Машин болон электрон дугуйн батерейг засах нь мөнгө, нөөцийг хэмнэдэг ч асуудал нь салбарын өсөлтийг саатуулж байна
Баян Бенуа "Цахилгаан гараж" авто дэлгүүрт батерей нь доголдож эхэлсэн хуучин Tesla Model S машины эздээс өдөрт гурван удаа дуудлага авдаг.Гэнэт хэдэн зуун миль зайг хангаж чадах батерейнууд цэнэглэлтээр ердөө 50 миль л үргэлжилнэ.Эдгээр машинууд нь ихэвчлэн баталгаатай байдаггүй бөгөөд батерейг солих нь 15,000 доллараас дээш үнэтэй байдаг.
Ихэнх бүтээгдэхүүний хувьд засвар нь солихоос илүү хэмнэлттэй сонголт юм.АНУ дахь бие даасан Тесла засварын газруудын нэгийг ажиллуулдаг Бенуа Теслагийн олон батерейг онолын хувьд засах боломжтой гэж хэлсэн.Гэхдээ цаг хугацаа, сургалт, аюулгүй байдлын асуудал, засварын нарийн төвөгтэй байдлаас шалтгаалан Бенуа өөрийн дэлгүүрт машины батерейг засах нь ихэнх хэрэглэгчдийн төлөхөд бэлэн байгаа 10,000 доллараас илүү үнэтэй байдаг гэжээ.Үүний оронд олон хүн хуучин машинаа зарж, устгаж, дараа нь цоо шинэ Tesla худалдаж авахыг сонгодог гэж тэр хэлэв.
"[Машин] одоо бараг хэрэглээний зүйл, зурагт шиг болсон" гэж Бенуа хэлэв.
Бенуагийн туршлагаас харахад цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, электрон дугуй, скутер зэрэг цахилгаан бичил хөдөлгөөнт төхөөрөмжүүдийг анх нэвтрүүлж буй хүмүүст тулгарч буй бэрхшээлийг харуулж байна: Эдгээр тээврийн хэрэгсэлд том, үнэтэй батерейнууд агуулагдаж, цаг хугацаа өнгөрөх тусам үнэд хүрэх боломжгүй болдог.Эдгээр батерейг дахин үйлдвэрлэх нь шинэ батерей үйлдвэрлэхэд ашиглах эрчим хүч, нөөцийг хэмнэх замаар тогтвортой байдлын үр өгөөжийг өгөх болно.Энэ нь маш том батарей агуулсан цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд онцгой ач холбогдолтой бөгөөд тэдгээрийг үйлдвэрлэх явцад үүссэн нүүрстөрөгчийн давхар ислийн ялгарлыг нөхөхийн тулд олон жилийн турш ашиглах ёстой.Гэхдээ олон цахилгаан тээврийн хэрэгсэл болон цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батарейг засварлахад хэцүү байхаар бүтээгдсэн байдаг бөгөөд зарим үйлдвэрлэгчид аюулгүй байдлын үүднээс энэхүү практикийг идэвхтэй хориглодог.Загварын асуудал, аюулгүй байдлын шаардлага, эд ангиудын хомсдол нь цахилгаан тээврийн хэрэгсэл эсвэл электрон дугуйн батерейнд засвар үйлчилгээ хийх үүрэгтэй бие даасан цөөн хэдэн механикчдад засвар хийхэд хэцүү болгодог.
Бельгийн Брюссель хотод байдаг Даурема хэмээх цахим дугуйны зай засварын жижиг компанийг ажиллуулдаг Тимоти Руффиньяк "Хогийн саванд шинэчлэгдэж болох олон батерейнууд байгаа" гэж хэлэв.Гэхдээ "тэдгээрийг засварлах зориулалттай биш учраас сайн үнэ олоход хэцүү байдаг."
Ухаалаг гар утасны лити-ион батерейнууд нь графит анод, металл катод, шингэн электролитээс бүрдэх "эс"-ийг агуулдаг бөгөөд литийн ионуудыг нэг талаас нөгөө тал руу шилжүүлж, цахилгаан потенциал үүсгэдэг.Цахилгаан унадаг дугуйн батерей нь ихэвчлэн хэдэн арван эсийг агуулдаг.Үүний зэрэгцээ, цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерей нь хэдэн зуугаас хэдэн мянган бие даасан эсийг агуулж чаддаг бөгөөд тэдгээрийг ихэвчлэн "модуль" болгон савлаж, дараа нь батерейны багц болгон нэгтгэдэг.Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, дугуйн батерейнууд нь үүр, модулиудаас гадна батерейны эрүүл мэндийг хянаж, цэнэглэх, цэнэглэх хурдыг хянадаг батерейны удирдлагын системийг агуулдаг.
