Název práce: Negativní účinky akumulátorů na životní prostředí a jejich moderní způsoby recyklace

Dopravní fakulta Jana Pernera, Univerzita Pardubice II. ročník (obor DMML), st. skupina 23 Šorčík Jiří, Wimmr Tomáš Pracovní skupina 2 Název práce: Negativní účinky akumulátorů na životní prostředí a jejich moderní způsoby recyklace

Prohlášení: Prohlašuji, že předložená práce je naším původním autorským dílem, které jsme vypracovali samostatně. Literaturu a další zdroje, z nichž jsme při zpracování čerpali, v práci řádně cituji.

Anotace: Tato semestrální práce má přinést případnému čtenáři celkový pohled na otázku problematiky funkce akumulátorů, jejich negativních účinků na životní prostředí a také na jejich způsob recyklace. Práce obsahuje metodu recyklace, kterou poskytuje tuzemská firma KOVOHUTĚ PŘÍBRAM , a. s., a také metodu regenerace, kterou poskytuje švédská firma HOLGIA. Současně jsme se také zaobírali otázkou složení, funkce a charakteristiky akumulátorů a mimo jiné i druhy, které různé firmy nabízejí. Nechyběla zde také otázka znečištění životního prostředí, kterou jsme aplikovali na firmu KOVOHUTĚ PŘÍBRAM, a. s., která ukazuje postupné zlepšování životního prostředí.. Neopomněli jsme ani na právní legislativu, která má zabezpečit v budoucnu lepší životní prostředí. Věříme, že se tato práce bude dobrým zdrojem informací pro jejích případné čtenáře. Klíčová slova: životní prostředí,akumulátor,sulfatace,technologie recyklace,recyklace.

1

1. Úvod Recyklace se v posledních několika letech dostala mezi nejfrekventovanější výrazy v tisku i elektronických mediích. Ze způsobu užívání tohoto slova je zřejmé, že nezanedbatelný počet jeho uživatelů netuší, co přesně se pod tímto pojmem skrývá. Recyklace, čili opětovné využití, je zcela obecně vzato postup, kterým se dospěje k využití energie a materiálové podstaty výrobku po ukončení jeho životnosti. Z toho vyplývá, že nejvyšší ekonomický efekt přináší recyklace výrobků obsahujících materiály s velkým rozdílem mezi energetickými nároky na jejich výrobu a energetickou náročností jejich opětovného přepracování. Vzhledem k tomu, že základem ekonomického efektu recyklace je využití energetického potenciálu recyklovaného materiálu, má recyklace také nemalý ekologický význam. Pokud se vezme v úvahu recyklace akumulátorů, pak se dá říci, že v současné době je recyklace velmi důležitý problém, který musí firmy řešit. Protože pokud chce firma na trhu uspět, pak musí nejen nabízet své výrobky jako nejekologičtější, ale také musí zaručovat snadnou recyklaci těchto výrobků, popř. tuto recyklaci sama zajišťovat. Při pohledu na akumulátor, který je součástí téměř každého stroje nebo zařízení, se dá konstatovat, že se vyskytuje ve všech druzích dopravy, a proto je tento problém tak důležité řešit. Ne, že by měl akumulátor přímo vliv na znečištění životního prostředí přímo při provozu, ale jeho problém vzniká až po uplynutí jeho doby použitelnosti, kdy se z něho stává odpad, který velmi znečišťuje životní prostředí a tento odpad je nutné recyklovat. V této semestrální práci bychom rádi ozřejmili otázku recyklace akumulátorů a zároveň se věnovali největší tuzemské firmě KOVOHUTĚ PŘÍBRAM, a. s., která je největší firmou u nás zabývající se právě touto recyklací. Mimo jiné zde uvedeme i vliv akumulátoru jako dopad na životní prostředí právě z pohledu této firmy a také moderní způsob regenerace akumulátorů. Nezapomeneme také na rozebrání pojmu akumulátoru, kdy se budeme zabývat jeho složením, způsoby reakcí v něm při nabíjení či vybíjení, jeho vlastními charakteristikami, jeho druhy a způsoby uvádění do provozu. Uvedeme zde také několik druhů akumulátorů, které různé firmy nabízejí.

2

2. Teorie akumulátoru 2.1

Co je to akumulátor

Akumulátor (nebo-li v hovorové řeči označován jako „baterka“) je velmi důležitou součástí každého stroje, který se pohybuje nebo který je závislý na zdroji elektrické energie. Elektrická energie se v něm získává přeměnou z energie chemické. Nejprve je třeba elektrickou energii do akumulátoru dodat, to znamená, že je třeba jej nabít. Při nabíjení se dějí určité chemické reakce a elektrická energie se mění na chemickou. Nabitý akumulátor je možno vybíjet, což znamená, že z něho lze odebírat elektrický proud. Při vybíjení probíhají v akumulátoru chemické reakce a elektrická energie se tak opět získává přeměnou z energie chemické. Akumulátor je tedy jakousi zásobárnou elektrické energie. Všechny zásoby však dlouhým a hlavně neodborným skladování ztrácejí svoji hodnotu, a to platí i pro akumulátor. Ani v něm nelze bez náležitých opatření skladovat elektrickou energii libovolně dlouho[1]. 2.2

Složení akumulátoru a probíhající chemické reakce

Akumulátor se skládá z článků, sériově spojených do baterie. Články obsahují elektrody, separátory, elektrolyt. Na kladných elektrodách (nejčastěji deskách) je aktivní hmotou oxid olovičitý PbO2. Na záporných elektrodách je aktivní hmotou houbovité olovo. Separátory brání mechanickému dotyku elektrod. Elektrolytem je zředěná čistá (tzv. akumulátorová) kyselina sírová H2SO4 s destilovanou vodu [1]. Důležitá je hustota elektrolytu, z které soudíme na vzájemný poměr množství destilované vody a kyseliny sírové v elektrolytu. Hustota elektrolytu se číselně rovná měrné hmotnosti elektrolytu. Obvyklá hustota elektrolytu je 1285 kg.m-3, kterou lze vyjádřit i ve stupních Baumé [°Bé], což je 32 °Bé [1]. Po připojení nabitého článku na nějaký spotřebič se začne vybíjet, tj. začne procházet proud mezi póly článku přes spotřebič. Dodávka proudu je možná jen tehdy, reagují-li aktivní hmoty s kyselinou sírovu v elektrolytu. Při chemických reakcích, které probíhají při vybíjení, se mění aktivní hmoty na obou elektrodách na látku jinou, na síran olovnatý PbSO4 [1]. Proces vybíjení: PbO2 + Pb + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O + 4e- [1] Přitom se spotřebovává kyselina sírová, takže zcela vybitý článek olověného akumulátoru má na obou elektrodách stejnou chemickou sloučeninu, síran olovnatý, a elektrolyt je tvořen jen destilovanou vodou, tudíž hustota elektrolytu klesá. Napětí takto úplně vybitého článku je nulové, neboť veškerá aktivní hmota byla spotřebována při chemické reakci s kyselinou sírovou [1]. Při započatí procesu nabíjení článku, se musí nejprve článek připojit ke zdroji nabíjení a to tak, že se připojí ke stejnojmenným pólům zdroje. Pak začne proud procházet opačným směrem než při vybíjení a v článku nastanou opět chemické reakce. Výsledkem těchto reakcí je přeměna (redukce) síranu olovnatého na aktivní hmoty, tj. na kladné desce na kysličník olovičitý a na záporné desce na olovo, a dále vyloučení kyseliny sírové do elektrolytu a tudíž hustota elektrolytu vzrůstá. Po skončení nabíjení jsou v článku tytéž sloučeniny jako na začátku vybíjení [1]. Prosec nabíjení: 2PbSO4 + 2H2O + 4e- → PbO2 + Pb + 2H2SO4 [1]

