Opravy baterií automobilů a elektrokol šetří peníze a zdroje, ale problémy brzdí růst průmyslu
Richovi Benoitovi asi třikrát denně volají majitelé staré Tesly Model S, jemuž začala selhávat baterie v jeho autoservisu The Electrified Garage.Baterie, které by mohly poskytnout stovky kilometrů dojezdu, mohou najednou vydržet pouze 50 mil na jedno nabití.Tato vozidla často nemají záruku a výměna baterie může stát až 15 000 USD.
U většiny produktů je oprava ekonomičtější možností než výměna.Benoit, který provozuje jednu z mála nezávislých opraváren Tesla v USA, uvedl, že mnoho baterií Tesla je teoreticky opravitelných.Ale kvůli času a potřebnému školení, obavám o bezpečnost a složitosti opravy Benoit říká, že oprava autobaterie v jeho dílně může stát až 10 000 dolarů, což je více, než je většina spotřebitelů ochotna zaplatit.Místo toho se mnoho lidí rozhodlo prodat nebo sešrotovat svá stará auta a poté si koupit zcela novou Teslu, řekl.
„[Auto] je teď skoro jako spotřební zboží, jako televize,“ řekl Benoit.
Benoitovy zkušenosti poukazují na problém, se kterým se začínají potýkat první uživatelé elektrických vozidel a elektrických zařízení pro mikromobilitu, jako jsou elektrokola a elektronické skútry: Tato vozidla obsahují velké, drahé baterie, které se časem stanou nedostupnými.Renovace těchto baterií může poskytnout výhody udržitelnosti tím, že ušetří energii a zdroje, které by se jinak použily na výrobu nových baterií.To je důležité zejména u elektromobilů, které obsahují velmi velké baterie, které je nutné roky používat, aby kompenzovaly emise oxidu uhličitého vznikající při jejich výrobě.Ale mnoho elektrických vozidel a baterií elektrických vozidel je navrženo tak, aby bylo obtížné opravit, a někteří výrobci tuto praxi aktivně odrazují s odkazem na bezpečnostní obavy.Konstrukční problémy, bezpečnostní požadavky a nedostatek dílů ztěžují několika nezávislým mechanikům, kteří mají za úkol servis baterií elektrických vozidel nebo elektrokol, dovolit si opravy.
„V odpadu je spousta baterií, které lze renovovat,“ říká Timothée Rouffignac, který provozuje malou společnost na opravu baterií pro elektrokola s názvem Daurema v Bruselu v Belgii.Ale "protože nejsou určeny k opravě, je těžké najít dobrou cenu."
Lithium-iontové baterie v chytrých telefonech obsahují „článek“ sestávající z grafitové anody, kovové katody a tekutého elektrolytu, který umožňuje lithným iontům pohybovat se z jedné strany na druhou a vytvářet elektrický potenciál.Baterie elektrických kol obvykle obsahují desítky článků.Mezitím mohou baterie elektrických vozidel obsahovat stovky až tisíce jednotlivých článků, které jsou často zabaleny do „modulů“ a poté spojeny do bateriových sad.Kromě článků a modulů baterie elektrických vozidel a elektrokol často obsahují systém správy baterií, který monitoruje stav baterie a řídí rychlost nabíjení a vybíjení.
Všechny lithium-iontové baterie se časem degradují a nakonec budou vyžadovat výměnu.Pokud však baterie obsahuje mnoho jednotlivých článků a dalších součástí, její životnost může být někdy prodloužena opravou, což je proces, který zahrnuje identifikaci a výměnu poškozených článků nebo modulů a také opravu jiných vadných součástí, jako je například vadný systém správy baterie.V některých případech je potřeba vyměnit pouze jeden modul.Výměna tohoto modulu, spíše než výměna celé baterie, snižuje potřebu kovů, jako je lithium, a také uhlíkové emise spojené s výrobou náhradní baterie (nebo nového auta).Díky tomu je renovace baterií „ideální pro oběhové hospodářství (systém, který šetří a znovu využívá zdroje),“ řekl Gavin Harper, výzkumník, který studuje udržitelnost baterií na University of Birmingham ve Spojeném království.
