Denne artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Agder - les mer.
Førsteamanuensis Martin Choux ved Universitetet i Agder utvikler et automatisk system styrt av kunstig intelligens for å demontere el-batterier. Her tester han systemet i UiAs mekatronilab (MIL).
(Foto: UiA)
Forskere lar roboter demontere el-bilbatterier for gjenbruk
Sammen med partnere i industrien utvikler forskere nye metoder for å gjenvinne el-bilbatterier.
– Vi bruker kunstig intelligens for å lage et automatisk system. Målet er å demontere og utlade el-batterier slik at de kan gjenbrukes, sier Martin Choux, førsteamanuensis ved Universitetet i Agder (UiA).
Forskningen på el-bilbatterier er en del av forskningsprosjektet LIBRES (Lithium ion Battery Recycling) i samarbeid med Norsk Hydro, Elkem Carbon, BatteriRetur og Glencore Nikkelverk. Forskningen er finansiert av Forskningsrådet i perioden 2018-22.
Demontering tar tid
I dag blir el-batterier demontert manuelt. Det krever to personer i arbeid, og de må være kvalifiserte elektrikere med kompetanse innen høyspenning.
Det kan ta opp til 45 minutter å demontere et batteri manuelt. Forskerne i prosjektet har ambisjon om å effektivisere en del av det manuelle demonteringsarbeidet ved hjelp av robotisering.
– Metoden vi utvikler tar høyde for at mange el-bilbatterier skal resirkuleres i framtida. Derfor må vi lage et effektivt system. Vi utvikler en automatisk og delvis robotisert prosess som kan ta unna et høyt volum av el-bilbatterier, sier Choux.
Effektivt system
Systemet er allerede under utprøving ved UiAs mekatronikklab. Halvveis i prosjektperioden er forskeren optimist.
– Utfordringen med el-bilene er at ingen bilmerker bruker den samme batteritypen. Alle el-bilbatterier er ulike og må demonteres på forskjellige måter, sier Choux.
Bilprodusentene utvikler også sine egne batterier hele tiden.
– Vårt mål er et system der roboter hurtig og sikkert kan bidra til å demontere flere typer el-bilbatterier, sier Choux.
El-batterier er forskjellige
Et el-batteri er ikke som et hvilket som helst lommelyktbatteri. Det er heller ikke som et vanlig bilbatteri. El-batteriet består av celler, moduler og en batteripakke.
En batteripakke består gjerne av 10-15 moduler og hver modul består av flere battericeller.
– Å montere batteriet foregår på samme vis hver gang. Men ved demontering vet du aldri helt hvilken tilstand batteriet er i. Du må derfor ha en fleksibel demonteringsmetode for batterier som fungerer eller er delvis skadet, sier Choux.
Unngå kortslutning og eksplosjon
Ved hjelp av kunstig intelligens skal det nye systemet finne alle delene i batteriet. Deretter skal roboten få beskjed om i hvilken rekkefølge delene skal demonteres.
Den kunstige intelligensen styrer robotarmene slik at de velger riktig verktøy underveis i prosessen.
UiA har blant annet investert i et avansert 3D-kamera til 200 000 kroner for å observere batteridelene. Kameraet oppgir nøyaktige mål til den kunstige intelligensen.
Mye å lære for en robot
Dette er noe av det den kunstige intelligensen må lære:
- Gjenkjenne ulike el-batterier fra ulike bilmerker.
- Gjenkjenne skitne, deformerte eller skadete batterier.
- Holde et visst tempo i demonteringen.
- Unngå kortslutning, eksplosjon og brann, altså sørge for sikkerhet.
– El-batteriene kan kortslutte, det er høye spenninger involvert og batteriene kan eksplodere eller begynne å brenne. De kan også lekke gasser, og det kan oppstå en kjemisk reaksjon mellom fuktighet og oksygen som danner en giftige fluorsyre-gass, sier Choux.
Målet er at systemet blir så bra at industripartnerne kan ta det i bruk. Norsk Hydro har allerede startet bedriften Hydro Volt i Fredrikstad. Der er forretningsideen at brukte el-bilbatterier skal gjenvinnes til produksjon av nye battericeller.
– Om en ti års tid vil det være rundt 250 000 el-batterier som skal gjenvinnes hvert år bare i Norge. Da trenger industrien trygge og effektive systemer for å håndtere det, sier Martin Choux.
Her er noen av UiAs prosjekter knyttet til el-batterier og gjenvinning
- LIBRES (Lithium ion Battery Recycling), 2018-2022: Forskningsprosjektet utvikler system for automatisk demontering og utlading av el-batterier. Samarbeidspartnere er Norsk Hydro, Batteriretur, Elkem Carbon, Glencore Nikkelverk og UiA. Forskningen har allerede ført til at Norsk Hydro starter det nye selskapet Hydro Volt som skal gjenvinne el-batterier.
- Resirkulering av grafitt: Forprosjektet har gjennomført testing av automatisk demontering av el-battererier for å gjenvinne grafitten i dem. Prosjektet var et samarbeid mellom Eyde-klyngen, Elkem Carbon og UiA og var finansiert av det regionale forskningsfondet RFF Agder. En foreløpig konsekvens av prosjektet er at Elkem Carbon ser på resirkuleringsteknologi for grafitt i forbindelse med pilotfabrikken som nå er under oppføring ved Elkem Fiskå i Kristiansand.
- Gjenbruk el-batteri: Forprosjekt om gjenbruk av el-batterier gjennomført i samarbeid mellom UiA, BatteriRetur, Alternativ energi og Eyde-klyngen. Prosjektet er finansiert av forskningsfondet RFF Agder.
- Batman: BATtery MANagement-prosjektet (Batman) er et flerårig forskningsprosjekt om rammebetingelser og verdikjeden for el-batterier, og muligheter for industrien i Norge. Prosjektet er finansiert av Forskningsrådet. Handelshøyskolen ved UiA samarbeider med blant annet Glencore Nikkelverk, Hydro, Elkem og Agder Energi. Eydeklyngen er prosjektleder og andre bidragsytere på forskningssiden er NTNU, Institutt for Energiteknikk (IFE) og Transportøkonomisk institutt (TØI).
Les også disse artiklene fra Universitetet i Agder:
