Oprava batérií automobilov a elektrických bicyklov šetrí peniaze a zdroje, no problémy brzdia rast priemyslu
Richovi Benoitovi asi trikrát denne volajú majitelia starej Tesly Model S, ktorej v jeho autodielni The Elektrifikovaná garáž začala zlyhávať batéria.Batérie, ktoré by mohli poskytnúť stovky míľ dojazdu, zrazu vydržia na jedno nabitie iba 50 míľ.Na tieto vozidlá sa často nevzťahuje záruka a výmena batérie môže stáť až 15 000 USD.
Pre väčšinu produktov je oprava ekonomickejšou možnosťou ako výmena.Benoit, ktorý prevádzkuje jednu z mála nezávislých opravovní Tesla v USA, uviedol, že veľa batérií Tesla je teoreticky opraviteľných.Ale vzhľadom na čas a potrebné školenie, obavy o bezpečnosť a zložitosť opravy Benoit hovorí, že oprava autobatérie v jeho obchode môže stáť až 10 000 dolárov, čo je viac, než je väčšina spotrebiteľov ochotná zaplatiť.Namiesto toho sa mnohí ľudia rozhodnú predať alebo zošrotovať svoje staré autá a potom si kúpiť úplne novú Teslu, povedal.
„[Auto] je teraz takmer ako spotrebný tovar, ako televízor,“ povedal Benoit.
Benoitove skúsenosti poukazujú na problém, s ktorým sa začínajú stretávať prví používatelia elektrických vozidiel a elektrických zariadení na mikromobilitu, ako sú e-bicykle a e-skútre: Tieto vozidlá obsahujú veľké, drahé batérie, ktoré sa časom stanú nedostupnými.Renovácia týchto batérií môže poskytnúť výhody trvalej udržateľnosti úsporou energie a zdrojov, ktoré by sa inak použili na výrobu nových batérií.To je dôležité najmä pre elektrické vozidlá, ktoré obsahujú veľmi veľké batérie, ktoré sa musia roky používať na kompenzáciu emisií oxidu uhličitého vznikajúcich pri ich výrobe.Mnohé elektrické vozidlá a batérie elektrických vozidiel sú však navrhnuté tak, aby sa ťažko opravovali, a niektorí výrobcovia od tejto praxe aktívne odrádzajú, pričom uvádzajú obavy o bezpečnosť.Problémy s dizajnom, bezpečnostné požiadavky a nedostatok dielov sťažujú tomu, aby si pár nezávislých mechanikov poverených servisom batérií elektrických vozidiel alebo e-bikov dovolilo opravy.
„V odpade je veľa batérií, ktoré sa dajú renovovať,“ hovorí Timothée Rouffignac, ktorý prevádzkuje malú spoločnosť na opravu batérií pre e-bicykle s názvom Daurema v Bruseli v Belgicku.Ale "pretože nie sú určené na opravu, je ťažké nájsť dobrú cenu."
Lítium-iónové batérie v smartfónoch obsahujú „článok“ pozostávajúci z grafitovej anódy, kovovej katódy a tekutého elektrolytu, ktorý umožňuje lítiovým iónom pohybovať sa z jednej strany na druhú a vytvárať elektrický potenciál.Batérie elektrických bicyklov zvyčajne obsahujú desiatky článkov.Medzitým batérie elektrických vozidiel môžu obsahovať stovky až tisíce jednotlivých článkov, ktoré sú často zabalené do „modulov“ a potom spojené do batériových blokov.Okrem článkov a modulov batérie elektrických vozidiel a elektrických bicyklov často obsahujú systém správy batérie, ktorý monitoruje stav batérie a riadi rýchlosť nabíjania a vybíjania.
Všetky lítium-iónové batérie sa časom znehodnocujú a nakoniec budú vyžadovať výmenu.Keď však batéria obsahuje veľa jednotlivých článkov a iných komponentov, jej životnosť sa niekedy môže predĺžiť opravou, procesom, ktorý zahŕňa identifikáciu a výmenu poškodených článkov alebo modulov, ako aj opravu iných chybných komponentov, ako je napríklad chybný systém správy batérie.V niektorých prípadoch je potrebné vymeniť iba jeden modul.Výmena tohto modulu namiesto výmeny celej batérie znižuje potrebu kovov, ako je lítium, ako aj emisie uhlíka spojené s výrobou náhradnej batérie (alebo nového auta).Vďaka tomu je renovácia batérií „ideálna pre obehové hospodárstvo (systém, ktorý šetrí a opätovne využíva zdroje),“ povedal Gavin Harper, výskumník, ktorý študuje udržateľnosť batérií na University of Birmingham vo Veľkej Británii.