3

Při podrobném zabývání procesu nabíjení či vybíjení se zjistí, že zde dochází i k dalším dějům. PbSO4 je ve skutečnosti krystalická látka, která má mírně větší objem než původní PbO2 nebo Pb. Dochází k mechanickému napětí v aktivních hmotách a postupnému oddělování a vypadávání aktivní hmoty i krystalů PbSO4. Při vybíjení se ukládá PbSO4 přednostně na již existujících krystalech. Při neúplném nabití zůstanou velké krystaly PbSO4 nerozloženy a začnou se postupně zvětšovat. Stále více aktivní hmoty se tedy nemůže podílet na reakcích v akumulátoru. Kapacita akumulátoru proto klesá. Tomuto ději se říká sulfatace [1], který se projevuje klesající hustotou elektrolytu, kterou nelze nabíjením obnovit na původní hodnotu. Obecně lze sulfataci zmírnit, pokud se bude buď udržovat hladina elektrolytu tak, aby se veškerá aktivní hmota podílela na chemických dějích, nebo se nebude vybíjet hluboko akumulátor, aby nevznikaly velké krystaly PbSO4. Poslední možností, jak zmírnit sulfataci, je neponechání akumulátoru (ani krátce) ve vybitém stavu. 2.3

Charakteristiky akumulátorů

Každý akumulátor má svoji jmenovitou kapacitu a lze z něj odebrat jen určité množství elektrické energie. Čím větším proudem se bude akumulátor vybíjet, tím bude toto množství elektrické energie z akumulátoru odebráno za kratší dobu a akumulátor bude dříve vybit. Je to způsobeno tím, že při větším vybíjecím proudu reaguje aktivní hmota s kyselinou sírovou rychleji než při vybíjení menším proudem. Na rychlost chemických reakcí v akumulátoru tedy především působí velikost vybíjecího proudu. Nejvýhodnější rychlost, z hlediska vyčerpání co možná největší části energie, je taková, při níž je akumulátor vybit za 20 hodin. Při této rychlosti chemických reakcí se u bezvadného a úplně nabitého akumulátoru dosáhne právě jmenovité kapacity, které se někdy proto říká též dvacetihodinová kapacita. Velikost vybíjecího proudu se musí volit tak, aby se vyhovělo již uvedeným požadavkům, tj. aby vybíjení trvalo 20 hodin. Velikost tohoto dvacetihodinového vybíjecího proudu stanovíme tak, že jmenovitou kapacitu v [Ah] dělíme 20 hodinami. Další podmínkou pro vyčerpání jmenovité kapacity během 20 hodin vybíjení je, že se vybíjecí proud musí udržovat během celého vybíjení stále na velikosti dvacetihodinového proudu, aby rychlost chemických reakcí byla stálá. Toto jsou základní vybíjecí charakteristiky akumulátoru [1]. Akumulátor lze charakterizovat, ale i dalšími vlastnostmi. Pokud by se při vybíjení akumulátoru dvacetihodinovým vybíjecím proudem měřili hustoměrem hodnoty hustoty elektrolytu a voltmetrem hodnoty napětí elektrolytu na každém článku, přičemž by se tyto úkony dělali každou hodinu, zjistili by se určité hodnoty a při zakreslení těchto hodnot do grafu by se zjistili další charakteristiky akumulátoru. Tudíž se může říci, že se mezi charakteristiky akumulátoru řadí také hustotu a napětí elektrolytu [1].

4

Při vybíjení akumulátoru dvacetihodinovým vybíjecím proudem (Graf 1) se může pozorovat prudký pokles napětí na začátku a hlavně na konci vybíjení. To si lze vysvětlit tím, že při zapnutí akumulátoru na vybíjení začnou reagovat s kyselinou sírovou v elektrolytu nejprve povrchové vrstvy aktivní hmoty na deskách. Tím vznikne na krátkou dobu přechodný úbytek kyseliny sírové v pórech aktivní hmoty na deskách, což způsobí rychlejší pokles napětí na začátku vybíjení. Současně tím vznikne rozdíl hustot elektrolytu uvnitř a vně desek v tom smyslu, že uvnitř desek je hustota elektrolytu o něco menší než vně desek. Akumulátor je vnějšími okolnostmi, totiž tím, že je vybíjen, nucen dodávat stálý proud, takže za každou hodinu vybíjení musí reagovat s kyselinou sírovou v deskách stejné množství aktivní hmoty. To je možné ovšem jen tehdy, pokud se vzniklým rozdílem hustot elektrolytu dodává do hlubších vrstev dosud nespotřebované aktivní hmoty v deskách čerstvá kyselina sírová. Tak je tomu po převážnou dobu vybíjení, kdy napětí klesá jen pozvolna vlivem celkového zmenšení hustoty elektrolytu v celém článku. Přibližně kolem osmnácté až devatenácté hodiny vybíjení začne napětí článku opět rychle klesat. To je způsobeno tím, že povrchové vrstvy aktivní hmoty na deskách byly již vyčerpány a změnily se na síran olovnatý, který svými většími krystaly zabraňuje snadnému pronikání čerstvé kyseliny sírové k vnitřním vrstvám aktivní hmoty. Znamená to tedy, že aktivní hmota, která byla za dané situace v akumulátoru k dispozici, byla již vyčerpána a akumulátor již nelze dále vybíjet. Po přerušení vybíjení se za 1 až 2 hodiny vyrovná hustota uvnitř a vně desek, a napětí na svorkách se poněkud zvýší, neboli akumulátor se „zotaví“. Dále musíme dodat, že čím větší bude vybíjecí proud akumulátoru, tím menší kapacitu akumulátor odevzdá a tím dříve nastane kritický stav, kdy po vyčerpání dostupných vrstev aktivní hmoty začne napětí prudce klesat a vybíjení se musí přerušit [1]. Graf 1- Příklad pro akumulátor s napětím 6 V a s vybíjecím proudem 0,7 A [1]

napětí, proud, hustota

Vybíjecí charakteristiky olověného akumulátoru 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

doba vybíjení (h) U - napětí

h - hustota

I - proud

Obdobně jako prováděno vybíjení akumulátoru dvacetihodinovým vybíjecím proudem, lze provádět i nabíjení akumulátoru. Rozdíl je pouze v tom, že nabíjení akumulátoru se neprovádí dvacetihodinovým nabíjecím proudem, ale pouze desetihodinovým nabíjecím proudem(Graf 2) přičemž nabíjení akumulátoru se provádí obdobně jako při jeho vybíjení. Podobně jako při vybíjení se udržuje stálý nabíjecí proud, měříme čas, hustotu elektrolytu a napětí na svorkách jednotlivých článků. Toto vše se pro změnu nazývá nabíjecí charakteristiky [1]. Při tomto procesu se dá pozorovat, že se hustota elektrolytu mění z počáteční hodnoty, kterou měl elektrolyt na konci vybíjení, na velikost na začátku vybíjení. Napětí se opět na začátku nabíjení zvýší prudčeji, potom se zvyšuje pozvolna a asi od osmé hodiny stále vzrůstá. Po jedenácté až dvanácté hodině se napětí již nezvyšuje, a proto se může nabíjení ukončit.

5

Graf 2 - Příklad pro akumulátor s napětím 6 V a s nabíjecím proudem 1,4 A [1] Nabíjecí charakteristiky olověného akumulátoru napětí, proud, hustota

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

doba nabíjení (h) U - napětí

h - hustota

I - proud

Právě tak jako akumulátoru škodí vybíjení pod dovolenou mez, neprospívá mu ani příliš dlouhé přebíjení. Jde tedy o to zjistit, kdy je akumulátor úplně nabit. Jestliže se při nabíjení vyloučí do elektrolytu z desek všechna kyselina sírová a všechen síran olovnatý je rozpuštěn a změnil s na aktivní hmoty, dosáhne hustota elektrolytu i napětí na svorkách největší hodnoty a dále se nezvětšuje. Proud, přicházející do akumulátoru, nemůže již rozpouštět síran olovnatý, rozkládá jen vodu a akumulátor prudce vaří. Aby se mohlo říci, že akumulátor je plně nabitý, musí být splněny 3 podmínky [1]: • napětí elektrolytu se nesmí v průběhu dalšího nabíjení zvětšovat, • hustota elektrolytu se nesmí v průběhu dalšího nabíjení také zvětšovat, • akumulátor musí prudce vařit. Doba nabíjení je asi 13 až 15 hodin, protože pokud je potřeba z akumulátoru odebrat množství elektrické energie, odpovídající jmenovité kapacitě, musí se mu v předcházejícím nabíjení dodat energie více. Akumulátor totiž, jako každý jiný zdroj, odevzdá vždy méně energie, než kolik jí dostal - má tedy určitou ztrátu energie.Po ukončeném nabití se opět vyrovná rozdíl hustoty elektrolytu uvnitř a vně desek, vzniklý při nabíjení. 2.4

Nabíjení akumulátoru

K nabíjení akumulátoru se používají nabíjecí zdroje. Vlastní nabíjení probíhá buď při stálém proudu, nebo při stálém napětí. Popřípadě se oba způsoby vhodně kombinují [1]. Při nabíjení stálým proudem je akumulátor zapojen do série s ampérmetrem na nabíjecí zdroj, u kterého lze měnit napětí. V průběhu nabíjení se napětí akumulátoru zvyšuje, a proto je třeba pro udržení stálého nabíjecího proudu zvyšovat též napětí nabíjecího zdroje, které musí být dostatečně vysoké. Ke kontrole stálosti proudu slouží ampérmetr. Tento způsob nabíjení se používá zejména pro první a kontrolní nabíjení akumulátoru. Při tomto způsobu lze nastavit potřebný nabíjecí proud a kontrolovat jej během celého nabíjení ampérmetrem. Nevýhodou je dlouhá doba nabíjení a nutnost pravidelné kontroly a regulace nabíjecího proudu.