Бүх лити-ион батерейнууд цаг хугацааны явцад муудаж, эцэст нь солих шаардлагатай болно.Гэсэн хэдий ч, зай нь олон бие даасан эсүүд болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулсан тохиолдолд түүний ашиглалтын хугацааг заримдаа засварлах замаар сунгаж болох бөгөөд энэ нь гэмтсэн эсүүд эсвэл модулиудыг таних, солих, түүнчлэн батерейны удирдлагын систем зэрэг гэмтэлтэй бусад эд ангиудыг засах үйл явц юм.Зарим тохиолдолд зөвхөн нэг модулийг солих шаардлагатай.Батерейг бүхэлд нь солихын оронд энэ модулийг солих нь литий зэрэг металлын хэрэгцээг багасгахаас гадна солих зай (эсвэл шинэ машин) үйлдвэрлэхтэй холбоотой нүүрстөрөгчийн ялгаруулалтыг бууруулдаг.Их Британийн Бирмингемийн их сургуулийн батерейны тогтвортой байдлыг судалдаг судлаач Гэвин Харпер энэ нь батерейны шинэчлэлийг "эргэлдсэн эдийн засагт (нөөцийг хэмнэж, дахин ашигладаг систем) хамгийн тохиромжтой" болгож байна.
Заавал хямдхан биш ч та зайгаа засуулснаар мөнгөө хэмнэж болно.Ер нь EV батерейг засах нь шинэ батерейны зардлын тал орчим үнэтэй байдаг.Cox Automotive компани 2014 онд цахилгаан автомашины батерейг засварлах үйлчилгээг санал болгож эхэлснээс хойш 1 гигаватт-цаг гаруй батерейг хэмнэж, 17,000 орчим шинэ цахилгаан машиныг хугацаанаас нь өмнө устгалд оруулахад хангалттай гэж тооцоолж байна.
"Засвар нь солихоос илүү хэмнэлттэй байдаг олон шалтгаан бий" гэж Хэлс Грист хэлэв.
Гэвч мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар батерейны засвар нь аюултай тул гэртээ эсвэл анх удаа хийж байгаа хүмүүс үүнийг хийх ёсгүй.Засварын явцад батерейг гэмтээсэн бол богино холболт үүсгэж, гал түймэр, дэлбэрэлт үүсгэж болзошгүй.Засвар хийхдээ зохих өндөр хүчдэлийн бээлий өмсөхгүй байх нь цахилгаан цочролд хүргэж болзошгүй.Хэрэв та юу хийж байгаагаа мэдэхгүй байгаа бол "чи галаар тоглож байна" гэж "Chattanooga Electric Bike Co" цахим дугуй засварын газрын эзэн Жон Матна хэлэв. Зарим цахилгаан унадаг дугуйн батерейнд "хүнийг хөнөөх хангалттай гүйдэл байдаг" гэж хэлсэн. хүн."
Батерейг сэргээхэд хамгийн багадаа өндөр хүчдэлийн сургалт, цахилгааны туршлага, хувийн хамгаалалтын хэрэгсэл, "архитектур, батерей хэрхэн ажилладаг талаар анхан шатны ойлголттой байх" шаардлагатай гэдгийг хэлэхэд тусална.EV батерейг засварлах гэж байгаа хүмүүст мөн машиныг газраас өргөж, хэдэн мянган фунт жинтэй зайг биетээр нь салгах төхөөрөмж хэрэгтэй.
"Маш цөөхөн хүн ийм оролдлого хийх боломжтой эсвэл хийх ёстой" гэж Бенуа хэлэв.
