La reparació de bateries de cotxes i bicicletes elèctriques estalvia diners i recursos, però els problemes frenen el creixement de la indústria
Rich Benoit rep trucades unes tres vegades al dia dels propietaris d'un vell Tesla Model S la bateria del qual ha començat a fallar a la seva botiga d'automòbils, The Electrified Garage.Les bateries que poden proporcionar centenars de milles d'autonomia de sobte només poden durar 50 milles amb una càrrega.Aquests vehicles sovint no tenen garantia i la substitució de la bateria pot costar més de 15.000 dòlars.
Per a la majoria de productes, la reparació és una opció més econòmica que la substitució.Benoit, que dirigeix un dels pocs tallers independents de reparació de Tesla als EUA, va dir que moltes bateries de Tesla són teòricament reparables.Però a causa del temps i la formació implicats, els problemes de seguretat i la complexitat de la reparació, Benoit diu que la reparació d'una bateria de cotxe a la seva botiga pot costar fins a 10.000 dòlars, més del que la majoria dels consumidors estan disposats a pagar.En canvi, moltes persones opten per vendre o ferralla els seus cotxes vells i després comprar un Tesla nou, va dir.
"[El cotxe] és gairebé com un consumible ara, com un televisor", va dir Benoit.
L'experiència de Benoit apunta a un problema que els primers usuaris de vehicles elèctrics i dispositius de micromobilitat elèctrics com les bicicletes i els patinets electrònics estan començant a enfrontar-se: aquests vehicles contenen bateries grans i cares que es tornen inabastables amb el temps.La remanufacturació d'aquestes bateries pot proporcionar beneficis de sostenibilitat estalviant energia i recursos que, d'altra manera, s'utilitzarien per fer noves bateries.Això és especialment important per als vehicles elèctrics, que contenen bateries molt grans que s'han d'utilitzar durant anys per compensar les emissions de diòxid de carboni generades durant la seva producció.Però molts vehicles elèctrics i bateries de vehicles elèctrics estan dissenyats per ser difícils de reparar, i alguns fabricants descoratllen activament aquesta pràctica, citant problemes de seguretat.Els problemes de disseny, els requisits de seguretat i l'escassetat de peces dificulten que els pocs mecànics independents encarregats de donar servei a les bateries dels vehicles elèctrics o de les bicicletes elèctriques puguin pagar les reparacions.
"Hi ha moltes bateries a les escombraries que es poden renovar", diu Timothée Rouffignac, que dirigeix una petita empresa de reparació de bateries de bicicletes elèctriques anomenada Daurema a Brussel·les, Bèlgica.Però "com que no estan destinats a ser reparats, és difícil trobar un bon preu".
Les bateries d'ions de liti dels telèfons intel·ligents contenen una "cel·la" formada per un ànode de grafit, un càtode metàl·lic i un electròlit líquid que permet que els ions de liti es moguin d'un costat a l'altre, creant un potencial elèctric.Les bateries de les bicicletes elèctriques solen contenir desenes de cèl·lules.Mentrestant, les bateries dels vehicles elèctrics poden contenir entre centenars i milers de cèl·lules individuals, que sovint s'empaqueten en "mòduls" i després es combinen en paquets de bateries.A més de les cèl·lules i mòduls, les bateries dels vehicles elèctrics i de les bicicletes elèctriques solen incloure un sistema de gestió de bateries que supervisa la salut de la bateria i controla les taxes de càrrega i descàrrega.
Totes les bateries d'ions de liti es degraden amb el pas del temps i eventualment caldrà substituir-les.Tanmateix, quan una bateria conté moltes cèl·lules individuals i altres components, de vegades es pot allargar la seva vida útil mitjançant la reparació, un procés que implica identificar i substituir cèl·lules o mòduls danyats, així com reparar altres components defectuosos, com ara un sistema de gestió de bateries defectuós.En alguns casos, només cal substituir un mòdul.La substitució d'aquest mòdul, en lloc de substituir la bateria sencera, redueix la necessitat de metalls com el liti, així com les emissions de carboni associades a la producció d'una bateria de recanvi (o un cotxe nou).Això fa que la renovació de les bateries sigui "ideal per a una economia circular (un sistema que estalvia i reutilitza recursos)", va dir Gavin Harper, investigador que estudia la sostenibilitat de les bateries a la Universitat de Birmingham al Regne Unit.
