FLEXIBILNÍ TOVÁRNA
Druhý život pro baterie z elektromobilů
Automobilový průmysl prochází jednou z největších proměn za celou svoji existenci, kterou je přechod od spalovacích motorů na fosilní paliva k elektromobilitě. S rostoucím množstvím vyrobených a provozovaných elektromobilů přichází i otázka, jak naložit s použitými bateriemi.
Autor: doc. Petr Kadera, vedoucí skupiny Inteligentní systémy pro průmysl, CIIRC ČVUT
Jednou možností, která se uplatňuje například v ocelářství, je jejich rozdrcení a následná chemická separace hodnotných prvků, kterými mohou být železo, mangan nebo zinek. V tomto případě se ovšem nedá mluvit o recyklaci baterií v pravém slova smyslu, protože z použité baterie už baterii nevyrobíte. Velmi zajímavou a udržitelnou alternativu k tomuto přístupu, který maximalizuje využití jejich zbytkové hodnoty, představuje koncept tzv. „Second Life Batteries.“ V tomto případě jsou bateriové sestavy rozebrány na jednotlivé moduly, ze kterých se podle stupně jejich degradace sestaví nové bateriové sestavy, které najdou využití v méně náročných aplikacích. Například jako domácí úložiště energie nebo stabilizační prvek elektrické distribuční soustavy pomáhající vyhlazovat energetické špičky.
Projekt představený společností ZŤS VV, do kterého je jako strategická výzkumná organizace zapojen CIIRC ČVUT, si klade za cíl postavit výrobní závod, který bude využívat digitalizaci, automatizaci a robotizaci jako prostředky pro zajištění efektivního a bezpečného zpracování baterií z nejvíce rozšířených elektro-automobilů v regionu střední Evropy. Do konce roku 2023 vznikne detailní koncepce továrny včetně fyzických demonstrátorů ověřujících proveditelnost klíčových operací pomocí robotů. Hlavním cílem je vytvořit řešení, které pomocí metod umělé inteligence a principů Průmyslu 4.0 bude umět pracovat v prostředí s nejistotou, kterou přináší práce s použitými a různě opotřebovanými bateriemi. Celý systém bude navržen s ohledem na snadnou rozšiřitelnost o nové typy baterií, které budou na trh v budoucnu přicházet.
Mezi nejdůležitější technologie, které umožní vytvořit takto flexibilní systém patří sémantické technologie pro explicitní a strojově čitelný popis struktury zpracovávaných baterií a dostupných výrobních operacích poskytovaných jednotlivými výrobními zařízeními. Na základě tohoto systému budou nástroje automatického plánování výroby vytvářet dynamické výrobní plány, které se budou průběžně přizpůsobovat reálné situaci, kdy se určitou operaci nepovedlo zdárně zakončit a je nutné najít alternativní postup. Např. některé šroubové spoje se kvůli korozi nepovede rozšroubovat, takže je třeba zvolit alternativní, ale dražší a pomalejší postup odfrézování. Na úrovni jednotlivých robotických pracovišť pak bude schopnost zpracovávat baterie s různým stupněm opotřebení posílena pomocí počítačového vidění a silově poddajných robotů, kteří pro správné provedení dané operace nesledují fixně danou trajektorii, ale využívají silovou zpětnou vazbu.
„Projekt je aplikací Průmyslu 4.0 a vychází koncepčně z distribuované výroby, kde není pevný výrobní plán. V závislosti na různých typech baterií a jejich stavu reaguje výrobní linka dynamicky na aktuální situaci a finální výrobek kombinuje moduly s různými stavy životnosti. Taková baterie najde uplatnění jako stacionární baterie např. v hydroelektrárnách, kde bude sloužit jako úložiště energie při jejím přebytku,“ vysvětluje profesor Vladimír Mařík, vědecký ředitel CIIRC ČVUT a zároveň jeden z českých průkopníků Průmyslu 4.0.
Projekt ukazuje, že Průmysl 4.0 nevede pouze ke zvýšení efektivity výroby a k dlouhodobé udržitelnosti průmyslové výroby a tím i způsobu života, tak jak jej známe, přispívá i možností završit výrobní cyklus výrobku jeho efektivní transformací do nové podoby.
Projekt je zařazen a podpořen výzvou IPCEI, tedy projektů zařazených Evropskou unií mezi významné projekty společného zájmu. Projektem společného zájmu se rozumí projekt, který je nezbytný pro realizaci prioritních koridorů a oblastí energetické infrastruktury, má přispět k rozvoji sítí v jednotlivých koridorech a je uveden na unijním seznamu projektů společného zájmu.
