Ремонт акумуляторів автомобілів та електровелосипедів економить гроші та ресурси, але проблеми стримують розвиток галузі
Річу Бенуа телефонують близько трьох разів на день від власників старої Tesla Model S, акумулятор якої почав виходити з ладу в його автомагазині The Electrified Garage.Батареї, які могли б забезпечити сотні миль радіусу дії, раптово можуть працювати лише на 50 миль на зарядці.Ці транспортні засоби часто не мають гарантії, а заміна акумулятора може коштувати понад 15 000 доларів США.
Для більшості продуктів ремонт є більш економічним варіантом, ніж заміна.Бенуа, який керує однією з небагатьох незалежних ремонтних майстерень Tesla в США, сказав, що багато батарей Tesla теоретично підлягають ремонту.Але через час і навчання, проблеми з безпекою та складність ремонту, Бенуа каже, що ремонт автомобільного акумулятора в його майстерні може коштувати до 10 000 доларів США, більше, ніж більшість споживачів готові платити.Натомість багато людей вирішують продати або здати на металобрухт свої старі автомобілі, а потім купити нову Tesla, сказав він.
«[Автомобіль] тепер майже як витратний матеріал, як телевізор», — сказав Бенуа.
Досвід Бенуа вказує на проблему, з якою починають стикатися перші користувачі електромобілів і електричних пристроїв мікромобільності, таких як електровелосипеди та електросамокати: ці транспортні засоби містять великі, дорогі акумулятори, які з часом стають недоступними.Повторне виробництво цих батарей може забезпечити переваги сталого розвитку завдяки економії енергії та ресурсів, які в іншому випадку були б використані для виготовлення нових батарей.Це особливо важливо для електромобілів, які містять дуже великі батареї, які потрібно використовувати роками, щоб компенсувати викиди вуглекислого газу, що утворюються під час їх виробництва.Але багато електромобілів і акумуляторів електромобілів розроблено таким чином, що їх важко ремонтувати, і деякі виробники активно не заохочують цю практику, посилаючись на проблеми безпеки.Проблеми з дизайном, вимоги безпеки та дефіцит запчастин ускладнюють ремонт невеликій кількості незалежних механіків, яким доручено обслуговувати акумулятори електромобілів або електровелосипедів.
«У смітті багато акумуляторів, які можна відновити», — каже Тімоті Руфіняк, який керує невеликою компанією Daurema з ремонту акумуляторів для електровелосипедів у Брюсселі, Бельгія.Але «оскільки вони не призначені для ремонту, важко знайти хорошу ціну».
Літій-іонні акумулятори в смартфонах містять «елемент», що складається з графітового анода, металевого катода та рідкого електроліту, який дозволяє іонам літію рухатися з одного боку на інший, створюючи електричний потенціал.Акумулятори для електричних велосипедів зазвичай містять десятки елементів.Тим часом батареї електромобілів можуть містити від сотень до тисяч окремих елементів, які часто упаковуються в «модулі», а потім об’єднуються в акумуляторні блоки.Окрім елементів і модулів, батареї для електромобілів і електровелосипедів часто включають систему керування батареєю, яка відстежує стан батареї та контролює швидкість заряджання та розряджання.
Усі літій-іонні батареї з часом розкладаються, і їх потрібно замінити.Однак, коли батарея містить багато окремих елементів та інших компонентів, її термін служби іноді можна продовжити за допомогою ремонту, процесу, який передбачає ідентифікацію та заміну пошкоджених елементів або модулів, а також ремонт інших несправних компонентів, таких як несправна система керування батареєю.У деяких випадках потрібна заміна лише одного модуля.Заміна цього модуля, а не цілої батареї, зменшує потребу в таких металах, як літій, а також викиди вуглецю, пов’язані з виготовленням замінної батареї (або нового автомобіля).Це робить відновлення акумуляторів «ідеальним для економіки замкнутого циклу (системи, яка зберігає та повторно використовує ресурси)», — сказав Гевін Харпер, дослідник, який вивчає питання сталого використання акумуляторів з Університету Бірмінгема у Великобританії.