6

Při nabíjení akumulátoru stálým napětím, je připojen ke zdroji, jehož napětí je udržováno na stálé hodnotě pro každý článek nabíjeného akumulátoru. Nabíjecí proud je na začátku nabíjení větší než desetihodinový, ale v průběhu nabíjení se zmenšuje podle toho, jak se zvyšuje napětí akumulátoru. Větším nabíjecím proudem na začátku se doba nabíjení zkracuje a během prvních tří hodin získá akumulátor asi 80 % celkového potřebného množství energie. Výhodou tohoto způsobu nabíjení je, že není nutné pravidelně kontrolovat a regulovat nabíjecí proud. Je to rychlý a současné hospodárný způsob dobíjení akumulátorů. Nehodí se však pro první nabíjení. Znaky plného nabití akumulátoru vychází z toho, že hustota elektrolytu dosáhla ve všech článcích své nejvyšší hodnoty a dalším nabíjením se po dobu dvou hodin nebo déle již nezvyšuje. Dalším znakem je, že napětí jednotlivých článků dosáhlo své nejvyšší hodnoty a dalším nabíjením se po dobu dvou hodin nebo déle již nezvyšuje. Posledním znakem toho, že je akumulátor plně nabit je, že po vypnutí nabíječe a jeho opětném zapnutí začnou během několika sekund plynovat desky obojí polarity [1]. 2.5

Uvádění akumulátoru do provozu

Při uvádění akumulátoru do provozu se musí nejprve rozlišit o jaké provedení akumulátoru se jedná. Akumulátory jsou dodávány v těchto provedeních: • suché, nenabité • suché, nabité • suché, nabité, aktivované vodou • bezúdržbové • rekombinační 2.5.1 Akumulátor suchý a nenabitý Při uvádění tohoto akumulátoru do provozu se musí nejprve tento akumulátor temperovat na teplotu okolí (15 - 25 °C) po dobu alespoň 24 hodin. Poté vyšroubovat zátky, uvolnit větrací otvory, odstranit záslepky. Dále se články naplní odměřeným množstvím elektrolytu při teplotě 25 °C. Pak se nechá akumulátor v klidu 3 až 5 hodin kvůli nasáknutí desek a separátoru, popřípadě se upraví výška hladiny. Po těchto úkonech se připojí akumulátor na nabíječ a nabíjí se proudem o velikosti 0,06 A do dosažení znaků plného nabití. Než se dosáhne těchto vlastností, musí se sledovat hustota a teplota elektrolytu, která nesmí překročit 40 °C. Při dosažení plného nabití se může provést vyrovnávací dobíjení, které trvá asi 50 hodin. Potom se nechá otevřený akumulátor odvětrávat alespoň 1 hodinu. Po uplynutí této doby se může teprve akumulátor zazátkovat a připevnit na stroj [11]. 2.5.2 Akumulátor suchý a nabitý a) Normální postup Když se uvádí do provozu tento akumulátor, tak se to provádí stejným způsobem jako předcházející druh, ale pouze s minimálními odlišnostmi. Odlišností je, že se akumulátor nechá po nalití elektrolytu maximálně 3 hodiny v klidu, dále se nabíjí proudem o velikosti 0,1 A a po dosažení znaků plného nabití se provádí vyrovnávací dobíjení asi 5 hodin. Tento postup se nazývá postupem normálním [11].

7

b) Zrychlený postup Tento postup je možný pouze do 6 měsíců od data výroby akumulátoru. Spočívá v tom, že se akumulátoru vyšroubují zátky, naplní se články odměřeným množstvím elektrolytu při 25 °C, pak se nechá 20 minut v klidu (pro nasáknutí desek a separátorů),poté se mohou zazátkovat články a připevnit na stroj. Toto je tedy zrychlený postup. Ale aby tento postup byl účinný, musíme se hned zapojit akumulátor do provozu na dobu alespoň 5 hodin [11]. 2.5.3 Akumulátor suchý, nabitý, aktivovaný vodou Tento akumulátor se od suchého, nabitého liší pouze tím, že v článcích je již připraveno potřebné množství H2SO4 (vázané ve formě gelu). Do článků se doplní pouze odměřené množství destilované vody. Další postup uvádění do provozu je shodný jako u akumulátoru suchého nabitého [11]. 2.5.4 Akumulátor bezúdržbový a rekombinační Tyto akumulátory jsou již dodávány naplněné a plně nabité. Od začátku je nutno s nimi zacházet jako s akumulátory již uvedenými do provozu [11]. 2.6

Základní druhy akumulátorů

2.6.1 Akumulátory AKUMA 2.6.1.1 AKUMA - COMFORT Olověné startovací akumulátory AKUMA - comfort [11] jsou určeny ke spouštění spalovacích motorů a k napájení palubních sítí motorových vozidel vyšší užitné třídy. Akumulátory AKUMA - comfort mají: Hybridní konstrukci Při výrobě negativní elektrody je použita slitina olovo-vápník (PbCa), která v kombinaci s nízkoantimonovou slitinou pozitivní elektrody zajišťuje minimální samovybíjení akumulátoru, stabilní nabíjecí charakteristiku, minimální spotřebu destilované vody při provozu. V laboratorních a provozních podmínkách je tato spotřeba výrazně pod 2 g/Ah skutečné kapacity zkoušeno dle metodiky normy ČSN EN 60095-1, což v podstatě z tohoto akumulátoru činí akumulátor v bezúdržbovém provedení s max. prodlouženým intervalem případného dolévání destilované vody - max. 1x za rok, a to v závislosti na správně seřízené dobíjecí soustavě na vozidle a náročnosti provozu. Kapsovou separaci Pro oddělení pozitivně a negativně nabité elektrody je použit tzv. kapsový separátor z vysokomolekulárního PE, který je nejen vysoce odolný proti dlouhodobému působení elektrolytu, ale má zároveň i minimální elektrický odpor. Svou funkci kapsy plní dokonale zabraňuje vzniku mezielektrodových zkratů, čímž je dále prodloužena životnost akumulátoru.

