Autojen ja sähköpyörien akkujen korjaaminen säästää rahaa ja resursseja, mutta ongelmat hidastavat teollisuuden kasvua
Rich Benoit saa puheluita noin kolme kertaa päivässä vanhan Tesla Model S:n omistajilta, joiden akku on alkanut pettää hänen autoliikkeessään, The Electrified Garagessa.Akut, jotka voivat tarjota satojen kilometrien kantaman yhtäkkiä, voivat kestää vain 50 mailia latauksella.Näillä ajoneuvoilla ei useinkaan ole takuuta, ja akun vaihto voi maksaa yli 15 000 dollaria.
Useimmille tuotteille korjaaminen on edullisempi vaihtoehto kuin vaihtaminen.Benoit, joka johtaa yhtä harvoista itsenäisistä Tesla-korjaamoista Yhdysvalloissa, sanoi, että monet Teslan akut ovat teoriassa korjattavissa.Mutta koska aikaa ja koulutusta, turvallisuusnäkökohtia ja korjauksen monimutkaisuutta, Benoit sanoo, että auton akun korjaaminen hänen liikkeessään voi maksaa jopa 10 000 dollaria, enemmän kuin useimmat kuluttajat ovat valmiita maksamaan.Sen sijaan monet ihmiset päättävät myydä tai romuttaa vanhat autonsa ja ostaa sitten upouuden Teslan, hän sanoi.
"[Auto] on nyt melkein kuin kulutustavara, kuten televisio", Benoit sanoi.
Benoitin kokemus viittaa ongelmaan, johon sähköajoneuvojen ja sähköisten mikromobiililaitteiden, kuten sähköpyörien ja sähköskootterien, varhaiset omaksujat alkavat kohdata: Nämä ajoneuvot sisältävät suuria, kalliita akkuja, joista tulee ajan myötä kohtuuttomia.Näiden akkujen uudelleenvalmistus voi tarjota kestävyysetuja säästämällä energiaa ja resursseja, jotka muuten käytettäisiin uusien akkujen valmistukseen.Tämä on erityisen tärkeää sähköajoneuvoissa, joissa on erittäin suuria akkuja, joita on käytettävä vuosia kompensoidakseen niiden valmistuksessa syntyviä hiilidioksidipäästöjä.Mutta monet sähköajoneuvot ja sähköajoneuvojen akut on suunniteltu vaikeasti korjattaviksi, ja jotkut valmistajat vastustavat aktiivisesti käytäntöä turvallisuussyihin vedoten.Suunnitteluongelmat, turvallisuusvaatimukset ja varaosapula vaikeuttavat muutamien itsenäisten mekaanikkojen, joiden tehtävänä on huoltaa sähköajoneuvojen tai sähköpyörien akkuja, varaa korjauksiin.
"Roskakorissa on paljon akkuja, jotka voidaan kunnostaa", sanoo Timothée Rouffignac, joka johtaa pientä sähköpyörien akkujen korjausyritystä nimeltä Daurema Brysselissä, Belgiassa.Mutta "koska niitä ei ole tarkoitettu korjattavaksi, on vaikea löytää hyvää hintaa."
Älypuhelimien litiumioniakut sisältävät "kennon", joka koostuu grafiittianodista, metallikatodista ja nestemäisestä elektrolyytistä, joka mahdollistaa litiumionien liikkumisen puolelta toiselle luoden sähköpotentiaalin.Sähköpyörän akut sisältävät tyypillisesti kymmeniä kennoja.Samaan aikaan sähköajoneuvojen akut voivat sisältää satoja tai tuhansia yksittäisiä kennoja, jotka usein pakataan "moduuleiksi" ja yhdistetään sitten akkupakkauksiksi.Kennojen ja moduulien lisäksi sähköajoneuvojen ja sähköpyörien akut sisältävät usein akun hallintajärjestelmän, joka valvoo akun kuntoa ja ohjaa lataus- ja purkunopeutta.
Kaikki litiumioniakut heikkenevät ajan myötä ja ne on lopulta vaihdettava.Kuitenkin, kun akussa on useita yksittäisiä kennoja ja muita komponentteja, sen käyttöikää voidaan joskus pidentää korjaamalla, mikä tarkoittaa vaurioituneiden kennojen tai moduulien tunnistamista ja vaihtamista sekä muiden viallisten komponenttien, kuten viallisen akunhallintajärjestelmän, korjaamista.Joissakin tapauksissa vain yksi moduuli on vaihdettava.Tämän moduulin vaihtaminen koko akun vaihtamisen sijaan vähentää metallien, kuten litiumin, tarvetta sekä vaihtoakun (tai uuden auton) valmistukseen liittyviä hiilipäästöjä.Tämä tekee akkujen kunnostuksesta "ihanteellisen kiertotaloudelle (järjestelmä, joka säästää ja käyttää resursseja uudelleen)," sanoi Gavin Harper, tutkija, joka tutkii akkujen kestävyyttä Birminghamin yliopistossa Isossa-Britanniassa.