Tot i que no és necessàriament barat, podeu estalviar diners fent reparar la bateria.Normalment, reparar una bateria de vehicles elèctrics costa aproximadament la meitat del cost d'una bateria nova.Cox Automotive calcula que des que va començar a oferir serveis de reparació de bateries de vehicles elèctrics el 2014, ha estalviat més d'1 gigawatt-hora de bateries, suficients per alimentar uns 17.000 vehicles elèctrics nous d'una eliminació prematura.
"Hi ha moltes raons per les quals la reparació és més rendible que la substitució", va dir Helps a Grist.
Però els experts diuen que les reparacions de les bateries són perilloses i que no s'han de fer a casa ni per primer cop.Si la bateria es fa malbé durant la reparació, pot provocar un curtcircuit, que pot provocar un incendi o una explosió.Si no porteu guants d'alta tensió adequats quan s'intenta reparar, pot provocar una descàrrega elèctrica.Si no saps què estàs fent, "estàs jugant amb el foc", va dir John Matna, propietari del taller de reparació de bicicletes elèctriques Chattanooga Electric Bike Co. Va assenyalar que algunes bateries de bicicletes elèctriques contenen "prou corrent per matar". una persona."
Ajuda dir que el reacondicionament de les bateries requereix almenys formació en alt voltatge, experiència elèctrica, equips de protecció personal i "una comprensió bàsica de l'arquitectura i com funcionen les bateries".Aquells que busquen reparar bateries EV també necessiten equips per aixecar el vehicle del terra i treure físicament la bateria, que pot pesar milers de lliures.
"Molt poques persones poden o fins i tot haurien d'intentar alguna cosa com això", va dir Benoit.
Però fins i tot els que tenen una formació adequada sovint tenen dificultats per reparar les bateries dels vehicles elèctrics o de les bicicletes elèctriques a causa del seu disseny.Moltes bateries de bicicletes elèctriques vénen en caixes de plàstic duradores que són difícils, si no impossibles, d'obrir sense danyar els components interns.Dins d'una bateria d'una bicicleta elèctrica o mòduls de bateries EV individuals, les cèl·lules solen estar enganxades o soldades entre elles, cosa que fa que sigui difícil o impossible de substituir individualment.A més, tal com destaca un informe de 2021 de l'Agència Europea de Medi Ambient, algunes bateries de vehicles elèctrics contenen programari que podria fer que la bateria s'apaga si hi ha indicis de manipulació.
Els fabricants afirmen que les seves bateries estan dissenyades per millorar la seguretat, la durabilitat i el rendiment, però això pot ser a costa de la reparabilitat, ja que molts fabricants que cobreixen el període de garantia (normalment dos anys per a les principals marques i marques de bicicletes elèctriques) ofereixen recanvis gratuïts. o amb descompte.bateries.Els vehicles elèctrics duren entre 8 i 10 anys o 100.000 milles).Els defensors de la reparació, d'altra banda, argumenten que els dissenys modulars amb elements de fixació reversibles, com ara clips extraïbles o cintes adhesives, no comprometen necessàriament la seguretat i que els avantatges dels dissenys de reparació superen amb escreix els costos.
Els polítics europeus comencen a escoltar els defensors.A l'agost, la Unió Europea va adoptar una nova normativa destinada a fer que les bateries siguin més respectuoses amb el medi ambient.Entre altres coses, inclou una disposició que exigeix que les bateries que s'utilitzen en bicicletes elèctriques i altres "vehicles lleugers" com els patinets elèctrics siguin reparades per professionals independents, fins al nivell de cèl·lula individual.La indústria europea de les bicicletes elèctriques s'ha oposat fermament a la norma per preocupacions sobre la seguretat, la certificació de la bateria i la responsabilitat legal, i ara s'està lluitant sobre com complir-la.
"Encara estem mirant com podem complir els requisits de la nova normativa de bateries de la UE tot complint les normatives de seguretat aplicables i els nostres estàndards d'alta qualitat", va dir el fabricant de bateries de bicicletes elèctriques Bosch a Grist.Bosch va assenyalar els reptes als quals s'enfronten els fabricants."La tendència contrària s'està observant als Estats Units", on "s'estan introduint regulacions més estrictes i estàndards més alts per a les bateries i els sistemes de bicicletes elèctriques".