Aj keď to nie je nevyhnutne lacné, môžete ušetriť peniaze opravou batérie.Oprava batérie EV zvyčajne stojí približne polovicu nákladov na novú batériu.Spoločnosť Cox Automotive odhaduje, že odkedy v roku 2014 začala ponúkať služby opravy batérií EV, ušetrila viac ako 1 gigawatthodinu batérií, čo je dosť na napájanie približne 17 000 nových elektrických vozidiel z predčasnej likvidácie.
„Existuje veľa dôvodov, prečo je oprava nákladovo efektívnejšia ako výmena,“ povedal Helps Grist.
Odborníci však tvrdia, že opravy batérií sú nebezpečné a nemali by byť vykonávané doma alebo prváčikmi.Ak sa batéria počas opravy poškodí, môže dôjsť ku skratu, ktorý môže mať za následok požiar alebo výbuch.Nepoužitie vhodných vysokonapäťových rukavíc pri pokuse o opravu môže viesť k úrazu elektrickým prúdom.Ak neviete, čo robíte, „zahrávate sa s ohňom,“ povedal John Matna, majiteľ opravovne elektrických bicyklov Chattanooga Electric Bike Co. Poznamenal, že niektoré batérie elektrických bicyklov obsahujú „dostatok prúdu na zabitie osoba."
Pomôže povedať, že renovácia batérie si vyžaduje aspoň vysokonapäťové školenie, elektrické skúsenosti, osobné ochranné prostriedky a „základné pochopenie architektúry a fungovania batérií“.Tí, ktorí chcú opraviť batérie EV, tiež potrebujú vybavenie na zdvihnutie vozidla zo zeme a fyzické odstránenie batérie, ktorá môže vážiť tisíce libier.
"Veľmi málo ľudí sa môže alebo by sa o niečo také malo pokúsiť," povedal Benoit.
Ale aj tí s riadnym tréningom majú často problémy s opravou batérií elektrických vozidiel alebo e-bikov kvôli ich dizajnu.Mnoho batérií pre e-bicykle sa dodáva v odolných plastových škatuliach, ktoré je ťažké, ak nie nemožné, otvoriť bez poškodenia vnútorných komponentov.Vo vnútri batérie pre e-bike alebo jednotlivých modulov batérie EV sú články často zlepené alebo zvarené, čo sťažuje alebo znemožňuje ich individuálnu výmenu.Okrem toho, ako zdôrazňuje správa Európskej environmentálnej agentúry z roku 2021, niektoré batérie EV obsahujú softvér, ktorý by mohol spôsobiť vypnutie batérie, ak sa objavia známky manipulácie.
Výrobcovia tvrdia, že ich batérie sú navrhnuté tak, aby zlepšili bezpečnosť, trvanlivosť a výkon, čo však môže byť na úkor opraviteľnosti, pretože mnohí výrobcovia, ktorí pokrývajú záručnú dobu (zvyčajne dva roky pre veľké značky a značky elektrických bicyklov), ponúkajú výmenu zadarmo. alebo so zľavou.batérie.Elektrické vozidlá vydržia 8 až 10 rokov alebo 100 000 míľ).Zástancovia opráv na druhej strane tvrdia, že modulárne konštrukcie s obojstrannými spojovacími prvkami, ako sú odnímateľné spony alebo lepiace pásky, nemusia nevyhnutne ohroziť bezpečnosť a že výhody návrhov opráv výrazne prevažujú nad nákladmi.
Európski politici začínajú načúvať obhajcom.V auguste Európska únia prijala nové nariadenie, ktorého cieľom je urobiť batérie šetrnejšie k životnému prostrediu.Okrem iného obsahuje ustanovenie vyžadujúce, aby batérie používané v e-bicykloch a iných „ľahkých vozidlách“, ako sú e-kolobežky, opravovali nezávislí odborníci, a to až po úroveň jednotlivých článkov.Európsky priemysel e-bikov sa ostro postavil proti pravidlu kvôli obavám o bezpečnosť, certifikáciu batérií a právnu zodpovednosť a teraz rieši, ako ho splniť.
„Stále hľadáme, ako môžeme splniť požiadavky nových predpisov EÚ o batériách a zároveň dodržiavať platné bezpečnostné predpisy a naše vysoké štandardy kvality,“ povedal pre Grist výrobca batérií pre elektrické bicykle Bosch.Bosch upozornil na výzvy, ktorým čelia výrobcovia.„Opačný trend vidíme v Spojených štátoch, kde sa „zavádzajú prísnejšie predpisy a vyššie normy pre batérie a systémy pre e-bicykle“.