8

Centrální odplynování Ochranu proti zpětnému zášlehu do baterie a nevytékavosti kapalného elektrolytu. Centrální odvod plynů z jednotlivých článků baterie zajišťuje víko EURO Kamina. Hermeticky utěsněné zátky a centrální odplynovací kanál odvádějí plyny k bočnímu vývodu, který je opatřen protizážehovou zátkou. Protizážehová zátka umožňuje odvod plynů mimo prostor vozidla a protože obsahuje keramickou mikroporézní vložku, která zabraňuje iniciaci exploze baterie vznícením odváděných plynů. Celý systém zajišťuje nevytékavost elektrolytu i v extrémních podmínkách a v jakékoliv poloze. Snadnou manipulaci Akumulátory jsou na víku opatřeny integrovanými, případně odnímatelnými plastovými držadly pro usnadnění manipulace s akumulátorem. Akumulátory AKUMA - comfort zaručují: − maximální provozní teplotu od -40 °C do +65 °C pří plně nabitém stavu − maximální tepelnou odolnost plastových dílů 80 °C − úsporu a pohodlí pro zákazníka, neboť jsou dodávány uvedené do činnosti tj. k okamžitému použití do vozidla − při dobíjení akumulátor není nutné odzátkovat − zvýšenou odolnost vůči přebíjení − vysokou měrnou energii a výkon vztažený na hmotnost a objem − vysokou startovací schopnost − vysokou spolehlivost 2.6.1.2 AKUMA - START Olověné startovací akumulátory AKUMA - start [11] jsou určeny ke spouštění zážehových a vznětových spalovacích motorů a k napájení palubních sítí vozidel vyšší užitné třídy. Přednosti akumulátorů AKUMA - start: Hybridní konstrukce Při výrobě negativní elektrody je použita slitina olovo - vápník (PbCa), která v kombinaci s nízkoantimonovou slitinou pozitivní elektrody zajišťuje minimální samovybíjení akumulátoru, stabilní nabíjecí charakteristiku a minimální spotřebu vody při provozu. V laboratorních podmínkách je tato spotřeba výrazně pod 2g/Ah skutečné kapacity, zkoušeno dle metodiky normy ČSN EN 60095-1. Tyto parametry jsou srovnatelné s parametry bezúdržbových baterií. Interval případného dolévání destilované vody se prodlužuje přibližně na jeden rok v závislosti na seřízení dobíjecí soustavy a náročnosti provozu vozidla. Obálková separace Na oddělení pozitivně a negativně nabité elektrody je použit tzv. obálkový separátor z vysokomolekulárního PE, který je nejen vysoce odolný proti dlouhodobému působení elektrolytu, ale má zároveň i minimální elektrolytický odpor. Obálkový separátor zabraňuje vzniku mezielektrodových zkratů a tím prodlužuje životnost akumulátoru.

9

Centrální odplynování Ochrana proti explozi baterie a zajištění nevytékavosti elektrolytu Odvod plynů z akumulátoru zajišťuje víko EURO KAMINA. Plyny jsou z jednotlivých článků baterie odváděny centrálním odplynovacím kanálem k bočnímu vývodu, který je opatřen protizážehovou zátkou. Tato zátka umožňuje odvod plynů mimo prostor vozidla přes keramickou mikroporézní vložku, která zabraňuje iniciaci exploze akumulátoru. Celý systém zajišťuje nevytékavost elektrolytu v jakékoliv poloze akumulátoru. Vyšší startovací výkon Akumulátory mají vyšší startovací výkon ve srovnání s akumulátory stejných rozměrů. Snadná manipulace Akumulátor 100Ah je na víku opatřen integrovanými plastovými držadly pro usnadnění manipulace. Akumulátory AKUMA - start zaručují: − velmi vysokou startovací schopnost − vysokou spolehlivost v rozsahu provozních teplot od -40°C do +65°C (při plně nabitém stavu) − maximální odolnost plastových dílů do 80°C − úsporu a pohodlí pro zákazníka, neboť jsou dodávány uvedené do činnosti tj. k okamžitému použití vozidla a při nabíjení není nutné akumulátor odzátkovat − zvýšenou odolnost vůči přebíjení 2.6.1.3 AKUMA - ENERGY Olověné startovací akumulátory AKUMA - energy [11] jsou určeny ke spouštění spalovacích motorů a k napájení palubních sítí vozidel vyšší užitné třídy. Přednosti akumulátorů AKUMA - energy: Hybridní konstrukce Při výrobě negativní elektrody je použita slitina olovo - vápník (PbCa), která v kombinaci s nízkoantimonovou slitinou pozitivní elektrody zajišťuje minimální samovybíjení akumulátoru, stabilní nabíjecí charakteristiku a minimální spotřebu vody při provozu. V laboratorních podmínkách je tato spotřeba výrazně pod 2g/Ah skutečné kapacity, zkoušeno dle metodiky normy ČSN EN 60095-1. Tyto parametry jsou srovnatelné s parametry bezúdržbových baterií. Interval případného dolévání destilované vody se prodlužuje přibližně na jeden rok v závislosti na seřízení dobíjecí soustavy a náročnosti provozu vozidla. Obálková separace Na oddělení pozitivně a negativně nabité elektrody je použit tzv. obálkový separátor z vysokomolekulárního PE, který je nejen vysoce odolný proti dlouhodobému působení elektrolytu, ale má zároveň i minimální elektrolytický odpor. Obálkový separátor zabraňuje vzniku mezielektrodových zkratů a tím prodlužuje životnost akumulátoru.

10

Centrální odplynování Ochrana proti explozi baterie a zajištění nevytékavosti elektrolytu. Odvod plynů z akumulátorů zajišťuje víko typu DUPLEX. Plyny jsou odváděny z jednotlivých článků baterie labyrintem v prostoru mezi dvěma svařenými díly víka k bočním vývodům. Součástí víka jsou dvě keramické mikroporézní vložky, které zabraňují vnější iniciaci exploze akumulátoru. Aby nemohlo dojít k explozi akumulátoru ani při jeho poruše (vnitřní iniciaci), je celý systém umístěn pod hladinou elektrolytu. Víko typu DUPLEX společně s hermeticky utěsněnými zátkami zajišťuje nevytékavost elektrolytu v jakékoliv poloze akumulátoru. Odvod plynů z akumulátorů zajišťuje víko EURO KAMINA. Plyny jsou z jednotlivých článků baterie odváděny centrálním odplynovacím kanálem k bočnímu vývodu, který je opatřen protizážehovou zátkou. Tato zátka umožňuje odvod plynů mimo vozidlo přes mikroporézní keramickou vložku, která zabraňuje iniciaci exploze akumulátoru. Celý systém zajišťuje nevytékavost elektrolytu v jakékoliv poloze akumulátoru. Snadná manipulace Akumulátory jsou na víku opatřeny integrovaným držadlem pro usnadnění manipulace. Akumulátory AKUMA - energy zaručují: − vysokou startovací schopnost − vysokou spolehlivost v rozsahu provozních teplot od -40°C do +65°C (při plně nabitém stavu) − v maximální odolnost plastových dílů do 80°C − úsporu a pohodlí pro zákazníka, neboť jsou dodávány uvedené do činnosti tj. k okamžitému použití vozidla a při nabíjení není nutné akumulátor odzátkovat − zvýšenou odolnost vůči přebíjení 2.6.2 Autobaterie BÄREN Tyto autobaterie vyrábí rakouská společnost Bären Batterie GmbH. Její výrobu reprezentují tři stupně: PROFIBASIC, PROFI a POWERPROFI. S jednotným prezentačním stylem, který zřetelně uvádí jejich charakteristiky a přednosti. Navíc jsou na každé etiketě vyznačeny detailní informace o technologii, výkonu, garanci bezplatného servisu a údržbu. 2.6.2.1 BÄREN - POWERPROFI Řada POWERPROFI [11] používá technologií tažení (expandován) laminovaného pásu ze slitiny olova, vápníku a cínu (PbCaSn) pro pozitivní desku a ze slitiny olova a vápníku (PbCa) pro desku negativní. Tato technologie omezuje korozi pozitivní desky a prodlužuje tak její životnost. Spotřeba vody a samovybíjení jsou velice nízké a údržba je tak redukována na nulu. Téměř automatizovaný výrobní proces zaručuje ten nejlepší standard a dodává výrobku nejvyšší kvalitu pokud jde o životnost a spolehlivost. Zvýšená energie POWERPROFI nabízí větší výkon při startování - až o 30% - a výraznější zdroj energie než běžné baterie. Její charakteristiky představují nejlepší výběr pro automobilistu, který z profesionálních i jiných důvodů vyžaduje vždy plnou spolehlivost svého vozu a očekává od něj maximum.

