Popravilo baterij avtomobilov in električnih koles prihrani denar in vire, vendar težave zavirajo rast industrije
Rich Benoit približno trikrat na dan prejme klice lastnikov stare Tesle Model S, ki ji je začela odpovedovati baterija v njegovi avtomobilski trgovini The Electrified Garage.Baterije, ki bi lahko zagotovile več sto milj dosega, lahko nenadoma zdržijo samo 50 milj s polnjenjem.Ta vozila pogosto nimajo garancije, zamenjava baterije pa lahko stane več kot 15.000 USD.
Za večino izdelkov je popravilo bolj ekonomična možnost kot zamenjava.Benoit, ki vodi eno redkih neodvisnih Teslinih servisnih delavnic v ZDA, je dejal, da je veliko Teslinih baterij teoretično mogoče popraviti.Toda zaradi časa in usposabljanja, pomislekov glede varnosti in zapletenosti popravila Benoit pravi, da lahko popravilo avtomobilskega akumulatorja v njegovi delavnici stane do 10.000 dolarjev, kar je več, kot je pripravljena plačati večina potrošnikov.Namesto tega se veliko ljudi odloči prodati ali dati na odpad svoje stare avtomobile in nato kupiti popolnoma novo teslo, je dejal.
"[Avto] je zdaj skoraj kot potrošni material, kot TV," je dejal Benoit.
Benoitove izkušnje kažejo na težavo, s katero se začenjajo soočati prvi uporabniki električnih vozil in električnih naprav za mikromobilnost, kot so e-kolesa in e-skuterji: Ta vozila vsebujejo velike, drage baterije, ki sčasoma postanejo nedostopne.Ponovna proizvodnja teh baterij lahko zagotovi trajnostne koristi s prihrankom energije in virov, ki bi jih sicer uporabili za izdelavo novih baterij.To je še posebej pomembno za električna vozila, ki vsebujejo zelo velike baterije, ki jih je treba uporabljati več let, da se izravnajo emisije ogljikovega dioksida, ki nastanejo med njihovo proizvodnjo.Toda veliko električnih vozil in baterij za električna vozila je zasnovanih tako, da jih je težko popraviti, zato nekateri proizvajalci to prakso dejavno odvračajo, navajajoč varnostne pomisleke.Zaradi težav z zasnovo, varnostnih zahtev in pomanjkanja delov si nekaj neodvisnih mehanikov, ki so zadolženi za servisiranje baterij za električna vozila ali e-kolesa, težko privošči popravila.
»V smeteh je veliko baterij, ki jih je mogoče obnoviti,« pravi Timothée Rouffignac, ki vodi majhno podjetje za popravilo baterij za e-kolesa Daurema v Bruslju v Belgiji.Toda "ker niso namenjeni za popravilo, je težko najti dobro ceno."
Litij-ionske baterije v pametnih telefonih vsebujejo "celico", sestavljeno iz grafitne anode, kovinske katode in tekočega elektrolita, ki omogoča premikanje litijevih ionov z ene strani na drugo, kar ustvarja električni potencial.Baterije za električna kolesa običajno vsebujejo na desetine celic.Medtem pa lahko baterije za električna vozila vsebujejo na stotine do tisoče posameznih celic, ki so pogosto zapakirane v "module" in nato združene v baterijske pakete.Poleg celic in modulov baterije za električna vozila in e-kolesa pogosto vključujejo sistem za upravljanje baterije, ki spremlja zdravje baterije in nadzira stopnje polnjenja in praznjenja.
Vse litij-ionske baterije se sčasoma razgradijo in jih bo sčasoma treba zamenjati.Če pa baterija vsebuje veliko posameznih celic in drugih komponent, se lahko njena življenjska doba včasih podaljša s popravilom, procesom, ki vključuje identifikacijo in zamenjavo poškodovanih celic ali modulov ter popravilo drugih okvarjenih komponent, kot je okvarjen sistem za upravljanje baterije.V nekaterih primerih je treba zamenjati samo en modul.Zamenjava tega modula, namesto zamenjave celotne baterije, zmanjša potrebo po kovinah, kot je litij, in tudi emisije ogljika, povezane s proizvodnjo nadomestne baterije (ali novega avtomobila).Zaradi tega je obnova baterij »idealna za krožno gospodarstvo (sistem, ki varčuje in ponovno uporablja vire),« je dejal Gavin Harper, raziskovalec, ki proučuje trajnost baterij na Univerzi v Birminghamu v Združenem kraljestvu.
Čeprav ni nujno poceni, lahko s popravilom baterije prihranite denar.Običajno popravilo baterije EV stane približno polovico cene nove baterije.Podjetje Cox Automotive ocenjuje, da je od leta 2014, ko je začelo ponujati storitve popravila baterij za električna vozila, prihranilo več kot 1 gigavatno uro baterij, kar je dovolj za napajanje približno 17.000 novih električnih vozil pred prezgodnjo odstranitvijo.
"Obstaja veliko razlogov, zakaj je popravilo stroškovno učinkovitejše od zamenjave," je Gristu povedal Helps.
Toda strokovnjaki pravijo, da so popravila akumulatorjev nevarna in jih ne bi smeli izvajati doma ali tisti, ki prvič popravljajo.Če se baterija med popravilom poškoduje, lahko pride do kratkega stika, kar lahko povzroči požar ali eksplozijo.Če med poskusom popravila ne nosite ustreznih visokonapetostnih rokavic, lahko pride do električnega udara.Če ne veste, kaj počnete, se »igrate z ognjem,« je dejal John Matna, lastnik servisne delavnice za e-kolesa Chattanooga Electric Bike Co. Omenil je, da nekatere baterije za električna kolesa vsebujejo »dovolj toka, da ubijete oseba."
Pomaga povedati, da obnova baterije zahteva vsaj visokonapetostno usposabljanje, izkušnje z elektriko, osebno zaščitno opremo in "osnovno razumevanje arhitekture in delovanja baterij."Tisti, ki želijo popravljati baterije za električna vozila, potrebujejo tudi opremo za dvig vozila s tal in fizično odstranitev baterije, ki lahko tehta več tisoč funtov.
"Zelo malo ljudi lahko ali bi celo moralo poskusiti kaj takega," je dejal Benoit.
Toda tudi tisti z ustreznim usposabljanjem imajo pogosto težave pri popravilu baterij za električna vozila ali e-kolesa zaradi njihove zasnove.Številne baterije za e-kolesa so v trpežnih plastičnih škatlah, ki jih je težko, če ne nemogoče, odpreti, ne da bi poškodovali notranje komponente.Znotraj baterije za e-kolesa ali posameznih baterijskih modulov EV so celice pogosto zlepljene ali zvarjene skupaj, zaradi česar jih je težko ali nemogoče zamenjati posamezno.Poleg tega, kot poudarja poročilo Evropske agencije za okolje iz leta 2021, nekatere baterije električnih vozil vsebujejo programsko opremo, ki bi lahko povzročila izklop baterije, če obstajajo znaki poseganja.
Proizvajalci trdijo, da so njihove baterije zasnovane za izboljšanje varnosti, vzdržljivosti in učinkovitosti, vendar je to lahko na račun popravljivosti, saj številni proizvajalci, ki pokrivajo garancijsko obdobje (običajno dve leti za glavne znamke in znamke e-koles), ponujajo zamenjavo brezplačno ali s popustom.baterije.Električna vozila zdržijo 8 do 10 let ali 100.000 milj).Po drugi strani pa zagovorniki popravil trdijo, da modularne zasnove z reverzibilnimi pritrdilnimi elementi, kot so odstranljive sponke ali lepilni trakovi, ne ogrožajo nujno varnosti in da koristi zasnov popravil veliko prevladajo nad stroški.
Evropski politiki začenjajo poslušati zagovornike.Avgusta je Evropska unija sprejela novo uredbo, katere namen je narediti baterije okolju prijaznejše.Med drugim vključuje določbo, ki zahteva, da baterije, ki se uporabljajo v e-kolesih in drugih "lahkih vozilih", kot so e-skuterji, servisirajo neodvisni strokovnjaki, vse do ravni posamezne celice.Evropska industrija e-koles je ostro nasprotovala pravilu zaradi pomislekov glede varnosti, certificiranja baterij in zakonske odgovornosti, zdaj pa se spopada s tem, kako ga uskladiti.
"Še vedno iščemo, kako bi lahko izpolnili zahteve novih predpisov EU o baterijah, hkrati pa upoštevali veljavne varnostne predpise in naše visoke standarde kakovosti," je za Grist povedal proizvajalec baterij za e-kolesa Bosch.Bosch je opozoril na izzive, s katerimi se srečujejo proizvajalci."Nasprotni trend je opažen v Združenih državah," kjer "se uvajajo strožji predpisi in višji standardi za baterije in sisteme za e-kolesa."