Vaikka se ei välttämättä ole halpaa, voit säästää rahaa korjaamalla akun.Sähköauton akun korjaaminen maksaa yleensä noin puolet uuden akun hinnasta.Cox Automotive arvioi, että sen jälkeen, kun se aloitti sähköautojen akkujen korjauspalveluiden tarjoamisen vuonna 2014, se on säästänyt yli 1 gigawattitunti akkuja, mikä riittää antamaan virtaa noin 17 000 uudelle sähköautolle ennenaikaisesta hävittämisestä.
"On monia syitä, miksi korjaaminen on kustannustehokkaampaa kuin vaihtaminen", Helps kertoi Gristille.
Mutta asiantuntijat sanovat, että akun korjaukset ovat vaarallisia, eikä niitä tule tehdä kotona tai ensikertalaisten toimesta.Jos akku vaurioituu korjauksen aikana, se voi aiheuttaa oikosulun, joka voi aiheuttaa tulipalon tai räjähdyksen.Asianmukaisten suurjännitekäsineiden käyttämättä jättäminen korjausta yritettäessä voi aiheuttaa sähköiskun.Jos et tiedä mitä olet tekemässä, "leikit tulella", sanoi John Matna, sähköpyöräkorjaamon Chattanooga Electric Bike Co:n omistaja. Hän huomautti, että jotkin sähköpyörän akut sisältävät "riittävästi virtaa tappaakseen henkilö."
Se auttaa sanomaan, että akun kunnostaminen vaatii vähintään korkeajännitteistä koulutusta, sähkökokemusta, henkilökohtaisia suojavarusteita ja "perustietoa arkkitehtuurista ja akkujen toiminnasta".Sähköajoneuvojen akkuja korjaavat tarvitsevat myös laitteet ajoneuvon nostamiseen maasta ja akun fyysiseen poistamiseen, joka voi painaa tuhansia kiloja.
"Hyvin harvat ihmiset voivat tai niiden pitäisi edes yrittää jotain tällaista", Benoit sanoi.
Mutta jopa asianmukaisen koulutuksen saaneilla on usein vaikeuksia korjata sähköajoneuvojen tai sähköpyörien akkuja niiden suunnittelun vuoksi.Monet sähköpyörän akut toimitetaan kestävissä muovilaatikoissa, joita on vaikea, ellei mahdoton, avata vahingoittamatta sisäisiä osia.Sähköpyörän akun tai yksittäisten sähköajoneuvojen akkumoduulien sisällä kennot on usein liimattu tai hitsattu yhteen, mikä tekee niistä vaikeaa tai mahdotonta vaihtaa yksitellen.Lisäksi, kuten Euroopan ympäristökeskuksen vuoden 2021 raportissa korostetaan, jotkut sähköajoneuvojen akut sisältävät ohjelmistoja, jotka voivat saada akun sammumaan, jos siinä on merkkejä peukaloitumisesta.
Valmistajat väittävät, että heidän akkunsa on suunniteltu parantamaan turvallisuutta, kestävyyttä ja suorituskykyä, mutta tämä voi tapahtua korjattavuuden kustannuksella, koska monet valmistajat, jotka kattavat takuun (yleensä kaksi vuotta suurimpien merkkien ja sähköpyörämerkkien osalta) tarjoavat vaihtoja ilmaiseksi. tai alennuksella.paristot.Sähköajoneuvot kestävät 8-10 vuotta tai 100 000 mailia).Korjauksen kannattajat toisaalta väittävät, että modulaariset rakenteet, joissa on käännettävät kiinnikkeet, kuten irrotettavat pidikkeet tai teipit, eivät välttämättä vaaranna turvallisuutta ja että korjaussuunnittelun hyödyt ovat huomattavasti kustannuksia suuremmat.
Eurooppalaiset poliitikot ovat alkaneet kuunnella puolestapuhujia.Elokuussa Euroopan unioni hyväksyi uuden asetuksen, jonka tavoitteena on tehdä paristoista ympäristöystävällisempiä.Se sisältää muun muassa säännöksen, jonka mukaan sähköpyörissä ja muissa "kevyissä ajoneuvoissa", kuten sähköskoottereissa, käytettävät akut on huollettava riippumattomien ammattilaisten toimesta yksittäisten solujen tasolle asti.Euroopan sähköpyöräteollisuus on vastustanut jyrkästi sääntöä turvallisuudesta, akkujen sertifioinnista ja oikeudellisesta vastuusta huolestuneiden huolenaiheiden vuoksi, ja se kamppailee nyt sen kanssa, kuinka noudattaa sitä.
"Katsomme edelleen, kuinka voimme täyttää EU:n uusien akkumääräysten vaatimukset samalla kun noudatamme soveltuvia turvallisuusmääräyksiä ja korkeita laatustandardejamme", sähköpyöräakkujen valmistaja Bosch kertoi Gristille.Bosch pani merkille valmistajien kohtaamat haasteet."Yhdysvalloissa on nähtävissä päinvastainen suuntaus", jossa "sähköpyörien akuille ja järjestelmille otetaan käyttöön tiukempia määräyksiä ja korkeampia standardeja."