11

Jednoduchá údržba Baterie POWERPROFI je uzavřená a nevyžaduje žádné doplňování během celé doby používání. Tato výhoda byla umožněna použitím technologie olovo - vápník - cín a novým systémem "Ventsafe" umístěným pod víkem, který umožňuje zachování objemu elektrolytu. Systém Ventsafe plní dvě velmi důležité funkce: 1) eliminuje únik kyseliny díky labyrintu, který je speciálně upraven pro každý článek, 2) zajišťuje ochranu různých dílů motorového prostoru, hlavně elektronických součástí, propracovaným systémem odvodu plynů a navíc je vybaven antidetonační pastilkou, která potlačuje eventuální rizika explozí. Diagnostika trvalého zdraví baterie Baterie POWERPROFI je opatřena ve víku baterie tzv. „magickým okem“ - ukazatelem stavu nabití a hladiny elektrolytu, které svým zabarvením informuje uživatele o stavu baterie (ukazatel zelený – nabitá baterie) a včas upozorňuje na nutnost nabití (ukazatel tmavý) nebo výměny (ukazatel bílý). 2.6.2.2 BÄREN - PROFI PROFI je nová řada startovacích baterií BÄREN [11]. Byla navržena a realizována tak, aby nabízela výběr výrobků různorodých svým výkonem a technickými parametry, které vedou k uspokojení všech požadavků konečného uživatele. Řada BÄREN - PROFI zahrnuje několik stupňů s jediným a vždy stejným prezentačním stylem, který zcela jasně a zřetelně uvádí jejich vlastní charakteristiky a přednosti. Navíc mají baterie BÄREN - PROFI pro usnadnění výběru na každé etiketě jasným způsobem vyznačeny detailní informace o charakteristikách výrobku, jako je technologie, výkon, garance bezplatného servisu a údržba. Vše pro zaručení skutečně „profesionálního výběru“. Technologie a spolehlivost Řada PROFI používá hybridní technologii výroby baterií. Negativní desky jsou vyráběny ze slitiny olova a vápníku (PbCa) a pozitivní desky ze slitiny olova, antimonu a selenu (PbSnSe). Tato technologie má značný vliv na spolehlivost baterií BÄREN - PROFI, neboť nevyžadují téměř žádnou údržbu, jejich samovybíjení je velmi nízké. Vše závisí především na správně seřízené dobíjecí soustavě na vozidle a dalších provozních podmínkách. BÄREN - PROFI zaručuje kvalitu a spolehlivost vysoké úrovně díky použitým zdokonaleným výrobním postupem. Energie, výkonnost a bezpečnost Baterie řady PROFI mají charakteristiky startovací schopnosti a kapacity srovnatelné s prvotřídními výrobky. Jsou tedy dobrým řešením pro automobilistu, který hledá bezpečnost a prokázanou spolehlivost výrobku. Mají také vysokou záruku výkonnosti pode systému evropské kodifikace ETN, který popisuje elektrické a rozměrové charakteristiky baterie. Jejich bezpečnost je také zaručena tím, že jsou tyto baterie vybaveny odplynovacím labyrintem pro každý článek baterie, který snižuje ztráty elektrolytu způsobené vibracemi nebo převrácením baterie do úhlu 45°. Dále tento labyrint odděluje částice kyseliny z uvolňovaných plynů a vrací je zpět do jednotlivých článků. Plyny jsou pak centrálně odváděny z baterie bočním otvorem ve víku. Tímto je také zajištěna ochrana součástí motorového prostoru před eventuální kyselou korozí.

12

Minimální údržba Baterie PROFI podle norem DIN a EN jsou řazeny mezi tzv. „bezúdržbové provedení“, nevyžadují téměř žádnou údržbu. Jedná se o baterie s prodlouženým intervalem případného doplňování destilované vody. Jejich spotřeba vody patří mezi nejnižší, jaké lze při běžném provozu vozidla dosáhnout. 2.6.2.3 BÄREN - PROFIBASIC Tato řada byla sestavena z nejběžněji používaných baterií tak, aby uspokojila požadavky zákazníků, kteří nevyžadují od svého automobilu obzvláštní výkony [11]. Spolehlivost startu Tato řada umožňuje jisté starty a vyhovuje vozidlům, která nejsou vybavena zvláště složitou elektrickou instalací. Rychlé použití Baterie PROFIBASIC jsou dodávány pouze připravené k okamžitému použití (uvedené do činnosti včetně elektrolytu) pro co nejrychlejší instalaci do automobilu. Snadná údržba Tato baterie se snadnou údržbou nevyžaduje časté doplňování destilované vody, pouze v průměru jednou ročně a to v závislosti na náročnosti provozu a správně seřízené elektrické instalaci vozidla.

13

3. Akumulátory v praxi 3.1

Firmy zabývající se výrobou akumulátorů

Firem, které se výrobou akumulátorů zabývají je spousta, proto se pokusíme vyjmenovat alespoň ty základní a nejdůležitější. Mezi ty nejvýznamnější se většinou řadí ty firmy, které se zabývají také výrobou tužkových baterií. Můžeme sem tady zařadit firmy: VARTA, BOSCH, AKUMA, atd. 3.2

Firmy zabývající se regenerací akumulátorů

Nejvýznamnější firmou, která se zabývá regenerací akumulátorů, je švédská firma HOLGIA, která v polovině 90. let vyvinula systém na regeneraci baterií, systém Macbat [12]. Tento zřejmě nejlepší světový systém zdvojnásobí životnost průmyslových baterií, a to za zhruba pětinovou cenu oproti nákupu baterie nové. Systém je vhodný k regeneraci olovených akumulátoru se jmenovitým napětím 12–120 V. Nehodí se k regeneraci startovacích autobaterií a menších typů. Nejvíce se světově využívá při údržbě akumulátoru manipulační techniky. Systém Macbat funguje na principu, kdy se energetická náplň baterie vybíjí a nabíjí během normálních pracovních cyklu, dochází na elektrodách k tvorbě sulfátu, které elektrodu blokují a uvnitř baterie omezují předávání proudu. Tyto krystalické sulfáty jsou obvyklou příčinou ztráty kapacity akumulátoru. Navíc takto oslabené články ohrožují napájená zařízení, protože dávají vysoký proud a nízká napětí. Sulfatace je pak nejčastější příčinou zrychleného chátrání akumulátoru v závěru jejich životnosti. Mnoho nabíjecích zařízení pracuje tak, že způsobují předčasné stárnutí baterie a potřebu jejího častého dobíjení. S každým dobíjením začíná proces sulfatace nanovo. Při dobíjení sulfatované baterie dochází k jejímu přehřívání, a tím i k vysychání a degradaci funkce elektrolytu. Energie nabíjení se zbytečně přeměňuje na teplo. Sulfatace způsobuje tvrdnutí a křehnutí olovených elektrod, které se mohou lámat, padat na dno a způsobovat ve článcích zkraty i deformace a nevratná poškození. Podstatou procesu Macbatu je řízená zpětná elektrochemická desulfatace. Pro regeneraci Mackbatem nesmí mít baterie zkratované nebo jinak mechanicky poškozené články - takové je třeba vyměnit za nové, nebo starší nepoškozené. Počítačový kontrolní systém si nejprve baterii otestuje, zjistí její parametry, a pak ji podrobí kontrolovanému cyklu extrémně silných proudových nárazu. Tím dojde k rozpadu krystalického sulfátu uvnitř baterie a jeho přeměně zpět na aktivní materiál. Elektrody se zbaví povlaku a baterie je dobitá. Elektrolyt se nevyměňuje Po regeneraci je akumulátor připraven k použití. Testy prokázaly, že Macbat odstraní až 95 % nevratného sulfátu. Takto se nepoužitelná baterie s těžkou sulfatací obnoví na kapacitu téměř srovnatelnou s novou baterií. Nicméně tato metoda prokazuje nejlepší výsledky aplikovaná preventivně již na počátku životního cyklu baterie v rámci tzv. plánovaného udržovacího programu. Udržovací program zpravidla zabere 24 hodin a mel by být aplikován každým rokem. Výsledkem je prvotřídní kondice akumulátoru: rychlejší dobíjení, nižší spotřeba energie, stabilní optimální kapacita, nižší spotřeba destilované vody, menší prostoje, méně poruch. Lepší funkcí baterie tak pomůže program snížit i náklady na údržbu napájeného zařízení. Systém zaručuje úspory při dobíjení a udržení kapacity blízko technického maxima, a to po celou dobu prodloužené životnosti.

