Viðgerðir á rafhlöðum bíla og rafhjóla sparar peninga og fjármagn, en vandamál halda aftur af vexti iðnaðarins
Rich Benoit fær símtöl um það bil þrisvar á dag frá eigendum gamallar Tesla Model S þar sem rafhlaðan er farin að bila í bílabúðinni hans, The Electrified Garage.Rafhlöður sem gætu veitt hundruð kílómetra drægni geta skyndilega aðeins endað 50 kílómetra á hleðslu.Þessum farartækjum fylgir oft ekki ábyrgð og rafhlöðuskipti geta kostað allt að $15.000.
Fyrir flestar vörur eru viðgerðir hagkvæmari kostur en endurnýjun.Benoit, sem rekur eitt af fáum sjálfstæðum Tesla viðgerðarverkstæðum í Bandaríkjunum, sagði að margar Tesla rafhlöður séu fræðilega viðgerðarhæfar.En vegna tímans og þjálfunarinnar, öryggisvandamála og flókinnar viðgerðar, segir Benoit að viðgerð á rafhlöðu bíls í verslun sinni geti kostað allt að $10.000, meira en flestir neytendur eru tilbúnir að borga.Í staðinn kjósa margir að selja eða úrelda gamla bíla sína og kaupa síðan glænýja Tesla, sagði hann.
„[Bíllinn] er næstum eins og neysluvara núna, eins og sjónvarp,“ sagði Benoit.
Reynsla Benoit bendir á vandamál sem snemma notendur rafknúinna farartækja og rafknúinna örhreyfingatækja eins og rafreiðhjóla og rafhjóla eru farnir að glíma við: Þessi farartæki innihalda stórar, dýrar rafhlöður sem verða óviðráðanlegar með tímanum.Endurframleiðsla þessara rafhlöðna getur veitt sjálfbærni ávinningi með því að spara orku og auðlindir sem annars væru notaðar til að búa til nýjar rafhlöður.Þetta er sérstaklega mikilvægt fyrir rafbíla, sem innihalda mjög stórar rafhlöður sem þarf að nota í mörg ár til að vega upp á móti koltvísýringslosun sem myndast við framleiðslu þeirra.En mörg rafknúin farartæki og rafhlöður rafknúinna farartækja eru hönnuð til að vera erfið í viðgerð og sumir framleiðendur draga virkan úr iðkuninni með því að vísa til öryggisvandamála.Hönnunarvandamál, öryggiskröfur og varahlutaskortur gera þeim fáu sjálfstæðu vélvirkjum sem hafa það hlutverk að þjónusta rafhlöður rafbíla eða rafhjóla erfitt fyrir að hafa efni á viðgerðum.
„Það eru fullt af rafhlöðum í ruslinu sem hægt er að endurnýja,“ segir Timothée Rouffignac, sem rekur lítið rafhjólaviðgerðarfyrirtæki sem heitir Daurema í Brussel í Belgíu.En „vegna þess að það er ekki ætlað að gera við þá er erfitt að finna gott verð.“
Lithium-ion rafhlöður í snjallsímum innihalda „frumu“ sem samanstendur af grafítskauti, málmbakskauti og fljótandi raflausn sem gerir litíumjónum kleift að færa sig frá einni hlið til hinnar, sem skapar rafgetu.Rafhlöður fyrir rafhjól innihalda venjulega tugi frumna.Á sama tíma geta rafhlöður rafknúinna ökutækja innihaldið hundruð til þúsunda einstakra frumna, sem oft er pakkað í „einingar“ og síðan sameinaðar í rafhlöðupakka.Til viðbótar við frumurnar og einingarnar innihalda rafhlöður fyrir rafbíla og rafreiðhjól oft rafhlöðustjórnunarkerfi sem fylgist með heilsu rafhlöðunnar og stjórnar hleðslu- og afhleðsluhraða.
Allar litíumjónarafhlöður brotna niður með tímanum og þarf að skipta um þær á endanum.Hins vegar, þegar rafhlaða inniheldur margar einstakar frumur og aðra íhluti, getur líf hennar stundum verið framlengt með viðgerð, ferli sem felur í sér að bera kennsl á og skipta um skemmdar frumur eða einingar, auk þess að gera við aðra gallaða íhluti, eins og gallað rafhlöðustjórnunarkerfi.Í sumum tilfellum þarf aðeins að skipta um eina einingu.Að skipta um þessa einingu, frekar en að skipta um alla rafhlöðuna, dregur úr þörfinni fyrir málma eins og litíum, sem og kolefnislosun sem tengist framleiðslu á rafhlöðu (eða nýjum bíl).Þetta gerir endurnýjun rafhlöðu „tilvalin fyrir hringlaga hagkerfi (kerfi sem sparar og endurnýtir auðlindir),“ sagði Gavin Harper, vísindamaður sem rannsakar sjálfbærni rafhlöðu við háskólann í Birmingham í Bretlandi.