Хоча це не обов’язково дешево, ви можете заощадити гроші, відремонтувавши акумулятор.Як правило, ремонт акумулятора електромобіля коштує приблизно половину вартості нового акумулятора.За оцінками Cox Automotive, відтоді, як у 2014 році вона почала пропонувати послуги з ремонту акумуляторів електромобілів, вона заощадила понад 1 гігават-годин акумуляторів, яких достатньо для живлення близько 17 000 нових електромобілів від передчасної утилізації.
«Є багато причин, чому ремонт економічно ефективніший, ніж заміна», — сказав Хелпс Ґрісту.
Але експерти кажуть, що ремонт батареї небезпечний і не повинен виконуватися вдома або тим, хто вперше збирається.Якщо акумулятор буде пошкоджено під час ремонту, це може спричинити коротке замикання, що може призвести до пожежі або вибуху.Невиконання відповідних високовольтних рукавичок під час ремонту може призвести до ураження електричним струмом.Якщо ви не знаєте, що робите, «ви граєтеся з вогнем», — сказав Джон Матна, власник майстерні з ремонту електровелосипедів Chattanooga Electric Bike Co. Він зауважив, що деякі батареї для електровелосипедів містять «достатній струм, щоб вбити». Персона."
Допоможе сказати, що відновлення батареї потребує принаймні високовольтної підготовки, досвіду електрика, засобів індивідуального захисту та «базового розуміння архітектури та принципу роботи батарей».Тим, хто хоче відремонтувати акумулятори електромобілів, також потрібне обладнання, щоб підняти автомобіль над землею та фізично вийняти акумулятор, який може важити тисячі фунтів.
«Дуже мало людей можуть або навіть повинні спробувати щось подібне», — сказав Бенуа.
Але навіть ті, хто має відповідну підготовку, часто відчувають труднощі з ремонтом акумуляторів електромобілів або електровелосипедів через їх конструкцію.Багато акумуляторів для електровелосипедів поставляються в міцних пластикових коробках, які важко, а то й неможливо відкрити, не пошкодивши внутрішні компоненти.Всередині батареї електровелосипеда або окремих акумуляторних модулів EV елементи часто склеєні або зварені разом, що ускладнює або робить неможливим заміну окремо.Крім того, як підкреслюється у звіті Європейського агентства з навколишнього середовища за 2021 рік, деякі батареї електромобілів містять програмне забезпечення, яке може призвести до вимкнення батареї, якщо є ознаки несанкціонованого втручання.
Виробники стверджують, що їхні акумулятори створені для підвищення безпеки, довговічності та продуктивності, але це може відбуватися за рахунок ремонтопридатності, оскільки багато виробників, які покривають гарантійний період (зазвичай два роки для основних брендів і брендів електровелосипедів), пропонують заміну безкоштовно або зі знижкою.батареї.Електромобілі служать від 8 до 10 років або 100 000 миль).Прихильники ремонту, з іншого боку, стверджують, що модульні конструкції з реверсивними кріпленнями, такими як знімні затискачі або клейкі стрічки, не обов’язково ставлять під загрозу безпеку і що переваги ремонтних конструкцій значно перевищують витрати.
Європейські політики починають прислухатися до захисників.У серпні Європейський Союз прийняв нову постанову, спрямовану на те, щоб зробити акумулятори більш екологічними.Серед іншого, він містить положення, згідно з яким акумулятори, що використовуються в електровелосипедах та інших «легких транспортних засобах», таких як електроскутери, повинні обслуговуватися незалежними професіоналами, аж до рівня окремої клітини.Європейська індустрія електровелосипедів рішуче виступила проти цього правила через занепокоєння щодо безпеки, сертифікації акумуляторів та юридичної відповідальності, і зараз бореться з тим, як його дотримуватися.
«Ми все ще розглядаємо, як ми можемо відповідати вимогам нових правил ЄС щодо акумуляторів, дотримуючись при цьому відповідних правил безпеки та наших високих стандартів якості», — сказав Grist виробник акумуляторів для електровелосипедів Bosch.Компанія Bosch відзначила проблеми, з якими стикаються виробники.«Протилежна тенденція спостерігається в Сполучених Штатах», де «запроваджуються суворіші правила та вищі стандарти для акумуляторів і систем електровелосипедів».