De fet, la Comissió Federal de Seguretat de Productes de Consum va anunciar recentment que està revisant les normatives per a les bicicletes elèctriques i les seves bateries.Es produeix després que una recent onada d'incendis de bateries de bicicletes elèctriques també va provocar una acció política local.L'Ajuntament de Nova York va canviar recentment el seu codi d'incendis per prohibir el "muntatge o reparació de bateries d'ió de liti" de bateries usades d'altres bateries, cosa que de vegades fan els reparadors.
La ciutat també va aprovar recentment una legislació que exigeix als fabricants de vehicles elèctrics que assegurin que les bateries dels seus productes estiguin certificades segons l'estàndard de disseny UL 2271, que pretén millorar la seguretat.Les bateries remanufacturades compleixen aquests requisits, va dir Ibrahim Jilani, director global de tecnologia de consum d'UL Solutions, una empresa multinacional que prova els estàndards de certificació de seguretat per a una àmplia gamma de productes i materials industrials i de consum.Un estàndard.Però Gilani va dir que les empreses de reparació hauran de "mantenir el disseny tal com era abans de la reparació", incloent l'ús de bateries i components electrònics de la mateixa marca i model.Els tallers de reparació de bateries també s'han de sotmetre a inspeccions UL in situ quatre vegades a l'any, cosa que els costarà més de 5.000 dòlars anuals, va dir Jilani.*
En comparació amb les bicicletes elèctriques, els legisladors s'han mostrat relativament relaxats a l'hora de reparar les bateries dels vehicles elèctrics.No hi ha lleis o regulacions específiques als Estats Units que tractin aquest problema.Les noves normes de bateries de la UE tampoc no aborden les reparacions de les bateries dels vehicles elèctrics, sinó que simplement recomanen que els legisladors actualitzin les regulacions individuals dels vehicles "per garantir que aquestes bateries es puguin treure, substituir i desmuntar".
L'associació d'assegurances alemanya GDV "admet fortament" la idea, va dir un portaveu a Grist.A l'octubre, el grup va publicar els resultats d'un estudi que va trobar que els vehicles elèctrics costen un terç més de reparar que els vehicles de gasolina comparables, un resultat que s'explica en part per l'elevat cost de reparar o substituir les bateries.
"Molts fabricants d'automòbils no permetran reparacions de la bateria encara que la caixa de la bateria estigui lleugerament danyada", va dir un portaveu de GDV a Grist.Els fabricants d'automòbils de vegades decideixen substituir la bateria si el cotxe ha patit un accident en què s'ha desplegat l'airbag.Ambdues pràctiques "poden provocar un augment dels costos de reparació" i, en última instància, primes d'assegurança més altes, va dir el portaveu.
La nova normativa sobre la reparabilitat de les bateries dels vehicles elèctrics arriba en un moment crític.Cox Automotive's Helps va dir que hi ha dues tendències simultànies en el disseny de bateries de vehicles elèctrics: "Les bateries seran molt fàcils de mantenir o no les podran mantenir en absolut".
Algunes bateries, com ara les bateries Volkswagen ID.4, tenen mòduls d'estil Lego que són fàcils de treure i substituir.Altres paquets de bateries, com ara el nou paquet de bateries Tesla 4680, no contenen cap mòdul.En canvi, totes les cèl·lules s'enganxen i s'uneixen al paquet de bateries.Helps descriu aquest disseny com a "irreparable".Si es troba una bateria danyada, s'ha de substituir tota la bateria.
"Encara és una bateria completament reciclable", va dir Helps."No pots arreglar-ho".
Aquest article va ser publicat originalment per Grist, una organització de mitjans sense ànim de lucre que cobreix el clima, la justícia i les solucions.
Scientific American forma part de Springer Nature, que té o té relacions comercials amb milers de publicacions científiques (moltes de les quals es poden trobar a www.springernature.com/us).Scientific American manté una política estricta d'independència editorial en informar dels avenços científics als nostres lectors.
Hora de publicació: 26-12-2023