V skutočnosti Federálna komisia pre bezpečnosť spotrebiteľských výrobkov nedávno oznámila, že reviduje predpisy pre e-bicykle a ich batérie.Prichádza po tom, čo nedávna séria požiarov batérií e-bikov tiež podnietila miestne politické opatrenia.Mestská rada v New Yorku nedávno zmenila svoj protipožiarny kód, aby zakázala „montáž alebo opravu lítium-iónových batérií“ z použitých batérií z iných batérií, čo opravári niekedy robia.
Mesto tiež nedávno schválilo legislatívu, ktorá od výrobcov elektrických vozidiel vyžaduje, aby zabezpečili, že batérie ich produktov budú certifikované podľa konštrukčného štandardu UL 2271, ktorý má zlepšiť bezpečnosť.Renovované batérie spĺňajú tieto požiadavky, povedal Ibrahim Jilani, globálny riaditeľ spotrebiteľských technológií pre UL Solutions, nadnárodnú spoločnosť, ktorá testuje bezpečnostné certifikačné normy pre širokú škálu priemyselných a spotrebných produktov a materiálov.Jeden štandard.Gilani však povedal, že opravárenské spoločnosti budú musieť „ponechať dizajn taký, aký bol pred opravou“, vrátane použitia batérií a elektronických komponentov rovnakej značky a modelu.Opravovne batérií sa tiež musia podrobiť kontrolám UL na mieste štyrikrát ročne, čo ich bude stáť viac ako 5 000 dolárov ročne, povedal Jilani.*
V porovnaní s elektrickými bicyklami boli zákonodarcovia v otázke opravy batérií EV relatívne uvoľnení.V Spojených štátoch neexistujú žiadne konkrétne zákony alebo nariadenia, ktoré by riešili tento problém.Nové pravidlá EÚ o batériách sa tiež nezaoberajú opravami batérií elektrických vozidiel, ale jednoducho odporúčajú, aby zákonodarcovia aktualizovali jednotlivé nariadenia o vozidlách, „aby sa zabezpečilo, že tieto batérie bude možné vybrať, vymeniť a rozobrať“.
Nemecká poisťovacia asociácia GDV túto myšlienku „silne podporuje“, povedal hovorca Gristu.V októbri skupina zverejnila výsledky štúdie, ktorá zistila, že opravy elektrických vozidiel stoja o tretinu viac ako porovnateľné vozidlá poháňané benzínom, čo je čiastočne vysvetlené vysokými nákladmi na opravu alebo výmenu batérií.
„Mnoho výrobcov automobilov nepovolí opravy batérie, aj keď je skrinka batérie mierne poškodená,“ povedal hovorca GDV Grist.Výrobcovia automobilov sa niekedy rozhodnú vymeniť batériu, ak auto malo nehodu, pri ktorej sa nafúkol airbag.Oba postupy „môžu mať za následok zvýšené náklady na opravy“ a v konečnom dôsledku vyššie poistné, uviedol hovorca.
Nové nariadenia o opraviteľnosti batérií elektrických vozidiel prichádzajú v kritickom čase.Spoločnosť Cox Automotive's Helps uviedla, že existujú dva súčasné trendy v konštrukcii batérií pre elektromobily: „Batérie budú buď veľmi jednoduché na údržbu, alebo ich nebude možné udržiavať vôbec.“
Niektoré batérie, ako napríklad batérie Volkswagen ID.4, majú moduly v štýle Lego, ktoré sa dajú ľahko vybrať a vymeniť.Iné batérie, ako napríklad nová batéria Tesla 4680, neobsahujú žiadne moduly.Namiesto toho sú všetky články zlepené a pripevnené k samotnej batérii.Help popisuje tento dizajn ako „neopraviteľný“.Ak sa nájde poškodená batéria, je potrebné vymeniť celú batériu.
„Stále je to úplne recyklovateľná batéria,“ povedal Helps."Nemôžeš to opraviť."
Tento článok pôvodne publikovala Grist, nezisková mediálna organizácia zaoberajúca sa klímou, spravodlivosťou a riešeniami.
Scientific American je súčasťou Springer Nature, ktorá vlastní alebo má obchodné vzťahy s tisíckami vedeckých publikácií (mnohé z nich možno nájsť na www.springernature.com/us).Scientific American dodržiava prísnu politiku redakčnej nezávislosti pri podávaní správ o vedeckých pokrokoch našim čitateľom.
Čas odoslania: 26. decembra 2023