Pravzaprav je Zvezna komisija za varnost potrošniških izdelkov nedavno objavila, da pregleduje predpise za e-kolesa in njihove baterije.To se je zgodilo potem, ko je nedavni val požarov baterij e-koles prav tako spodbudil ukrepanje lokalne politike.Newyorški mestni svet je pred kratkim spremenil požarni kodeks, da bi prepovedal "sestavljanje ali popravilo litij-ionskih baterij" iz rabljenih baterij iz drugih baterij, kar serviserji včasih počnejo.
Mesto je prav tako nedavno sprejelo zakonodajo, ki od proizvajalcev električnih vozil zahteva, da zagotovijo, da so baterije njihovih izdelkov certificirane v skladu s standardom oblikovanja UL 2271, ki je namenjen izboljšanju varnosti.Obnovljene baterije izpolnjujejo te zahteve, je dejal Ibrahim Jilani, globalni direktor potrošniške tehnologije za UL Solutions, multinacionalno podjetje, ki preizkuša varnostne standarde certificiranja za široko paleto industrijskih in potrošniških izdelkov ter materialov.En standard.Toda Gilani je dejal, da bodo morala servisna podjetja "ohraniti obliko, kakršna je bila pred popravilom", vključno z uporabo baterij in elektronskih komponent iste znamke in modela.Delavnice za popravilo akumulatorjev morajo štirikrat letno opraviti preglede UL na kraju samem, kar jih bo stalo več kot 5000 dolarjev na leto, je dejal Jilani.*
V primerjavi z električnimi kolesi so bili zakonodajalci razmeroma sproščeni pri popravilu baterij za električna vozila.V Združenih državah Amerike ni posebnih zakonov ali predpisov, ki bi obravnavali to vprašanje.Nova pravila EU o baterijah prav tako ne obravnavajo popravil baterij električnih vozil, ampak le priporočajo, da zakonodajalci posodobijo predpise za posamezna vozila, "da zagotovijo, da je te baterije mogoče odstraniti, zamenjati in razstaviti."
Nemško zavarovalniško združenje GDV "močno podpira" idejo, je Gristu povedal tiskovni predstavnik.Oktobra je skupina objavila rezultate študije, ki je pokazala, da popravilo električnih vozil stane tretjino več kot primerljiva vozila na bencinski pogon, kar je delno razloženo z visokimi stroški popravila ali zamenjave baterij.
"Številni proizvajalci avtomobilov ne bodo dovolili popravil baterij, tudi če je škatla za baterije rahlo poškodovana," je tiskovni predstavnik GDV povedal Gristu.Proizvajalci avtomobilov se včasih odločijo za zamenjavo akumulatorja, če je bil avto v nesreči, v kateri se je sprožila zračna blazina.Obe praksi "lahko povzročita povečane stroške popravil" in na koncu višje zavarovalne premije, je dejal tiskovni predstavnik.
Novi predpisi o popravljivosti akumulatorjev za električna vozila prihajajo v kritičnem času.Cox Automotive's Helps je dejal, da obstajata dva hkratna trenda pri oblikovanju baterij za električna vozila: "Baterije bodo postale zelo enostavne za vzdrževanje ali pa jih sploh ne bodo mogli vzdrževati."
Nekatere baterije, kot so baterije Volkswagen ID.4, imajo module v slogu lego kock, ki jih je enostavno odstraniti in zamenjati.Druge baterije, kot je nova baterija Tesla 4680, sploh ne vsebujejo modulov.Namesto tega so vse celice zlepljene in pritrjene na sam akumulator.Helps opisuje to zasnovo kot "nepopravljivo".Če najdete poškodovano baterijo, je treba zamenjati celotno baterijo.
"To je še vedno popolnoma reciklirana baterija," je dejal Helps."Tega preprosto ne moreš popraviti."
Ta članek je prvotno objavil Grist, neprofitna medijska organizacija, ki pokriva podnebje, pravičnost in rešitve.
Scientific American je del Springer Nature, ki ima v lasti ali ima komercialne odnose s tisoči znanstvenih publikacij (mnoge od njih najdete na www.springernature.com/us).Scientific American ohranja strogo politiko uredniške neodvisnosti pri poročanju naših bralcev o znanstvenih dosežkih.
Čas objave: 26. december 2023