Екологічний Вплив та Друге Життя Акумуляторів

Екологічні проблеми та утилізація

Свинцеві та кадмієві акумулятори становлять найбільшу проблему для навколишнього середовища, настільки, що нікель-кадмієві акумулятори були заборонені в Європі. Докладаються зусилля для заміни свинцевих акумуляторів, але відповідної заміни немає, як це було у випадку заміни нікель-кадмієвих акумуляторів на нікель-металгідридні. Вперше до списку забруднювачів додано літій-іонні акумулятори. Цей хімічний елемент класифікувався як лише слаботоксичний, але величезна кількість літій-іонних акумуляторів у споживчих товарах вимагає ретельнішого контролю.

Акумулятори NiCd

Надійні нікель-кадмієві акумулятори для резервного живлення та побудови великих енергетичних систем

EBH10 / KHP10 1,2В 10Аг – NiCd акумулятор нікель-кадмієвий

Надійна робота при високих розрядних струмах. Стійкість до перезаряду, глибокого розряду та ударів

Купити

SEBM20 / KMP20 1,2В 20Аг – NiCd акумулятор нікель-кадмієвий

Герметичний корпус з клапаном — обслуговування 1 раз на 3–5 років. Надійна конструкція з довговічністю до 20+ років

Купити

EBM700 / KMP700 1,2В 700Аг – NiCd акумулятор нікель-кадмієвий

Серія акумуляторів EBM/KMP оптимізована роботу при розрядах від 30 хвилин до 2 годин, але може виконувати задачі при більш тривалих розрядах

Купити

Подивитися більше

Бізнес-модель "Другого життя"

Замість того, щоб викидати акумулятори, винахідливі підприємці знайшли бізнес-модель, щоб дати використаним акумуляторам друге життя. Все почалося з мобільних телефонів, де акумулятори замінюються за найменшої скарги без попереднього тестування. Встановлення нового акумулятора може не вирішити уявну проблему, і коробки під прилавком заповнюються викинутими акумуляторами. Постачальники мобільних телефонів дізналися, що 90 відсотків повернених гарантійних акумуляторів можна легко обслужити та перепродати як акумулятори класу B.

У США, Великій Британії та Ізраїлі з'явилися центри відновлення, які закуповують надлишки акумуляторів тоннами та перевіряють їх за допомогою аналізаторів акумуляторів (Cadex) з функцією швидкого тестування. Звіти показують, що клієнти, які використовують обслуговувані акумулятори B-класу, мають ідентичні показники продуктивності, як і нові; збільшення кількості повернень не спостерігається.

Рисунок 1: Викинуті батареї мобільних телефонів тестуються та перерозподіляються.

Сучасні методи експрес-тестування дозволяють швидко обслуговувати вхідні батареї. Магазини також використовують ці технології як частину обслуговування клієнтів.

Критична роль у медицині

Хоча розряджена батарея мобільного телефону може спричинити лише незначні незручності, батареї відіграють ключову роль у медичних пристроях. Зі зростанням кількості цих інструментів зростає і занепокоєння щодо батареї в міру її старіння. Асоціація сприяння розвитку медичного приладобудування (AAMI) оцінила управління батареями як одну з 10 головних проблем для біомедичних відділень лікарень. Опитування FDA США показує, що «до 50% проблем у лікарнях пов’язані з батареєю».

Батарейка має відносно короткий термін служби і повинна розглядатися як будь-яка інша обслуговувана частина пристрою, термін служби якої часто становить 10 років і довше. Коли користувачів запитують: «При якій ємності ви замінюєте батарею?», вони витріщаються та закочують очі, але чітких відповідей не дають. Без стратегічного плану управління батареї часто замінюють занадто рано або занадто пізно.

Недоліки заміни за датою

Використані медичні батареї також пропонують можливість для відновлення. За відсутності проактивної діагностики батарей, їх часто замінюють шляхом нанесення дати незалежно від їх стану. Деякі батареї все ще знаходяться в хорошому стані після закінчення терміну служби. Виробники пристроїв підтримують цю програму, оскільки вона переміщує запаси; однак ця модель збільшує експлуатаційні витрати, додає непотрібних обмежень за часом, пов'язаних з ізотопом, що закінчується в ядерній медицині.

Термін служби батарей здебільшого визначається використанням, а не часом. Нанесення дати не дозволяє виявити батареї, які передчасно виходять з ладу через інтенсивне використання. Щоб компенсувати ранні поломки, виробники пристроїв вимагають більш суворої політики заміни, і зараз широко використовується дворічний часовий проміжок.

Нікелеві акумулятори забезпечують близько трьох років служби; літій-іонні – п'ять. Характеристики зберігання також покращилися завдяки сучасним літієвим системам. Недостатнє використання в багатьох галузях промисловості є поширеним явищем, і це призводить до викидання великих запасів хороших акумуляторів.