Itse asiassa Federal Consumer Product Safety Commission ilmoitti äskettäin tarkistavansa sähköpyöriä ja niiden akkuja koskevia määräyksiä.Se tulee sen jälkeen, kun äskettäiset sähköpyörän akkupalot saivat myös paikallisia toimia.New Yorkin kaupunginvaltuusto muutti äskettäin palolainsäädäntöään kieltääkseen "litiumioniakkujen kokoamisen tai korjaamisen" muiden akkujen käytetyistä akuista, mitä korjaajat joskus tekevät.
Kaupunki hyväksyi äskettäin myös lain, joka vaatii sähköajoneuvojen valmistajia varmistamaan, että heidän tuotteidensa akut on sertifioitu UL 2271 -suunnittelustandardin mukaisesti, mikä on tarkoitettu turvallisuuden parantamiseen.Kunnostetut akut täyttävät nämä vaatimukset, sanoi Ibrahim Jilani, kuluttajateknologian johtaja UL Solutionsille, monikansalliselle yritykselle, joka testaa useiden teollisuus- ja kuluttajatuotteiden ja materiaalien turvallisuussertifiointistandardeja.Yksi standardi.Mutta Gilani sanoi, että korjausyritysten on "säilytettävä suunnittelu sellaisena kuin se oli ennen korjausta", mukaan lukien akkujen ja elektronisten komponenttien käyttäminen, jotka ovat samaa merkkiä ja mallia.Akkukorjaamojen on myös suoritettava paikan päällä UL-tarkastukset neljä kertaa vuodessa, mikä maksaa niille yli 5 000 dollaria vuodessa, Jilani sanoi.*
Sähköpyöriin verrattuna lainsäätäjät ovat olleet suhteellisen rennosti sähköautojen akkujen korjaamisessa.Yhdysvalloissa ei ole erityisiä lakeja tai määräyksiä, jotka käsittelevät tätä ongelmaa.EU:n uudet akkusäännöt eivät myöskään koske sähköajoneuvojen akkujen korjauksia, vaan suosittelevat vain, että lainsäätäjät päivittävät yksittäisiä ajoneuvomääräyksiä "varmistaakseen, että nämä akut voidaan poistaa, vaihtaa ja purkaa".
Saksan vakuutusliitto GDV "tukee vahvasti" ajatusta, tiedottaja kertoi Gristille.Lokakuussa ryhmä julkaisi tulokset tutkimuksesta, jossa todettiin, että sähköautojen korjaus maksaa kolmanneksen enemmän kuin vastaavien bensiinikäyttöisten ajoneuvojen, mikä selittyy osittain korkeilla korjaus- tai akkujen vaihtokustannuksilla.
"Monet autonvalmistajat eivät salli akun korjauksia, vaikka akkukotelo olisi hieman vaurioitunut", GDV:n tiedottaja kertoi Gristille.Autonvalmistajat päättävät joskus vaihtaa akun, jos auto on joutunut onnettomuuteen, jossa turvatyyny on lauennut.Molemmat käytännöt "voivat johtaa kasvaneisiin korjauskustannuksiin" ja lopulta korkeampiin vakuutusmaksuihin, tiedottaja sanoi.
Uudet sähköajoneuvojen akkujen korjattavuutta koskevat määräykset tulevat kriittiseen aikaan.Cox Automotive's Helps sanoi, että sähköautojen akkujen suunnittelussa on kaksi samanaikaista trendiä: "Akuista tulee joko erittäin helppo huoltaa tai ne eivät pysty ylläpitämään niitä ollenkaan."
Joissakin akuissa, kuten Volkswagen ID.4 -akuissa, on Lego-tyyliset moduulit, jotka on helppo irrottaa ja vaihtaa.Muut akut, kuten uusi Tesla 4680 -akku, eivät sisällä lainkaan moduuleja.Sen sijaan kaikki kennot liimataan yhteen ja kiinnitetään itse akkuun.Helps kuvailee tätä mallia "korjaamattomaksi".Jos vaurioitunut akku löytyy, koko akku on vaihdettava.
"Se on edelleen täysin kierrätettävä akku", Helps sanoi."Et vain voi korjata sitä."
Tämän artikkelin julkaisi alun perin Grist, voittoa tavoittelematon mediajärjestö, joka käsittelee ilmastoa, oikeutta ja ratkaisuja.
Scientific American on osa Springer Naturea, joka omistaa tai jolla on kaupallisia suhteita tuhansien tieteellisten julkaisujen kanssa (joista monet löytyvät osoitteesta www.springernature.com/us).Scientific American noudattaa tiukkaa toimituksellisen riippumattomuuden politiikkaa raportoidessaan lukijoillemme tieteellisiä edistysaskeleita.
Postitusaika: 26.12.2023