Ремонтът на батерии за автомобили и електрически велосипеди спестява пари и ресурси, но проблемите възпират растежа на индустрията
Рич Беноа получава обаждания около три пъти на ден от собственици на стара Tesla Model S, чиято батерия е започнала да се поврежда в неговия автомагазин The Electrified Garage.Батерии, които могат да осигурят стотици мили обхват, изведнъж могат да издържат само 50 мили със зареждане.Тези превозни средства често не се предлагат с гаранция, а смяната на батерията може да струва над 15 000 долара.
За повечето продукти ремонтът е по-икономичен вариант от подмяната.Беноа, който ръководи един от малкото независими сервизи на Tesla в САЩ, каза, че много батерии на Tesla са теоретично ремонтируеми.Но поради необходимото време и обучение, опасенията за безопасността и сложността на ремонта, Беноа казва, че ремонтът на автомобилен акумулатор в неговия магазин може да струва до $10 000, повече отколкото повечето потребители са готови да платят.Вместо това много хора избират да продадат или бракуват старите си коли и след това да си купят чисто нова Tesla, каза той.
„[Колата] вече е почти като консуматив, като телевизор“, каза Беноа.
Опитът на Беноа сочи към проблем, с който започват да се сблъскват ранните потребители на електрически превозни средства и електрически устройства за микромобилност като електрически велосипеди и електронни скутери: тези превозни средства съдържат големи, скъпи батерии, които с времето стават недостъпни.Повторното производство на тези батерии може да осигури ползи за устойчивостта чрез спестяване на енергия и ресурси, които иначе биха били използвани за производството на нови батерии.Това е особено важно за електрическите превозни средства, които съдържат много големи батерии, които трябва да се използват с години, за да компенсират емисиите на въглероден диоксид, генерирани по време на тяхното производство.Но много електрически превозни средства и батерии за електрически превозни средства са проектирани да бъдат трудни за ремонт и някои производители активно не насърчават тази практика, като се позовават на опасения за безопасността.Проблеми с дизайна, изисквания за безопасност и недостиг на части затрудняват възможността за ремонт на малкото независими механици, натоварени с обслужването на батерии за електрически превозни средства или електрически велосипеди.
„Има много батерии в боклука, които могат да бъдат обновени“, казва Тимъти Руфиняк, който управлява малка компания за ремонт на батерии за електронни велосипеди, наречена Daurema в Брюксел, Белгия.Но „тъй като не са предназначени за ремонт, е трудно да се намери добра цена.“
Литиево-йонните батерии в смартфоните съдържат „клетка“, състояща се от графитен анод, метален катод и течен електролит, който позволява на литиевите йони да се движат от едната страна на другата, създавайки електрически потенциал.Батериите за електрически велосипеди обикновено съдържат десетки клетки.Междувременно батериите за електрически превозни средства могат да съдържат стотици до хиляди отделни клетки, които често са пакетирани в „модули“ и след това комбинирани в батерийни пакети.В допълнение към клетките и модулите, батериите за електрически превозни средства и електронни велосипеди често включват система за управление на батерията, която следи здравето на батерията и контролира скоростите на зареждане и разреждане.
Всички литиево-йонни батерии се разграждат с времето и в крайна сметка ще изискват подмяна.Въпреки това, когато една батерия съдържа много отделни клетки и други компоненти, нейният живот понякога може да бъде удължен чрез ремонт, процес, който включва идентифициране и подмяна на повредени клетки или модули, както и ремонт на други дефектни компоненти, като например дефектна система за управление на батерията.В някои случаи е необходима смяна само на един модул.Смяната на този модул, вместо смяната на цялата батерия, намалява необходимостта от метали като литий, както и въглеродните емисии, свързани с производството на резервна батерия (или нова кола).Това прави обновяването на батерията „идеално за кръгова икономика (система, която спестява и използва повторно ресурси)“, каза Гавин Харпър, изследовател, който изучава устойчивостта на батерията в университета в Бирмингам в Обединеното кралство.