14

Jednorázová regenerace je naopak vhodná pro starší baterie, které špatně fungují, nebo jsou z důvodu sulfatace nepoužívané. Lze ji také využít k oživení vyřazených baterií, které již nepřijímaly normální dobíjení. Toto neumí ani pulzní nabíječky. Macbat vyrovná rozdíly v odporech (napětí) mezi články baterie, odstraní sulfataci a baterii nabije. Tato regenerace je náročnější a zabere v průměru 48 hodin. U velmi špatných baterií je to i více. Přínosy pro uživatele lze vidět ve snížení investičních výdajů, zlepšení produktivity, snížení spotřeby elektřiny, destilované vody a nákladu na opravy. Tyto výhody umožní pružnější leasing akumulátoru a sníží celkovou nákladovost. A co víc, majitelé vozových parku, kteří tradičně preferovali spalovací motory z důvodu problému s údržbou baterií, mají nyní dobrou možnost přehodnotit svá rozhodnutí Nezanedbatelný je přínos systému Macbat k ochraně životního prostředí, neboť redukuje spotřebu baterií a tím i odpady olova a kyseliny sírové, které bývají hlavní příčinou nebezpečnosti černých skládek. 3.3

Firmy zabývající se recyklací akumulátorů

Firem, které se zabývají recyklací akumulátorů, je velmi mnoho. Nejvýznamnější v tuzemsku je ale firma KOVOHUTĚ PŘÍBRAM, a. s. Firma KOVOHUTĚ PŘÍBRAM, a. s., byla založena 18. 1. 1994, na dobu neurčitou. Tato firma nejen že provádí recyklaci, ale i zároveň je velkým zpracovatelem olova a výrobce olověných výrobků. Mezi její činnosti mimo jiné patří např. výroba diabolek a broků, nebo slévárenská činnost. Řadí se sem také výroba i dovoz chemických látek a přípravků, které jsou vysoce hořlavé nebo vysoce oxidující. Kovohutě Příbram jsou také jediným zpracovatelem odpadů olova, cínu a antimonu recyklací v České republice. Podnik zajistil vlastními silami vybudování nové recyklační technologie v hodnotě více než 150 mil. Kč, která v zásadě řeší hlavní problém recyklace zejména vyřazených olověných akumulátorů [7]. 3.4

Zpracování odpadů z těchto výrobků

Kovohutě Příbram, a. s., jsou výhradním zpracovatelem vyřazených olověných akumulátorů. Technologie výroby těchto akumulátorů dospěla v minulosti k jedinému materiálu pro používané separátory, a to PVC. Výsledkem výrobního procesu je pak surové olovo pro další použití a odpadní, tzv. sodná struska. Díky svému složení a značné rozpustnosti lze tuto strusku ukládat pouze na jednodruhové skládce. Proto byla v letech 1991 – 1992 vybudována skládka pro sodnou strusku, na tehdejší dobu velmi moderní. Při manipulaci se struskou došlo pravděpodobně k porušení boční stěny skládky a začalo docházet k únikům kontaminované vody do přilehlé vodoteče a k nátokům vod do a pod prostor skládky. Ihned provedená opatření odstranila sice havarijní stav, ale následovat muselo komplexní řešení, čímž byla realizace III. etapy odstraňování starých zátěží. Významným ekologickým počinem technologie THIOPAQ [5] na úpravu odpadní vody dodané holandskou firmou PAQUES BIO SYSTEMS B.V. s roční kapacitou cca 5000 m3 odpadové vody za rok. Zařízení THIOPAQ, které je stále ve zkušebním provozu (povolení ke zkušebnímu provozu platí až do dubna 2003), je určeno k odstraňování těžkých kovů ze zásaditých odpadních vod a současně likviduje akumulátorovou kyselinu s alkalickými vodami ze skládky sodné strusky. Samostatnou kapitolou jsou tzv. výrobní odpady – struska a kamínek ze šachtové pece. V souladu se zákonem byly zde provedeny testy nebezpečnosti, které prokázaly, že ani jeden nepatří mezi nebezpečné a proto se intenzivně hledají možnosti jejich využití externími organizacemi.

15

Dalšími, tentokrát nevýrobními odpady, jsou biologické a průmyslové kaly zpracovávané na kalolisu resp. likvidované cizí firmou. V říjnu tohoto roku byl zahájen provoz v nově rekonstruované hale drahých kovů na moderní recyklační lince, která slouží k drcení, separaci a následné homogenizaci odpadů drahých kovů (elektronický odpad). 3.5

Nákup olověných odpadů 2001

V roce 2001 firma uchovala pro dodavatele olověných odpadů nadstandardní zákaznický servis [3]: • výkupní ceny převyšující nabídku v zahraničí • výkupní dobu pro olověné akumulátory od 6.00 do 22.00 hod • místní výkup akumulátorů od občanů po dobu 24 hod denně 7 dní v týdnu • zkrácené platby za dodávky olověných odpadů (5 dní). I přes výkyvy ceny olova na londýnské burze kovů a kolísající kurz Kč a kromě dočasné úpravy ceny olověných akumulátorů v červenci tato firma udržela konstantní cenovou úroveň pro všechny vykupované olověné odpady. Celkový objem vykoupených olověných odpadů byl prakticky stejný jako v roce 2000. Objem vykoupených olověných akumulátorů klesl meziročně o 6% a byl eliminován zvýšeným nákupem výrobních odpadů a olověných zůstatků. Nepříznivá situace ve výkupu akumulátorů byla podnětem k vypracování marketingového výzkumu dodavatelů olověných akumulátorů v závěru roku. Analýza a závěry plynoucí z vyhodnocení tohoto výzkumu byly podkladem pro strategii výkupu akumulátorů v roce 2002.. V průběhu roku se podařilo nakoupit plánované množství surového olova, tj. téměř 5000 tun a doplnit tak suroviny pro výrobu olova v rafinace v souladu s plánem ne rok 2001. 3.6

Výroba a technologie

Moderní technologií zajistila společnost recyklaci veškerého výskytu olověných odpadů v České republice [2]. Výroba surového olova na šachtové peci odpovídala množství nakoupených olověných odpadů, navýšení výroby krátkých bubnových pecí oproti předcházejícím rokům vyřešilo potřebu surových olov pro výrobu rafinovaných olov na prodej ve výši nad 30.000 tun. Struktura výroby rafinovaných olov respektuje potřeby hlavních zákazníků - výrobců akumulátorů - a v souladu s trendem technického vývoje se dále posunuje směrem ke speciálním vápníkovým slitinám, olovům s nízkým obsahem antimonu a měkkým olovům. Výroba drahých kovů zde byla navýšena oproti předcházejícímu roku o 25% především navýšením objemu a rozšířením sortimentu zpracovávaných surovin. Byla ukončena výroba olověného prachu [4], jehož objem výroby vykazoval trvale klesající tendenci a pracovní prostředí výrazně ovlivňovalo zatížení pracovníků olovem na pracovišť.

16

Originální technologie recyklace odpadů olova a drahých kovů byla doplněna v průběhu minulých tří let v rámci projektu Centrum špičkové technologie s podporou Ministerstva průmyslu a obchodu. Spoluprací se čtyřmi subjekty (VŠB - TU Ostrava, VŠCHT Praha, EKO-VUK Panenské Břežany a SKP Praha) byly optimalizovány a doplněny zvláště technologie: • rafinace olova kyslíkem, • tavení v krátkých bubnových pecích, • zpracování knoflíkových baterií s obsahem rtuti, • zpracování elektronického odpadu. 3.7