Гэхдээ зохих бэлтгэлтэй хүмүүс ч гэсэн загвараасаа болж цахилгаан тээврийн хэрэгсэл эсвэл электрон дугуйны батерейг засахад бэрхшээлтэй тулгардаг.Олон тооны цахим дугуйн батерейнууд нь удаан эдэлгээтэй хуванцар хайрцагт байдаг бөгөөд дотоод эд ангиудыг гэмтээхгүйгээр нээх боломжгүй юм.Цахим дугуйн батерей эсвэл тусдаа EV батерейны модулиудын дотор эсүүд нь ихэвчлэн наасан эсвэл гагнагдсан байдаг тул тэдгээрийг тусад нь солиход хэцүү эсвэл боломжгүй болгодог.Нэмж дурдахад, Европын Байгаль орчны агентлагийн 2021 оны тайланд онцлон тэмдэглэснээр, зарим EV-ийн батарей нь эвдэрсэн шинж тэмдэг илэрвэл зайг унтардаг программ хангамж агуулдаг.
Үйлдвэрлэгчид өөрсдийн батерейнууд нь аюулгүй байдал, бат бөх чанар, гүйцэтгэлийг сайжруулахад зориулагдсан гэж мэдэгддэг боловч баталгаат хугацааг хамардаг олон үйлдвэрлэгчид (ихэвчлэн томоохон брэндүүд болон цахим дугуйнуудын хувьд хоёр жил) үнэ төлбөргүй солихыг санал болгодог тул энэ нь засварын зардалд хүргэж болзошгүй юм. эсвэл хөнгөлөлттэй үнээр.батерейнууд.Цахилгаан машин нь 8-10 жил буюу 100,000 миль).Нөгөө талаас засварын өмгөөлөгчид зөөврийн хавчаар эсвэл наалдамхай тууз гэх мэт урвуу бэхэлгээтэй модульчлагдсан загвар нь аюулгүй байдлыг алдагдуулдаггүй бөгөөд засварын дизайны ашиг тус нь зардлаас хамаагүй их байдаг гэж үздэг.
Европын улстөрчид өмгөөлөгчдийн үгийг сонсож эхэлж байна.8-р сард Европын холбоо батерейг байгаль орчинд ээлтэй болгоход чиглэсэн шинэ журмыг баталсан.Бусад зүйлсийн дотор цахим дугуй болон бусад "хөнгөн тээврийн хэрэгсэл"-д ашигладаг батерейг, тухайлбал, цахим скутерт бие даасан мэргэжлийн хүмүүсээр үйлчлүүлэхийг шаардсан заалтыг багтаасан болно.Европын цахим дугуйн салбар нь аюулгүй байдал, батерейны гэрчилгээ, хуулийн хариуцлагатай холбоотой асуудлаас болж уг дүрмийг эрс эсэргүүцсэн бөгөөд одоо үүнийг хэрхэн дагаж мөрдөх талаар тэмцэж байна.
Цахим дугуйн батерей үйлдвэрлэгч Bosch Grist-д хэлэхдээ "Бид холбогдох аюулгүй байдлын дүрэм журам, өндөр чанарын стандартыг дагаж мөрдөхийн зэрэгцээ ЕХ-ны батерейны шинэ дүрмийн шаардлагыг хэрхэн хангах талаар судалж байна."Bosch үйлдвэрлэгчдэд тулгарч буй бэрхшээлүүдийг тэмдэглэв."Цахим дугуйн батерей, системд илүү хатуу зохицуулалт, өндөр стандарт нэвтрүүлж байгаа" АНУ-д эсрэг хандлага ажиглагдаж байна.
Үнэн хэрэгтээ Холбооны хэрэглээний бүтээгдэхүүний аюулгүй байдлын комисс саяхан цахим дугуй болон тэдгээрийн батерейны зохицуулалтыг хянаж байгаагаа зарлав.Саяхан цахим дугуйн батарей шатаж, орон нутгийн бодлогын арга хэмжээ авахад хүргэсний дараа энэ нь гарч байна.Нью-Йорк хотын зөвлөл саяхан галын кодоо өөрчилсөн бөгөөд засварчид заримдаа үүнийг хийдэг бусад батерейны ашигласан батерейнаас "литийн ион батерейг угсрах, засварлахыг" хориглосон.