Насправді Федеральна комісія з безпеки споживчих товарів нещодавно оголосила, що переглядає правила щодо електровелосипедів та їхніх акумуляторів.Це сталося після того, як нещодавня серія пожеж акумуляторів електровелосипедів також спонукала місцеву політику до дій.Міська рада Нью-Йорка нещодавно змінила свій протипожежний кодекс, щоб заборонити «складання або ремонт літій-іонних батарей» із використаних батарей від інших батарей, що іноді роблять ремонтники.
Місто також нещодавно прийняло законодавство, яке вимагає від виробників електромобілів гарантувати, що акумулятори їхніх продуктів сертифіковані відповідно до стандарту дизайну UL 2271, який призначений для підвищення безпеки.Відновлені батареї відповідають цим вимогам, сказав Ібрагім Джілані, глобальний директор із споживчих технологій UL Solutions, багатонаціональної компанії, яка перевіряє стандарти сертифікації безпеки для широкого спектру промислових і споживчих товарів і матеріалів.Один стандарт.Але Гілані сказав, що ремонтним компаніям доведеться «зберегти дизайн таким, яким він був до ремонту», включно з використанням батарей і електронних компонентів того самого виробника та моделі.За словами Джілані, майстерні з ремонту акумуляторів також повинні проходити перевірку UL на місці чотири рази на рік, що коштуватиме їм понад 5000 доларів на рік.*
Порівняно з електричними велосипедами, законодавці відносно спокійно ставляться до ремонту акумуляторів електромобілів.У Сполучених Штатах немає спеціальних законів чи постанов, які б вирішували це питання.Нові правила ЄС щодо акумуляторів також не стосуються ремонту акумуляторів електромобілів, а просто рекомендують законодавцям оновити правила щодо окремих транспортних засобів, «щоб забезпечити можливість видалення, заміни та демонтажу цих акумуляторів».
Німецька страхова асоціація GDV «рішуче підтримує» цю ідею, сказав Грісту прес-секретар.У жовтні група опублікувала результати дослідження, яке виявило, що ремонт електромобілів коштує на третину дорожче, ніж аналогічні бензинові транспортні засоби, що частково пояснюється високою вартістю ремонту або заміни акумуляторів.
«Багато автовиробників не дозволять ремонт акумулятора, навіть якщо коробка акумулятора незначно пошкоджена», — сказав Ґрісту представник GDV.Виробники автомобілів іноді вирішують замінити акумулятор, якщо автомобіль потрапив у аварію, під час якої спрацювала подушка безпеки.Обидві практики «можуть призвести до збільшення витрат на ремонт» і, зрештою, до підвищення страхових премій, сказав речник.
Нові правила щодо ремонтопридатності акумуляторів електромобілів з’явилися в критичний час.Cox Automotive's Helps каже, що є дві одночасні тенденції в конструкції акумуляторів для електромобілів: «Батареї або стануть дуже простими в обслуговуванні, або вони не зможуть їх обслуговувати взагалі».
Деякі батареї, наприклад батареї Volkswagen ID.4, мають модулі в стилі Lego, які легко знімати та замінювати.Інші акумуляторні батареї, такі як нова батарея Tesla 4680, взагалі не містять модулів.Замість цього всі елементи склеєні разом і прикріплені до самого акумулятора.Хелпс описує цей дизайн як «непоправний».Якщо виявлено пошкоджену батарею, необхідно замінити всю батарею.
«Ця батарея все одно повністю переробляється», — сказав Хелпс.«Ви просто не можете це виправити».
Цю статтю спочатку опублікувала Grist, некомерційна медіа-організація, яка висвітлює питання клімату, справедливості та рішень.
Scientific American є частиною Springer Nature, яка володіє або має комерційні відносини з тисячами наукових публікацій (багато з яких можна знайти на www.springernature.com/us).Scientific American дотримується суворої політики редакційної незалежності, повідомляючи читачам про наукові досягнення.
Час публікації: 26 грудня 2023 р