Recyklace

Recyklace je to velmi podstatná činnost, protože ne každá firma, která akumulátory vyrábí je také zároveň recykluje. Proto už počet firem, které recyklují akumulátory, není takové množství jako firem, které akumulátory vyrábějí. Obecně se může říci, že největším tuzemským „recyklátorem“ akumulátorů je právě firma KOVOHUTĚ PŘÍBRAM ,a. s., která má již velmi dlouhou tradici [9]. Technologii recyklace však bylo nutno doplnit souvisejícími návaznými postupy a novými technologiemi, z nichž o některých využívaných ve vyspělých západních zemích byly pouze dílčí informace. Možnosti investování do vývoje potřebných doplňujících technologií současně komplikuje velmi nízká cena olova na hranici historického minima, jež způsobuje ekonomické problémy i západním hutím a ohrožuje samotné recyklační systémy. Pro dokončení technologie recyklace a zajištění úplné konkurenceschopnosti podniku byla provedena dohoda o spolupráci s akademickými pracovišti VŠB-TU v Ostravě, VŠCHT Praha, firmou EKO VUK Panenské Břežany a Svazem kovohutnického průmyslu Praha s cílem rozšířit znalosti o výskytu odpadů těžkých a drahých kovů v republice a zajistit jejich recyklaci v maximální míře a ekologicky šetrným způsobem. Pro mnoho oblastí bylo nutno vyvinout zcela nové postupy, mnohdy ani ve světě nepoužívané. Tato aktivita je iniciována a podporována Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR v rámci projektu Centrum špičkové technologie a po schválení byly v roce 1999 zahájeny práce na tříletém projektu s cílem zajištění recyklace odpadů těžkých kovů obsahujících především olovo, antimon, cín a rtuť a drahých kovů ekologicky nejlepším možným způsobem. Tuto technologii recyklace můžeme rozdělit do několika kroků [10]: I. Zpracování databáze původců odpadů těžkých kovů. Jsou zpracovány a aktualizovány přehledy původců odpadů těžkých kovů v republice. Široce je publikováno zaměření Kovohutě Příbram na recyklaci těchto odpadů pro původce za velmi výhodných ekonomických podmínek, neboť za většinu těchto problémových odpadů původce dostane zaplaceno, pouze za nejproblematičtější odpady je nucen hradit likvidační poplatek. V této oblasti spolupracuje podnik se Svazem kovohutnického průmyslu. II. Vytvoření hodnotitelského pracoviště. Podniková laboratoř je dovybavována potřebným zařízením a postupy analýz odpadů těžkých a drahých kovů pro zajištění optimálního vyhodnocování. Úspěšně je zahájena účast v okružních analýzách pro získání osvědčení o správné činnosti. V mnoha oblastech je již nyní činnost laboratoře považována za špičkovou v republice. III.Zpracování suchých primárních článků s obsahem rtuti. Ve spolupráci s EKO VUK Panenské Břežany je vyvinuta technologie zpracování suchých primárních článků s obsahem rtuti s cílem oddělení a recyklace obsažených složek baterií.

17

IV.Výzkum a vývoj zařízení na získávání těžkých kovů z odpadů. Byla instalována a uvedena do provozu nová technologie rafinace olova kyslíkem, s jejíž pomocí lze převést v odpadech olova obsažené další těžké kovy do prodejné formy. Optimalizace procesu je řešena ve spolupráci s VŠCHT Praha. Je uváděna do provozu technologie získávání těžkých kovů z odpadních vod maximálně účinným sirníkovým srážením za použití biotechnologie (již zmiňované zařízení THIOPAQ) k výrobě sirníků. Tato unikátní technologie je v průmyslu olova použita vůbec poprvé na světě. V. Minimalizace výskytu rozpustných strusek. Je řešeno zpracování některých odpadů olova tak, aby vznikalo minimální množství rozpustných strusek zatěžujících životní prostředí. Je řešeno oddělování strusky od kovu k zajištění lepší výtěžnosti a optimalizován tavicí proces k dosažení dokonalejšího oddělení kovu od strusky. VI.Zpracování elektronického odpadu. Podle získaných informací je v některých západních hutích technologie recyklace olova současně používána k recyklaci odpadů drahých kovů, kde olovo ve funkci “sběrače” dokáže při současném zpracování efektivním způsobem vázat některé obsažené drahé kovy, které lze v následných rafinačních procesech z olova získat. Technologie zpracování těchto odpadů je v letošním roce optimalizována a postupně doplňována. Současně jsou prováděny ověřující práce recyklace odpadů olovnatého skla z obrazovek televizorů a monitorů. V těchto oblastech podnik spolupracuje s VŠB-TU Ostrava. Součástí technologie recyklace je také tzv. Projekt čisté olovo (Clean - Lead). V roce 2000 byl tento podnik pozván k účasti v projektu 11 ti- subjektů z evropských zemí pod vedením španělské Técnicas Reunidas s názvem Clean - Lead. Záměrem projektu bylo za podpory prostředků EU zlepšení recyklačních technologií podstatným omezením množství vznikajících odpadů. V letošním roce byl projekt komisí EU přijat k realizaci a v dubnu byly zahájeny práce. Záměrem účasti podniku v projektu bylo, namísto dřívější externí likvidace odpadní akumulátorové kyseliny sírové, navrhnout technologii jejího využití jako neutralizačního prostředku ke zpracování alkalických průmyslových odpadních vod. 3.8

Ochrana životního prostředí

O ochraně životního prostředí se musí říci, že v současné době je to jedna z nejdůležitějších podmínek, které musí být splněny, aby podnik mohl na trhu vůbec existovat. Pokud se budeme zabývat přímo akumulátory, tak právě tyto výrobky, respektive výrobky s uplynulou dobou použitelnosti, kdy se z nich stávají odpady, velmi zatěžují životní prostředí. Pokud se tedy recyklují, tak nám vznikají další vedlejší produkty, které znečišťují životní prostředí i v dalších oblastech. Při tomto zpracování nám vzniká jako hlavní odpad sodná struska a ta především může znečistit vodu a kontaminovat půdu. Proto, aby se to nedělo, se využívá technologie na čištění kontaminované vody tzv. technologie THIOPAQ. Dále se dá i říci, že při jejich recyklaci dochází ke znečištění ovzduší, protože při zpracování především olověných akumulátorů je právě potřeba toto olovo oddělit. I přesto se dá konstatovat, že se znečištění ovzduší snižuje. Ochrana ovzduší před znečišťujícími látkami je vždy považována za prioritní, protože škodlivé emise do ovzduší jsou hlediska negativního ovlivňování životního prostředí nejvýznamnější a veřejností i nejlépe sledovatelné. Historicky nejdéle a systematicky jsou sledovány emise SO2 a olova [8].

18

V této firmě bylo v roce 1972 bylo ukončeno zpracování olověných rud a huť přešla z výroby primární na recyklační charakter výroby, tzn. zpracování výhradně sekundárních surovin, hlavně akumulátorů. V roce 1997 byl ukončen provoz šachtových pecí staršího typu pracujících s nízkým zásypem. Znečištění ovzduší emisemi SO2 a jejich vývoj dokumentuje (Graf 3). Graf 3 - Vývoj emisí SO2 od roku 1969 do roku 2000 [6] Vývoj emisí SO2 v letech 1969 - 2000

Em ise (t) 3000 2500 2000 1500 1000 500

1999

1997

1995

1993

1991

1989

1987

1985

1983

1981

1979

1977

1975

1973

1971

1969

0

Rok

Znečištění ovzduší olovem dokumentují především technologické a technické změny při výrobě olova. Počátek sledování emisí dokladuje v roce 1969 neskutečných 624 tun olova, které odešly do okolního prostředí. V té době se zpracovávaly olověné rudy pražením a na šachtové peci pouze s velmi jednoduchým odlučováním na principu gravitace (usazovací komora, multicyklón), později se zkoušela nepříliš účinná zařízení jako elektrostatický filtr ELEX, multicyklón s ultrazvukovou sirénou, Venturiho pračka. První zlom nastává po roce 1972, kdy jednak je konec zpracování rud a jednak je postupné zprovozňování mokrého odlučovače francouzské firmy PRAT – DANIEL, tzv. TCA. Toto zařízení výrazně snížilo emise do ovzduší, ale nikdy nepracovalo podle předpokladů projektantů a mělo negativní vliv na okolní povrchové vody. Skutečným zlomem byla výměna mokrého odlučovače TCA za pytlové filtry polské výroby v roce 1982. Zatím posledním výrazným zlomem je instalace německých filtrů s know – how firmy Varta Krautscheid v roce 1997. Toto jsou tedy nejdůležitější produkty, které znečišťují životní prostředí, a právě proto se tato společnost před několika roky přihlásila k důslednému dodržování ekologických pravidel běžných ve vyspělých státech světa. Osu tohoto závazku vůči životnímu prostředí a v zájmu trvale udržitelného rozvoje tvoří certifikovaný environmentální systém řízení EMS dle ČSN EN ISO 14 001. Základním předpokladem jejich podnikání z ekologického hlediska je odstraňování nebo odstranění starých ekologických zátěží, trvalá péče o zlepšování stavu po masivní likvidaci závad z minulosti, energetické úspory dosažené decentralizací vytápění a změnou technologií (šetření přírodních zdrojů – voda, zemní plyn, uhlí, koks), a také úspory surovin sledovaných pomocí systému Monitoring a Targeting.