Въпреки че не е непременно евтино, можете да спестите пари, като поправите батерията си.Обикновено ремонтът на EV батерия струва около половината от цената на нова батерия.Cox Automotive изчислява, че откакто започна да предлага услуги за ремонт на батерии за електромобили през 2014 г., е спестил повече от 1 гигаватчас батерии, достатъчно за захранване на около 17 000 нови електрически превозни средства от преждевременно изхвърляне.
„Има много причини, поради които ремонтът е по-рентабилен от подмяната“, каза Хелпс на Грист.
Експертите обаче казват, че ремонтът на батериите е опасен и не трябва да се извършва у дома или от хора, които го правят за първи път.Ако батерията се повреди по време на ремонт, това може да причини късо съединение, което може да доведе до пожар или експлозия.Неносенето на подходящи високоволтови ръкавици при опит за ремонт може да доведе до токов удар.Ако не знаете какво правите, „играете си с огъня“, каза Джон Матна, собственик на сервиза за ремонт на електронни велосипеди Chattanooga Electric Bike Co. Той отбеляза, че някои батерии за електрически велосипеди съдържат „достатъчно ток, за да убият човек."
Помага да се каже, че възстановяването на батерията изисква поне обучение за високо напрежение, електрически опит, лични предпазни средства и „основно разбиране на архитектурата и как работят батериите“.Тези, които искат да ремонтират EV батерии, също се нуждаят от оборудване за повдигане на превозното средство от земята и физическо премахване на батерията, която може да тежи хиляди паунда.
„Много малко хора могат или дори трябва да опитат нещо подобно“, каза Беноа.
Но дори тези с подходящо обучение често срещат трудности при ремонта на батерии за електрически превозни средства или електрически велосипеди поради техния дизайн.Много батерии за електронни велосипеди се предлагат в издръжливи пластмасови кутии, които е трудно, ако не и невъзможно, да се отворят, без да се повредят вътрешните компоненти.Вътре в батерия за електровелосипед или отделни модули за батерии за EV клетките често са залепени или заварени заедно, което ги прави трудни или невъзможни за подмяна поотделно.Освен това, както се подчертава в доклад от 2021 г. на Европейската агенция по околна среда, някои EV батерии съдържат софтуер, който може да доведе до изключване на батерията, ако има признаци на манипулиране.
Производителите твърдят, че батериите им са предназначени да подобрят безопасността, издръжливостта и производителността, но това може да е за сметка на възможността за ремонт, тъй като много производители, които покриват гаранционния период (обикновено две години за основните марки и марките за електрически велосипеди), предлагат заместители безплатно или с отстъпка.батерии.Електрическите превозни средства издържат 8 до 10 години или 100 000 мили).Защитниците на ремонта, от друга страна, твърдят, че модулните дизайни с обратими крепежни елементи, като подвижни скоби или лепящи ленти, не компрометират непременно безопасността и че ползите от ремонтните дизайни далеч надхвърлят разходите.
Европейските политици започват да се вслушват в защитниците.През август Европейският съюз прие нов регламент, целящ да направи батериите по-щадящи околната среда.Наред с други неща, той включва разпоредба, изискваща батериите, използвани в електронни велосипеди и други „леки превозни средства“, като например електронни скутери, да бъдат обслужвани от независими професионалисти, до ниво отделна клетка.Европейската индустрия за електронни велосипеди категорично се противопостави на правилото поради опасения относно безопасността, сертифицирането на батериите и правната отговорност и сега се бори с това как да се съобрази.
„Все още търсим как можем да изпълним изискванията на новите разпоредби на ЕС за батериите, като същевременно се придържаме към приложимите разпоредби за безопасност и нашите високи стандарти за качество“, каза производителят на батерии за електронни велосипеди Bosch пред Grist.Bosch отбеляза предизвикателствата пред производителите.„Обратната тенденция се наблюдава в Съединените щати“, където „се въвеждат по-строги разпоредби и по-високи стандарти за батериите и системите за електронни велосипеди“.
