En vanlig kritik mot produktionen av elfordon är de höga koldioxidutsläppen från batteritillverkningen. Ny forskning från Chalmers visar att när produktionen skalas upp genom enorma "gigafabriker" så sjunker miljöpåverkan rejält, jämfört med småskalig produktion. När energin som används för att driva fabrikerna dessutom kommer från gröna källor blir utsläppen bara omkring en fjärdedel, jämfört med vad som presenterades för ett par år sedan.
Den största miljöpåverkan vid tillverkning av elfordon kommer vanligtvis vid tillverkningen av batterier. Under det senaste decenniet har omfattande forskning ägnats åt att analysera processerna kring batteriproduktion, för att hitta de delar som ger störst påverkan. Men underlaget för analyserna har ofta hämtats från småskaliga produktionsanläggningar eller pilotprojekt.
– Den globala batteriproduktionskapaciteten skalas nu upp massivt. Det är produktionsanläggningar i gigawattnivå som tas i drift och byggs, och det finns inte mycket forskning eller data som undersöker hur detta kommer att påverka utsläppen. Det publiceras fortfarande en hel del forskning som bygger på äldre datakällor – som till största delen härrör från småskalig batteriproduktion. Det här snedvrider förståelsen för miljöpåverkan, berättar Mudit Chordia som är doktorand vid institutionen för teknikens ekonomi och organisation på Chalmers tekniska högskola och huvudförfattare till den nya studien.
För att komma till rätta med det här så använde forskarna livscykelanalys för att göra om en ofta citerad studie kring småskalig produktion, och kombinerade den med uppdaterade data som var mer representativa för de mest moderna och kommande produktionsanläggningarna.
– Våra resultat visar hur en uppskalning av batteriproduktionen till gigawatt-nivån ger betydande minskningar av energianvändningen per producerad kilowattimme av batterilagringskapacitet – upp till 58%. Effektivitetsvinsterna med storskalig produktion är betydande, säger Mudit Chordia.
När man justerar för olika scenarier relaterade till energiförsörjningen i sådana fabriker, så visar det sig att även i det mest kolintensiva fallet (baserat på Sydkorea) så kommer forskarna fram till att det blir en utsläppsminskning på nästan 45 %. Om energin dessutom i stället kommer från rena källor så minskade utsläppen med ytterligare 55 %. Om regioner med låga koldioxidutsläpp – som norra Sverige, där byggandet av Europas största batterifabrik just nu pågår – väljs för utbyggnaden av batteriproduktion i giga-skala, så är förutsättningarna mycket goda för att tillverka batterier med minsta möjliga miljöpåverkan.
En utmaning att få tillgång till data
En annan viktig poäng från studien är att vid storskalig produktion flyttas en större andel av miljöeffekterna längre upp i leverantörskedjan, till utvinnings- och bearbetningsfaserna av råmaterialet. En utmaning för forskarna var att få tillgång till relevant data för att kunna modellera alla processerna och noggrant analysera miljöpåverkan.
– Under arbetet upptäckte vi att de databasdata för livscykelanalys som ofta används för vissa råmaterial både saknar den omfattning och precision som krävs för att modellera den höga materialkvalitet som behövs vid batteriproduktion. Försörjningskedjorna för tillverkningen ses ofta som affärshemligheter vilket gör det mycket svårt att samla data och göra en fullständig analys som täcker in alla typer av aktörer, förklarar Anders Nordelöf, forskare vid Chalmers och medförfattare till studien.
– För att ytterligare minska miljöpåverkan från batteriproduktion måste tillverkarna och hela batteriindustrin göra en fokuserad insats på att anskaffa råvaror från leverantörer med låga koldioxidutsläpp från mineralutvinningen. Men i en så konkurrensutsatt bransch kommer detta att förbli en utmaning för många aktörer.
Text: Daniel Karlsson, Joshua Worth
Foto: Chalmers samt via Northvolt
Mer om studien:
Den vetenskapliga studien, Environmental life cycle implications of upscaling lithium-ion battery production av Chalmersforskarna Mudit Chordia och Anders Nordelöf tillsammans med Linda Ager-Wick Ellingsen vid Norsk institutt for naturforskning, publicerades i tidskriften The International Journal of Life Cycle Assessment, 2021.
- Doktorand, Environmental Systems Analysis, Teknikens ekonomi och organisation
- Gästforskare, Environmental Systems Analysis, Teknikens ekonomi och organisation