikte auto van hetzelfde type. Als het energieopslagsysteem ouder is, zou het kunnen worden gebruikt in een kleinere landbouwmachine. Zelfs als de batterij meerdere defecte cellen heeft, kan hij nog steeds geschikt zijn voor stationair gebruik, bijvoorbeeld als opslag van elektriciteit in een fotovoltaïsch systeem thuis.
Tweede kans
Het batterijsysteem hoeft niet te worden weggegooid. Het krijgt een tweede kans die is afgestemd op zijn specifieke mogelijkheden. Hetzelfde principe van onderzoek en hergebruik kan ook worden toegepast op andere auto-onderdelen. “Doorslaggevend is hier dat de afzonderlijke onderdelen zorgvuldig worden gedemonteerd via een gestandaardiseerd en geautomatiseerd proces, omdat we vanaf het begin manieren moeten vinden om de onderdelen te hergebruiken,” legt Dr. Uwe Frieß uit, hoofd van de afdeling carrosseriebouw, montage en demontage bij
Fraunhofer IWU.
Optimalisatie van evaluatiesysteem
Een team onderzoekers van Fraunhofer IWU in Chemnitz ontwikkelt en optimaliseert momenteel het bovengenoemde evaluatiesysteem. De software, die is uitgerust met AI-algoritmen, is een van de kerntechnologieën van het EKODA-project – dat tot doel heeft een circulaire economie tot stand te brengen door efficiënte, economisch levensvatbare demontage en verwerking. Het wordt gesteund door een subsidie-initiatief van het Duitse ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF), als onderdeel van zijn missie om de “weg naar duurzame mobiliteit door circulaire waardecreatie” in te slaan. Naast Fraunhofer IWU, zijn andere leden van het projectconsortium het Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT in Oberhausen en een reeks partners uit de industrie.
Afstappen van traditionele recycling
Het project heeft een ambitieus doel, zoals Dr. Frieß onthult: “We willen afstappen van de traditionele recycling en in plaats daarvan elk onderdeel van een auto als een waardevolle hulpbron beschouwen – ongeacht de functie die het momenteel in het voertuig vervult. Daarom werken we aan een strategie om te testen of deze afzonderlijke onderdelen in verschillende contexten kunnen worden hergebruikt.”
Automatisch demonteren
Fraunhofer IWU-onderzoekers werken ook aan processen om de afzonderlijke componenten automatisch te demonteren. Door deze strategie systematisch toe te passen hopen de onderzoekers hergebruik van alle componenten mogelijk te maken als onderdeel van een circulaire economie. Omdat er dan minder nieuwe producten hoeven te worden gemaakt, dalen zowel de kosten als de CO2-uitstoot. Niet alleen dat, maar het zou ook de noodzaak verminderen of wegnemen om voortijdig auto’s te slopen die nog gedeeltelijk intact zijn, of om defecte tweedehands auto’s te exporteren naar landen in het Zuiden – wat ecologisch gezien weinig zin heeft.
Carrosserieën, aandrijfassen, tandwielen
De onderzoekers uit Chemnitz analyseren niet alleen batterijopslagsystemen, maar ook onderdelen zoals de carrosserie en de aandrijving. Sommige onderdelen van de aandrijving, zoals assen of tandwielen van metaal of staal, zouden ook geschikt kunnen zijn voor her-fabricage. Het zou bijvoorbeeld het proberen waard kunnen zijn om stalen assen via een vervormingsproces te verkleinen, zodat de assen in een andere mobiliteitstoepassing kunnen worden gebruikt. “Een tandwiel van een defecte versnellingsbak zou opnieuw kunnen worden gebruikt in een opgeknapte elektrische scooter, om maar een voorbeeld te noemen,” legt Dr. Frieß uit.
Dynamische updates in realtime
“Het evaluatiesysteem dat we aan het bouwen zijn, is complex en holistisch. Ecologische criteria krijgen hetzelfde gewicht als technologische en economische factoren, zoals bijvoorbeeld de CO2-uitstoot en het energieverbruik tijdens het hergebruik”, legt Patrick Alexander Schmidt, onderzoeker bij Fraunhofer IWU, uit. “Het evaluatiesysteem zal ook op dynamische wijze rekening houden met schommelingen in de elektriciteitsprijzen, op basis van de relevante dagcijfers”, belooft de heer Schmidt.
Circulaire waardecreatie
De Fraunhofer-onderzoekers en hun partners willen de ontwikkeling en het ontwerp van het evaluatiesysteem een stap verder brengen. Zij kijken naar toeleveringsketens, reparatiebedrijven en autodemontagebedrijven. In de toekomst zou hun vraag naar reserveonderdelen kunnen worden opgenomen in de datapool van het evaluatiesysteem. Het systeem zou dan kunnen zien dat het specifieke onderdeel dat het test, nodig is voor een plaatselijke werkplaats die bijvoorbeeld een kapotte tractor repareert. Op deze manier zouden de auto- en toeleveringsindustrie nieuwe bedrijfstakken kunnen opzetten die het duurzame gebruik van alle componenten organiseert.
Ook interessant: Fraunhofer maakt industrie veerkrachtig in onzekere tijden