Мөн тус хот саяхан цахилгаан тээврийн хэрэгсэл үйлдвэрлэгчдээс бүтээгдэхүүнийхээ батарейг аюулгүй байдлыг сайжруулах зорилготой UL 2271 загварын стандартын дагуу баталгаажуулахыг шаардсан хууль баталсан.Дахин үйлдвэрлэсэн батерейнууд эдгээр шаардлагыг хангаж байна гэж олон төрлийн үйлдвэрлэлийн болон өргөн хэрэглээний бүтээгдэхүүн, материалын аюулгүй байдлын баталгаажуулалтын стандартыг туршиж үздэг үндэстэн дамнасан UL Solutions компанийн хэрэглэгчийн технологийн дэлхийн захирал Ибрахим Жилани хэлэв.Нэг стандарт.Харин Гилани хэлэхдээ, засварын компаниуд ижил загвар, батерей, электрон эд ангиудыг ашиглах зэрэг "засвар хийхээс өмнөх загвараа хадгалах" шаардлагатай болно.Засварын цехүүд жилд дөрвөн удаа UL-ийн үзлэгт хамрагдах ёстой бөгөөд энэ нь жилд 5,000 долларын өртөгтэй байх болно гэж Жилани хэлэв.*
Цахилгаан унадаг дугуйтай харьцуулахад хууль тогтоогчид EV-ийн батерейг засах талаар харьцангуй тайван хандсан.АНУ-д энэ асуудлыг зохицуулсан тусгай хууль тогтоомж, дүрэм журам байдаггүй.ЕХ-ны шинэ батерейны дүрэмд мөн цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерейны засварын асуудлыг тусгаагүй боловч хууль тогтоогчид "эдгээр батерейг салгах, солих, задлах боломжтой байхын тулд" тээврийн хэрэгслийн бие даасан зохицуулалтыг шинэчлэхийг зөвлөж байна.
Германы даатгалын холбоо GDV энэ санааг "хүчтэй дэмжиж байна" гэж хэвлэлийн төлөөлөгч Грист хэлэв.10-р сард тус групп судалгааны үр дүнг нийтэлсэн бөгөөд цахилгаан автомашины засварын зардал нь бензинээр ажилладаг автомашинаас гуравны нэгээр илүү үнэтэй байдаг нь батерейг засварлах, солих өндөр өртөгтэй холбоотой юм.
GDV-ийн төлөөлөгч Грист хэлэхдээ "Олон автомашин үйлдвэрлэгчид батерейны хайрцаг бага зэрэг гэмтсэн ч батерейг засварлахыг зөвшөөрдөггүй."Автомашин үйлдвэрлэгчид заримдаа аваарын дэр нээгдсэн осолд орсон тохиолдолд зайгаа солих шийдвэр гаргадаг.Энэ хоёр арга нь "засварын зардлыг нэмэгдүүлэхэд хүргэж болзошгүй" бөгөөд эцэст нь даатгалын хураамж өндөр байх болно гэж хэвлэлийн төлөөлөгч хэлэв.
Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн батерейг засах шинэ журам эгзэгтэй үед гарч байна.Cox Automotive's Helps EV-ийн батерейны загварт нэгэн зэрэг хоёр чиг хандлага байдаг гэж хэлсэн: "Батерейг арчлахад маш хялбар болно, эсвэл огт арчлах боломжгүй болно."
Зарим батерейнууд тухайлбал Volkswagen ID.4 батерейнууд нь лего маягийн модулиудтай бөгөөд тэдгээрийг арилгах, солиход хялбар байдаг.Шинэ Tesla 4680 батерей зэрэг бусад зайны багцад ямар ч модуль байхгүй.Үүний оронд бүх эсүүдийг хооронд нь нааж, зайны хайрцагт өөрөө холбодог.Тус дизайныг "засаж болшгүй" гэж тодорхойлсон.Хэрэв эвдэрсэн зай олдвол зайг бүхэлд нь солих шаардлагатай.
"Энэ нь бүрэн дахин боловсруулах боломжтой батерей хэвээр байна" гэж Хеллс хэлэв."Чи зүгээр л засаж чадахгүй."
Энэхүү нийтлэлийг уур амьсгал, шударга ёс, шийдлийг хамарсан ашгийн бус хэвлэл мэдээллийн байгууллага болох Грист анх нийтэлсэн.
Scientific American бол олон мянган шинжлэх ухааны нийтлэлийг эзэмшдэг эсвэл тэдэнтэй арилжааны харилцаатай байдаг Springer Nature-ийн нэг хэсэг юм (түүний ихэнхийг www.springernature.com/us сайтаас олж болно).Scientific American сэтгүүл нь манай уншигчдад шинжлэх ухааны ололт амжилтыг мэдээлэхдээ редакцийн хараат бус байдлын хатуу бодлогыг баримталдаг.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 12-р сарын 26