19

Díky tomuto důslednému dodržování EMS se výrazně snižuje riziko ekologických havárií. Společnost také poskytuje neocenitelné ekologické služby v rámci celé republiky. Jedná se především o výkup a zpracování olověných odpadů nebo odpadů s obsahem drahých kovů. Nesmíme také opomenout pozitivní důsledky zavedení environmentálního systému z hlediska zvýšení podnikatelské důvěryhodnosti pro investory, peněžní ústavy, pojišťovny, zákazníky apod.

20

4. Závěr Závěrem se může říci, že v současné době se technologie recyklace akumulátorů velmi moderně rozvinula a rozvíjí, Již jistě se chápe, že tento problém recyklace má celosvětový charakter, protože recyklace je při současném stavu životního prostředí nejdůležitější proces na jeho ochranu. Pokud se budou srovnávat jednotlivé firmy, tak právě firma KOVOHUTĚ PŘÍBRAM, a. s. je největší firma na tuzemskou recyklaci všech olověných odpadů a tudíž i na recyklaci akumulátorů. Pokud se bude hodnotit, zda tato firma je opravdu kvalitním „recyklátorem“, pak se může poukázat na to, že právě tato firma se svým projektem Modernizace recyklace použitých automobilových baterií zvítězila v 7.ročníku prestižní soutěže pořádané mezinárodním sdružením Business Leaders Forum, které úzce spolupracuje s celosvětovou institucí The Prince of Wales Business Leaders Forum. Cena je udělována takové společnosti, jejíž činnost vedla k nejlepšímu měřitelnému zlepšení životního prostředí, zdraví zaměstnanců či obyvatel v jejím okolí na území České republiky. Sběr akumulátorů je doprovázen i byrokratickým přístupem některých orgánů. Když se například obracejí na samosprávy nebo i dokonce autoservisy, že by byly ochotny převzít sesbírané akumulátory z místa, dostávají zamítavou odpověď, protože osoba, která by akumulátory měla připravit k odvozu, by prý k tomu musela nezbytné mít osvědčení o způsobilosti nakládat s nebezpečnými odpady. Zdraví, bezpečnost, ekologie, komplexnost řešení, dobrovolnost, originalita, konkrétní přínos, regionální nebo celostátní záběr řešení, zvláštní aspekty - to byly indikátory, podle nichž byla vybrána právě tato firma. A právě pro tuto firmu se staly nejhodnotnější "rudou“ použité akumulátory. V současné době se Kovohutě Příbram snaží získat certifikát podle normy ISO 14000. Tato soutěž je důkazem vzrůstajícího zájmu o řešení problémů životního prostředí nejdůležitějším způsobem - změnou výrobní technologie tak, aby minimalizovala své škodlivé vlivy na životní prostředí a aby zároveň nebylo nutné investovat do tzv. koncových technologií. Projekty míří do oblasti prevence, do nových směrů, které označujeme jako ekoefektivita, efekt dvojího zisku, kdy se souběžně s ekologickým přínosem získá i ekonomický přínos. Řada přihlášených firem se v souladu se světovými trendy hlásí k ekologickému managementu a systému řízení. Předpokladem jsou určité počáteční investice, protože konečné přínosy nejsou zadarmo. Přihlášené firmy jsou v uvedených aspektech příkladem. Významným trendem je, že převažují projekty s komplexním řešením problémů. Řada přihlášek do soutěže postihovala související aspekty uvedené problematiky. Například Kovohutě Příbram nejen taví olovo ze starých akumulátorů, ale působí i v oblasti jejich sběru. Pokud se budou pozorovat naše prosperující podniky očima soutěže, je možné s potěšením konstatovat, že celá řada z nich již vykročila správným směrem a jsou poměrně daleko na cestě k modernímu průmyslu, jak jej známe z Evropské unie. Komunita průmyslová, soukromý a podnikatelský sektor již velmi dobře chápe význam ekologických postupů i pro ekonomické přínosy. Nejen jako důsledek osvětového působení ministerských úředníků, ale z platných principů moderních ekonomik. A právě z uplatněných environmentálních hledisek nebudou mít překážky při uplatnění v EU, což je svým způsobem i poselstvím soutěže, jako výzvy pro ostatní, které zatím ekologický aspekt podcenily. Mnohdy to totiž přispělo k jejich krachu, protože za takové situace nemohly najít uplatnění na zahraničních trzích.

21

Při zabývání se legislativou, která řídí ekologickou činnost podniků, lze konstatovat, že vše také směřuje k lepšímu. O tom svědčí fakt, že v loňském roce bylo přijato nařízení vlády o povinnosti zpětného odběru vybraných použitých výrobků a obalů včetně suchých galvanických článků (dále sem byly zahrnuty motorové oleje, zářivky, pneumatiky a olověné akumulátory). Lhůta byla stanovena do tří let od nabytí jeho účinnosti. Do doby, než bude v platnosti nový zákon o odpadech, má však toto nařízení spíše povahu doporučení. Do budoucna je ale jisté, že v nakládání s některými druhy odpadu dojde k zásadní změně, a pokud ji výrobce či dovozce nebude ochoten akceptovat a dotovat recyklaci z vlastních prostředků, bude postižen sankcemi podle zákona. Nový zákon o odpadech by měl vstoupit v platnost v roce 2003 a do té doby by u nás měla být vybudována síť bezplatných sběren uvedených druhů odpadu. Můžeme tedy říci, že rozvoj recyklace se odvíjí ve všech směrech a v budoucnu by měl být pouze lepší a lepší.

22

Seznam použitých zdrojů 1. PAVLÁK, M. Elektrická výzbroj motocyklu. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1969. 196 s. ISBN L25-A-III-31/51953-IX. 2. Ekologie [online]. c2002, poslední revize 5.11.2002[cit.2002-11-10]. . 3. Výkup olověných akumulátorů [online]. c2002, poslední revize 8.11.2002 [cit.2002-11-10]. . 4. Ovzduší [online]. c2002, poslední revize 8.11.2002[cit.2002-11-10]. . 5. Odpadové hospodářství [online]. c2002, poslední revize 8.11.2002[cit.2002-11-10]. . 6. Výroční zpráva [online]. c2002, poslední revize 8.11.2002[cit.2002-11-10]. . 7. Základní údaje [online]. c2002, poslední revize 8.11.2002[cit.2002-11-10]. . 8. Ekologie [online]. c2002, poslední revize 8.11.2002[cit.2002-11-10]. . 9. Divize recyklace [online]. c2002, poslední revize 8.11.2002[cit.2002-11-10]. . 10. Projekty [online]. c2002, poslední revize 8.11.2002[cit.2002-11-13]. . 11. Typové řady a jednotlivé typy [online]. c2002, poslední revize 11.11.2002 [cit.2002-11-18]. . 12. Systém Macbat – přítel akumulátorů [online]. c2002, poslední revize 20.11.2002[cit.2002-11-22]. .

23

Obsah 1.

Úvod ________________________________________________________________ 2

2.

Teorie akumulátoru ___________________________________________________ 3 2.1

Co je to akumulátor _________________________________________________________3

2.2

Složení akumulátoru a probíhající chemické reakce _______________________________3

2.3

Charakteristiky akumulátorů _________________________________________________4

2.4

Nabíjení akumulátoru _______________________________________________________6

2.5

Uvádění akumulátoru do provozu ______________________________________________7

2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4

2.6

Základní druhy akumulátorů _________________________________________________8

2.6.1 2.6.2

3.

4.

Akumulátor suchý a nenabitý _____________________________________________________7 Akumulátor suchý a nabitý _______________________________________________________7 Akumulátor suchý, nabitý, aktivovaný vodou ________________________________________8 Akumulátor bezúdržbový a rekombinační ___________________________________________8

Akumulátory AKUMA __________________________________________________________8 Autobaterie BÄREN ___________________________________________________________11

Akumulátory v praxi__________________________________________________ 14 3.1

Firmy zabývající se výrobou akumulátorů ______________________________________14

3.2

Firmy zabývající se regenerací akumulátorů ____________________________________14

3.3

Firmy zabývající se recyklací akumulátorů _____________________________________15

3.4

Zpracování odpadů z těchto výrobků___________________________________________15

3.5

Nákup olověných odpadů 2001 _______________________________________________16

3.6

Výroba a technologie _______________________________________________________16

3.7

Recyklace ________________________________________________________________17

3.8

Ochrana životního prostředí _________________________________________________18

Závěr_______________________________________________________________ 21

24