Þó að það sé ekki endilega ódýrt geturðu sparað peninga með því að láta gera við rafhlöðuna þína.Venjulega kostar viðgerð á rafhlöðu rafhlöðu um helmingi kostnaðar við nýja rafhlöðu.Cox Automotive áætlar að síðan það byrjaði að bjóða upp á rafhlöðuviðgerðir á rafbílum árið 2014 hafi það sparað meira en 1 gígavattstund af rafhlöðum, nóg til að knýja um 17.000 ný rafbíla frá ótímabærri förgun.
„Það eru margar ástæður fyrir því að viðgerð er hagkvæmari en skipti,“ sagði Helps við Grist.
En sérfræðingar segja að viðgerðir á rafhlöðum séu hættulegar og ættu ekki að fara fram heima eða af þeim sem byrja á því.Ef rafhlaðan skemmist við viðgerð getur það valdið skammhlaupi sem getur valdið eldi eða sprengingu.Ef þú notar ekki viðeigandi háspennuhanska þegar reynt er að gera við það getur það valdið raflosti.Ef þú veist ekki hvað þú ert að gera, „ertu að leika þér að eldi,“ sagði John Matna, eigandi rafhjólaviðgerðarverkstæðsins Chattanooga Electric Bike Co. manneskja."
Það hjálpar að segja að endurnýjun rafhlöðu krefst að minnsta kosti háspennuþjálfunar, rafmagnsreynslu, persónuhlífar og „grunnskilning á arkitektúrnum og hvernig rafhlöður virka“.Þeir sem vilja gera við rafgeyma rafgeyma þurfa einnig búnað til að lyfta ökutækinu af jörðu og fjarlægja rafhlöðuna líkamlega, sem getur vegið þúsundir punda.
„Mjög fáir geta eða ættu jafnvel að reyna eitthvað eins og þetta,“ sagði Benoit.
En jafnvel þeir sem eru með rétta þjálfun eiga oft í erfiðleikum með að gera við rafhlöður rafbíla eða rafreiðhjóla vegna hönnunar þeirra.Margar rafhjóla rafhlöður koma í endingargóðum plastkössum sem erfitt er, ef ekki ómögulegt, að opna án þess að skemma innri hluti.Inni í rafhjóla rafhlöðu eða einstökum rafhlöðueiningum fyrir rafgeyma eru frumurnar oft límdar eða soðnar saman, sem gerir þeim erfitt eða ómögulegt að skipta út hver fyrir sig.Að auki, eins og skýrsla frá Umhverfisstofnun Evrópu dregur fram árið 2021, innihalda sumar rafhlöður rafgeyma hugbúnað sem gæti valdið því að rafhlaðan slekkur á sér ef merki eru um að átt sé við.
Framleiðendur halda því fram að rafhlöður þeirra séu hannaðar til að bæta öryggi, endingu og afköst, en það getur komið á kostnað viðgerðarhæfni, þar sem margir framleiðendur sem standa undir ábyrgðartímanum (venjulega tvö ár fyrir helstu vörumerki og rafhjólamerki) bjóða upp á endurgjaldslaust skipti. eða með afslætti.rafhlöður.Rafbílar endast í 8 til 10 ár eða 100.000 mílur).Talsmenn viðgerða halda því hins vegar fram að einingahönnun með afturkræfum festingum eins og færanlegum klemmum eða límböndum þurfi ekki endilega að skerða öryggi og að ávinningurinn af viðgerðarhönnun sé mun meiri en kostnaðurinn.
Evrópskir stjórnmálamenn eru farnir að hlusta á talsmenn.Í ágúst samþykkti Evrópusambandið nýja reglugerð sem miðar að því að gera rafhlöður umhverfisvænni.Þar er meðal annars að finna ákvæði sem krefst þess að rafhlöður sem notaðar eru í rafreiðhjól og önnur „létt farartæki“ eins og rafhlaupahjól séu þjónustað af óháðum sérfræðingum, allt niður á einstaka klefastig.Evrópski rafhjólaiðnaðurinn hefur mótmælt reglunni harðlega vegna áhyggjuefna um öryggi, rafhlöðuvottun og lagalega ábyrgð og er nú að glíma við hvernig eigi að fara að því.
"Við erum enn að skoða hvernig við getum uppfyllt kröfur nýju rafhlöðureglugerða ESB á sama tíma og við fylgjum viðeigandi öryggisreglum og háum gæðastöðlum okkar," sagði Bosch, rafhjólaframleiðandi, við Grist.Bosch benti á þær áskoranir sem framleiðendur standa frammi fyrir.„Hin gagnstæða þróun er að sjást í Bandaríkjunum,“ þar sem „strangri reglugerðir og hærri staðlar eru kynntar fyrir rafhjóla rafhlöður og kerfi.