I když to není nutně levné, můžete ušetřit peníze tím, že si necháte baterii opravit.Oprava baterie EV obvykle stojí asi polovinu nákladů na novou baterii.Cox Automotive odhaduje, že od té doby, co v roce 2014 začala nabízet služby opravy baterií pro elektromobily, ušetřila více než 1 gigawatthodinu baterií, což je dost na napájení asi 17 000 nových elektrických vozidel z předčasné likvidace.
"Existuje mnoho důvodů, proč je oprava nákladově efektivnější než výměna," řekl Helps Grist.
Odborníci však tvrdí, že opravy baterií jsou nebezpečné a neměly by být prováděny doma nebo začátečníky.Pokud se baterie během opravy poškodí, může dojít ke zkratu, který může způsobit požár nebo výbuch.Nepoužití vhodných vysokonapěťových rukavic při pokusu o opravu může vést k úrazu elektrickým proudem.Pokud nevíte, co děláte, „zahráváte si s ohněm,“ řekl John Matna, majitel opravny elektrokol Chattanooga Electric Bike Co. osoba."
Pomáhá říci, že obnova baterií vyžaduje alespoň vysokonapěťové školení, elektrické zkušenosti, osobní ochranné prostředky a „základní pochopení architektury a fungování baterií“.Ti, kteří chtějí opravit baterie EV, také potřebují vybavení pro zvednutí vozidla ze země a fyzické vyjmutí baterie, která může vážit tisíce liber.
"Velmi málo lidí se může nebo by se dokonce mělo o něco takového pokusit," řekl Benoit.
Ale i ti, kteří mají řádný výcvik, mají kvůli jejich konstrukci často potíže s opravou baterií elektrických vozidel nebo elektrokol.Mnoho baterií pro elektrokola je dodáváno v odolných plastových krabicích, které je obtížné, ne-li nemožné, otevřít bez poškození vnitřních součástí.Uvnitř baterie elektrokola nebo jednotlivých bateriových modulů EV jsou články často slepené nebo svařené, takže je obtížné nebo nemožné je jednotlivě vyměnit.Kromě toho, jak zdůrazňuje zpráva Evropské agentury pro životní prostředí z roku 2021, některé baterie EV obsahují software, který by mohl způsobit vypnutí baterie, pokud se objeví známky manipulace.
Výrobci tvrdí, že jejich baterie jsou navrženy tak, aby zlepšily bezpečnost, odolnost a výkon, ale to může být na úkor opravitelnosti, protože mnoho výrobců, kteří pokrývají záruční dobu (obvykle dva roky u velkých značek a značek elektrokol), nabízí výměnu zdarma. nebo se slevou.baterie.Elektromobily vydrží 8 až 10 let nebo 100 000 mil).Zastánci oprav na druhé straně tvrdí, že modulární konstrukce s oboustrannými spojovacími prvky, jako jsou odnímatelné spony nebo lepicí pásky, nemusí nutně ohrozit bezpečnost a že výhody návrhů oprav výrazně převažují nad náklady.
Evropští politici začínají naslouchat obhájcům.V srpnu přijala Evropská unie nové nařízení, jehož cílem je učinit baterie šetrnější k životnímu prostředí.Mimo jiné obsahuje ustanovení, které vyžaduje, aby baterie používané v elektrokolech a jiných „lehkých vozidlech“, jako jsou elektronické skútry, byly servisovány nezávislými odborníky, a to až na úroveň jednotlivých článků.Evropský průmysl elektrokol se důrazně postavil proti pravidlu kvůli obavám o bezpečnost, certifikaci baterií a právní odpovědnost a nyní se potýká s tím, jak vyhovět.
„Stále hledáme, jak můžeme splnit požadavky nových předpisů EU o bateriích a zároveň dodržovat platné bezpečnostní předpisy a naše vysoké standardy kvality,“ řekl Grist výrobce baterií pro elektrokola Bosch.Bosch zaznamenal výzvy, kterým výrobci čelí."Opačný trend je vidět ve Spojených státech," kde "se zavádějí přísnější předpisy a vyšší standardy pro baterie a systémy elektrokol."
