전기차 배터리의 재활용 가능성
여러분이 자주 듣지 못하는 사실이 있다: 전기자동차는 세계 시장에서 아주 작은 부분이다. 여기서 '티니'는 전 세계 도로의 모든 자동차의 0.5%를 의미한다. 그러나 절대 수치에서 이 "티니" 부분은 수백만 대의 EV로 번역되며, 이 숫자는 증가하고 있다. 하지만 배터리 다 쓰면 어떡하지?
전기차(EV) 배터리의 재활용보다는 제2의 생명을 주겠다는 발상은 한동안 있어 왔다. 이 두 번째 삶의 가장 분명한 방향은 에너지 저장이다. 결국, 이것은 충전용 배터리가 필요로 할 때 에너지를 저장하는 것이다. 그리고 그것들은 완전히 소진되기 훨씬 전에 EV로 교체되어야 한다. 실제로 EV 배터리는 기존 용량의 80%까지 떨어질 경우 생산 수명을 다하는 것으로 간주되는데, 이는 아직 용도 변경이 가능한 충분한 용량이다.
아마도 여기서 가장 먼저 떠오르는 것은 최첨단 스토리지, 즉 그리드에 대한 의존도를 줄이기 위해 집에 넣을 수 있는 스토리지 시스템일 것이다. 그러나 또 다른 선택사항도 있다: 전기 자동차 배터리를 유틸리티 규모의 에너지 저장용으로 사용하는 것이다.
매사추세츠 공과대학교의 연구원들은 최근 중고 EV 배터리로 만든 저장 시스템과 결합된 유틸리티 규모의 태양열 농장의 실현 가능성에 대한 연구를 발표했다. 그들이 발견한 것은 이것이 새로운 에너지 저장 시스템을 구축하는 것보다 더 나은 선택이 될 수 있다는 것이었다.
이번 연구에서는 저장장치가 없는 2.5MW 규모의 태양열 농장, 동일한 농장, 재사용 EV 배터리로부터 저장장치가 있는 동일한 농장, 그리고 동일한 농장을 건설하는 세 가지 시나리오를 검토했다. 그들의 연구 결과는 에너지 저장소가 없는 태양열 농장이 일반적으로 가장 바람직하지 않은 선택이라고 가정했을 때 EV 배터리를 사용하는 에너지 저장 시스템이 더 비용 효율적인 선택이었다는 것을 보여주었다.
이 모든 것은 곧 많은 "쓰레기" EV 배터리를 발생시킬 세상에서 훌륭하게 들린다. 하지만, 항상 그렇듯이, 주의사항들이 있다. 첫째, 태양열 농장과 재사용 배터리 저장 시스템 시나리오는 배터리 가격이 원래 가격의 60% 미만일 경우에만 경제성이 있다.
그리고 배터리 일관성의 문제가 있다고 연구자들은 지적한다.
사용한 배터리로 배터리 저장 시스템을 구축할 때, 여러분은 그것들이 모두 과학자들이 배터리 성능 저하라고 부르는 것과 같은 단계에 있는지 확인해야 한다. 그러나 배터리 성능 저하는 많은 요인에 달려 있는데, 이는 우려되는 과학자 연합의 한 배터리 전문가가 배터리 제 2의 수명에 관한 최근 기사에서 지적한 바와 같다.
한지로 암브로즈는 "배터리의 최대 저장 잠재력, 급속한 충전 및 방전 주기, 고온에 노출되면 모두 배터리 성능을 저하시킬 가능성이 있다"고 썼다. 그리고 이러한 배터리를 유틸리티 스케일 스토리지에 사용하려면 사전에 테스트하여 성능 저하 수준을 확인해야 한다.
실제로, MIT 연구의 저자들은 이 사실에도 주목한다. 배터리를 선별한 다음 에너지 저장 시스템에 다른 자동차의 배터리를 결합하는 것은 비용이 많이 드는 것은 말할 것도 없고 어려운 일이다.
재사용되는 배터리 에너지 저장 시스템이 얼마나 오래 지속될지에 대한 문제도 있다. UCS의 Ambrose에 따르면, 그들은 자동차에서 은퇴한 후 5년에서 8년 사이에 지속될 수 있다고 한다. MIT팀에 따르면, 이것은 장기적 연구인 더 많은 연구를 필요로 한다. 현재 연구팀은 배터리가 용량의 70%까지 감소할 때까지 온디맨드 방식으로 에너지를 저장하고 방출할 수 있을 것으로 추정하고 있다. 작가 중 한 명인 Ian Mathews는 그들이 심지어 60% 이하의 용량으로 안전하고 생산적으로 계속 운영할 수 있다고 언급했다. 자동차회사들은 이를 확인하기 위한 테스트를 시작하고 있다.
이처럼 심각한 과제를 안고 있는 상황에서 EV 배터리를 에너지 저장 시스템으로 재사용하는 것조차 고려할 가치가 있을까.
암브로즈에 따르면 2027년까지 캘리포니아에서만 약 4만5000개의 EV 배터리가 자동차에서 폐기될 것이라고 한다. 이는 에너지 저장 용량의 연간 약 1GWh가 사용되기를 기다리고 있다는 것을 의미한다. EV 배터리 재사용을 위한 대안은 재활용이지만 이 역시 만만치 않은 데다 당장 EV 배터리를 비싸게 만드는 요인 중 하나이기 때문이다. 사실, 만약 그것들이 재사용된다면, Ambrose 노트, 배터리는 더 저렴해지고, 결과적으로 EV를 더 저렴하게 만들 수 있을 것이다.
이러한 모든 배터리 문제에서, EV 판매는 향후 몇 년 동안 계속 증가할 것이다: 우드 매켄지에 따르면, 2030년까지 신차 판매 중 EV의 시장 점유율은 2019년 3%에서 14%로 증가할 것이다. 코로나바이러스 대유행 속에 일시적인 판매 부진이 발생하더라도 업계의 장기 전망에 큰 영향을 미칠 것 같지는 않다. 그리고 10년도 채 지나지 않아 재생 가능한 발전소에서 재사용할 수 있는 많은 기가와트 시간의 저장 용량이 생길 것이다. 그러므로, 단순히 그것의 구성 요소 광물을 재활용하기 보다는 이 용량을 활용하는 것을 확실히 고려해 볼 가치가 있다.