Reyndar tilkynnti Federal Consumer Product Safety Commission nýlega að það væri að endurskoða reglugerðir fyrir rafreiðhjól og rafhlöður þeirra.Það kemur í kjölfar nýlegrar eldsvoða af rafhlöðueldum á rafreiðhjólum sem hvatti einnig staðbundnar stefnuaðgerðir.Borgarráð New York breytti nýlega brunakóða sínum til að banna „samsetningu eða viðgerð á litíumjónarafhlöðum“ úr notuðum rafhlöðum úr öðrum rafhlöðum, sem viðgerðarmenn gera stundum.
Borgin samþykkti einnig nýlega lög sem krefjast þess að framleiðendur rafknúinna ökutækja tryggi að rafhlöður vara sinna séu vottaðar samkvæmt UL 2271 hönnunarstaðlinum, sem er ætlað að bæta öryggi.Endurframleiddar rafhlöður uppfylla þessar kröfur, sagði Ibrahim Jilani, alþjóðlegur forstöðumaður neytendatækni fyrir UL Solutions, fjölþjóðlegt fyrirtæki sem prófar öryggisvottunarstaðla fyrir fjölbreytt úrval af iðnaðar- og neytendavörum og efnum.Einn staðall.En Gilani sagði að viðgerðarfyrirtæki yrðu að „halda hönnuninni eins og hún var fyrir viðgerðina,“ þar á meðal að nota rafhlöður og rafeindaíhluti af sömu tegund og gerð.Rafhlöðuviðgerðarverkstæði verða einnig að gangast undir UL skoðanir á staðnum fjórum sinnum á ári, sem mun kosta þau meira en $ 5.000 á ári, sagði Jilani.*
Í samanburði við rafmagnshjól hafa löggjafarmenn verið tiltölulega slakir á því að gera við rafgeyma rafgeyma.Það eru engin sérstök lög eða reglugerðir í Bandaríkjunum sem taka á þessu máli.Nýju rafhlöðureglur ESB fjalla heldur ekki um viðgerðir á rafhlöðum rafgeyma, heldur mælum þeir einfaldlega með því að löggjafi uppfærir einstakar reglur um ökutæki „til að tryggja að hægt sé að fjarlægja þessar rafhlöður, skipta um þær og taka þær í sundur.
Þýska tryggingafélagið GDV „styður eindregið“ hugmyndina, sagði talsmaður Grist.Í október birti hópurinn niðurstöður rannsóknar sem leiddi í ljós að rafbílar kosta þriðjungi meira í viðgerð en sambærileg bensínknúin farartæki, niðurstaðan skýrist að hluta til af miklum kostnaði við að gera við eða skipta um rafhlöður.
„Margir bílaframleiðendur munu ekki leyfa viðgerðir á rafhlöðum jafnvel þótt rafhlöðuboxið sé lítið skemmt,“ sagði talsmaður GDV við Grist.Bílaframleiðendur ákveða stundum að skipta um rafhlöðu ef bíllinn hefur lent í slysi þar sem loftpúðinn virkaði.Bæði vinnubrögðin „geta leitt til aukins viðgerðarkostnaðar“ og að lokum hærri tryggingariðgjalda, sagði talsmaðurinn.
Nýjar reglur um viðgerðarhæfni rafgeyma fyrir rafbíla koma á ögurstundu.Cox Automotive's Helps sagði að það eru tvær samtímis þróun í rafhlöðuhönnun rafgeyma: „Rafhlöður verða annað hvort mjög auðvelt að viðhalda eða þær munu alls ekki geta viðhaldið þeim.
Sumar rafhlöður, eins og Volkswagen ID.4 rafhlöðurnar, eru með einingum í Lego-stíl sem auðvelt er að fjarlægja og skipta um.Aðrir rafhlöðupakkar, eins og nýja Tesla 4680 rafhlöðupakkinn, innihalda alls engar einingar.Þess í stað eru allar frumurnar límdar saman og festar við rafhlöðupakkann sjálfan.Helps lýsir þessari hönnun sem „óbætanlegri“.Ef skemmd rafhlöðupakka finnst verður að skipta um alla rafhlöðuna.
„Þetta er samt algjörlega endurvinnanleg rafhlaða,“ sagði Helps."Þú getur bara ekki lagað það."
Þessi grein var upphaflega birt af Grist, fjölmiðlasamtökum sem ekki eru rekin í hagnaðarskyni sem fjalla um loftslag, réttlæti og lausnir.
Scientific American er hluti af Springer Nature, sem á eða hefur viðskiptatengsl við þúsundir vísindarita (sem margar þeirra má finna á www.springnature.com/us).Scientific American viðheldur ströngri stefnu um ritstjórnarlegt sjálfstæði við að tilkynna lesendum okkar um vísindaframfarir.
Birtingartími: 26. desember 2023