Ve skutečnosti Federální komise pro bezpečnost spotřebního zboží nedávno oznámila, že přezkoumává předpisy pro elektrokola a jejich baterie.Přichází poté, co nedávná vlna požárů baterií elektrokol také vyvolala místní politickou akci.Rada města New York nedávno změnila svůj požární zákon, aby zakázala „montáž nebo opravy lithium-iontových baterií“ z použitých baterií z jiných baterií, což opraváři někdy dělají.
Město také nedávno schválilo legislativu, která vyžaduje, aby výrobci elektrických vozidel zajistili, že baterie jejich produktů budou certifikovány podle designového standardu UL 2271, který má zlepšit bezpečnost.Renovované baterie tyto požadavky splňují, řekl Ibrahim Jilani, globální ředitel spotřebitelských technologií pro UL Solutions, nadnárodní společnost, která testuje bezpečnostní certifikační standardy pro širokou škálu průmyslových a spotřebitelských produktů a materiálů.Jeden standard.Gilani však řekl, že opravárenské společnosti budou muset „zachovat design tak, jak byl před opravou“, včetně použití baterií a elektronických součástek stejné značky a modelu.Opravny baterií musí také čtyřikrát ročně podstoupit inspekce UL na místě, což je bude stát více než 5 000 dolarů ročně, řekl Jilani.*
V porovnání s elektrokoly byli zákonodárci v otázce oprav baterií EV poměrně uvolněni.Ve Spojených státech neexistují žádné konkrétní zákony nebo předpisy, které by tento problém řešily.Nová pravidla EU pro baterie také neřeší opravy baterií elektrických vozidel, ale pouze doporučují, aby zákonodárci aktualizovali jednotlivé předpisy pro vozidla, „aby bylo zajištěno, že tyto baterie bude možné vyjmout, vyměnit a demontovat“.
Německá pojišťovací asociace GDV „silně podporuje“ myšlenku, řekl mluvčí Gristovi.V říjnu skupina zveřejnila výsledky studie, která zjistila, že opravy elektrických vozidel stojí o třetinu více než srovnatelná vozidla s benzínovým pohonem, což je výsledek částečně vysvětlitelný vysokými náklady na opravu nebo výměnu baterií.
"Mnoho výrobců automobilů nedovolí opravy baterie, i když je skříň baterie mírně poškozena," řekl mluvčí GDV Grist.Výrobci automobilů se někdy rozhodnou vyměnit baterii, pokud auto mělo nehodu, při které došlo k aktivaci airbagu.Obě praktiky „mohou mít za následek zvýšené náklady na opravy“ a v konečném důsledku vyšší pojistné, uvedla mluvčí.
Nové předpisy o opravitelnosti baterií elektrických vozidel přicházejí v kritické době.Cox Automotive's Helps uvedl, že v designu baterií pro elektromobily existují dva současné trendy: „Baterie se buď velmi snadno udržují, nebo je nebudou moci udržovat vůbec.“
Některé baterie, jako například baterie Volkswagen ID.4, mají moduly ve stylu Lego, které lze snadno vyjmout a vyměnit.Jiné baterie, jako je nová baterie Tesla 4680, neobsahují žádné moduly.Místo toho jsou všechny články slepeny a připojeny k samotnému bateriovému bloku.Helps popisuje tento design jako „neopravitelný“.Pokud je nalezena poškozená baterie, je nutné vyměnit celou baterii.
"Je to stále plně recyklovatelná baterie," řekl Helps."Prostě to nemůžeš opravit."
Tento článek původně publikovala Grist, nezisková mediální organizace zabývající se klimatem, spravedlností a řešeními.
Scientific American je součástí Springer Nature, která vlastní nebo má obchodní vztahy s tisíci vědeckých publikací (mnohé z nich lze nalézt na www.springernature.com/us).Scientific American dodržuje přísnou politiku redakční nezávislosti při podávání zpráv o vědeckých pokrokech našim čtenářům.
Čas odeslání: 26. prosince 2023