Всъщност Федералната комисия за безопасност на потребителските продукти наскоро обяви, че преразглежда разпоредбите за електронни велосипеди и техните батерии.Това идва, след като скорошна вълна от пожари на батерии за електронни велосипеди също подтикна местните политически действия.Градският съвет на Ню Йорк наскоро промени своя противопожарен кодекс, за да забрани „сглобяването или ремонта на литиево-йонни батерии“ от използвани батерии от други батерии, което сервизите понякога правят.
Градът също наскоро прие законодателство, изискващо производителите на електрически превозни средства да гарантират, че батериите на техните продукти са сертифицирани по стандарта за проектиране UL 2271, който има за цел да подобри безопасността.Възстановените батерии отговарят на тези изисквания, каза Ибрахим Джилани, глобален директор на потребителските технологии за UL Solutions, мултинационална компания, която тества стандартите за сертифициране за безопасност за широка гама индустриални и потребителски продукти и материали.Един стандарт.Но Гилани каза, че ремонтните компании ще трябва да „запазят дизайна такъв, какъвто беше преди ремонта“, включително да използват батерии и електронни компоненти от същата марка и модел.Сервизите за ремонт на батерии също трябва да преминават UL инспекции на място четири пъти годишно, което ще им струва повече от 5000 долара годишно, каза Джилани.*
В сравнение с електрическите велосипеди, законодателите са сравнително спокойни относно ремонта на батериите за електромобили.В Съединените щати няма конкретни закони или разпоредби, които да разрешават този проблем.Новите правила на ЕС за батериите също не се отнасят за ремонт на батерии за електрически превозни средства, а просто препоръчват на законодателите да актуализират отделните разпоредби за превозни средства, „за да гарантират, че тези батерии могат да бъдат премахнати, заменени и демонтирани“.
Германската застрахователна асоциация GDV "силно подкрепя" идеята, каза говорител на Grist.През октомври групата публикува резултатите от проучване, което установи, че електрическите превозни средства струват една трета повече за ремонт от сравнимите бензинови превозни средства, резултат, който отчасти се обяснява с високите разходи за ремонт или подмяна на батерии.
„Много производители на автомобили няма да позволят ремонт на батерията, дори ако кутията на батерията е леко повредена“, каза говорител на GDV пред Grist.Производителите на автомобили понякога решават да сменят батерията, ако колата е претърпяла инцидент, при който се е отворила въздушната възглавница.И двете практики „могат да доведат до увеличени разходи за ремонт“ и в крайна сметка до по-високи застрахователни премии, каза говорителят.
Новите разпоредби относно възможността за ремонт на батериите за електрически превозни средства идват в критичен момент.Cox Automotive's Helps каза, че има две едновременни тенденции в дизайна на EV батериите: „Батериите или ще станат много лесни за поддръжка, или изобщо няма да могат да ги поддържат.“
Някои батерии, като например батериите Volkswagen ID.4, имат модули в стил Лего, които лесно се премахват и подменят.Други пакети батерии, като новия пакет батерии Tesla 4680, изобщо не съдържат модули.Вместо това, всички клетки са залепени заедно и прикрепени към самия комплект батерии.Helps описва този дизайн като „непоправим“.Ако бъде намерена повредена батерия, цялата батерия трябва да се смени.
„Това все още е напълно рециклируема батерия“, каза Хелпс.„Просто не можеш да го поправиш.“
Тази статия е публикувана първоначално от Grist, медийна организация с нестопанска цел, обхващаща климата, справедливостта и решенията.
Scientific American е част от Springer Nature, която притежава или има търговски отношения с хиляди научни публикации (много от които могат да бъдат намерени на www.springernature.com/us).Scientific American поддържа строга политика на редакционна независимост при докладването на научните постижения на нашите читатели.
Време на публикуване: 26 декември 2023 г