Датування виробництва не вирішило проблему з акумуляторами, але порушує нове питання. Утилізація неперевірених акумуляторів збільшує витрати та шкодить навколишньому середовищу. Доктор Імре Гюк, керівник Програми досліджень накопичення енергії США в Міністерстві енергетики США, каже, що щороку приблизно мільйон придатних для використання літій-іонних акумуляторів відправляється на переробку, більшість з яких мають ємність до 80%.

Акумулятори LiFePO4

Надійні літій-залізо-фосфатні акумулятори для сонячних та резервних систем.

LiFePO4 Sacred Sun SCIFP1250 (12В, 50Аг)

Компактний акумулятор із вбудованим BMS для безпечної роботи у сонячних та резервних системах.

Купити

 LiFePO4 Victron Lithium SuperPack 12.8В 100Аг

Сучасна літій-залізо-фосфатна батарея (LiFePO4) з вбудованим BMS і захистом від перевантаження

Купити

LiFePO4 Victron Smart Battery 12.8V/100Ah 

 Високоякісне джерело енергії з довгим терміном служби, високою безпекою та сумісністю з екосистемою Victron Energy

Купити

Подивитися більше

GM та ABB вже використовують акумуляторні блоки Chevrolet Volt для зберігання електроенергії для використання в мережі. Медичний технік, який працює у великій лікарні Мічигану, використовує відпрацьовані акумулятори від серцевих насосів пацієнтів, щоб косити траву електричною газонокосаркою. Це робить зелену енергію ще більш екологічною.

Ємність — ключовий показник

Провідним показником стану акумулятора є ємність, вона визначає, скільки енергії може утримувати блок. Виміряна ємність також вказує на ціну, яку може досягти відновлений акумулятор. Від вісімдесяти до ста відсотків вважається хорошою; акумулятори для критичних застосувань часто замінюють, коли ємність падає нижче 80 відсотків. Це не означає, що акумулятор більше не можна використовувати для менш вимогливих застосувань, але він повинен мати ємність щонайменше від 50 до 60 відсотків, щоб відновлення було виправданим. Нижче 50 відсотків ємність може швидко падати під час використання та проявляти інші проблеми.

Ємність також відіграє важливу роль при поєднанні елементів та моноблоків у рамках складання нового акумуляторного блоку. Чим ближче поєднання, тим краще працюватиме відновлений акумулятор і тим довшим буде термін служби. Акумулятори, розроблені для великих навантажень і широких несприятливих діапазонів температур, зазвичай мають різниця +/- 2,5 відсотка. Такий жорсткий допуск може бути неможливим з відновленими елементами та моноблоками.

Ємність літій-іонних акумуляторів не можна збільшити, коли вона низька, як це можливо з нікелевими акумуляторами. Дехто стверджує про невелике збільшення ємності при використанні літій-іонних акумуляторів після тривалого зберігання, але збільшення є неофіційним. Літій-іонні акумулятори не мають ефекту пам'яті, який можна повернути назад.

Методи тестування акумуляторів

Індикатор готовності на зарядному пристрої не означає «готовий до роботи», він лише показує, що акумулятор повністю заряджений. Зношені акумулятори заряджаються швидше, ніж хороші, і помилково вибираються як готові до бою. Індикатор рівня заряду на акумуляторі також не є відповіддю. Він завжди показує 100% після кожного заряду, навіть якщо ємність зменшилася вдвічі. Індикатор рівня заряду не може оцінити ємність.

З'явилося кілька методів швидкого тестування акумуляторів, але оцінка ємності є складною, оскільки жоден прилад не може оцінити стан акумулятора за один вимір. Подібно до того, як лікар оглядає пацієнта, або як метеоролог прогнозує погоду, тестування акумулятора включає розгляд кількох атрибутів, щоб отримати чітку оцінку стану на основі вимірюваних симптомів. Зчитування внутрішнього опору акумулятора більше не дає надійної інформації про його продуктивність. Сучасний літій-іонний акумулятор покращився та зберігає низький опір з циклічним розрядом та старінням. Рисунок 2 ілюструє типову залежність як функцію кількості циклів. Ємність передбачувано падає з циклічним розрядом, а внутрішній опір, як правило, залишається низьким.

Рисунок 2. Опір сучасних літій-іонних акумуляторів залишається низьким, тоді як ємність поступово падає.

Cadex рекомендує спочатку перевіряти, чи справний акумулятор. Більшість аналізаторів Cadex мають спеціальну програму, яку можна налаштувати для проведення короткого тесту, щоб перевірити напругу, внутрішній опір та чи може акумулятор приймати заряд і після цього розряджатися.

Щоб протестувати невідомий акумулятор, користувач вводить хімічний склад акумулятора, напругу та номінальний заряд в Аг. Тест починається з короткого розряду, потім короткого заряду та повторного розряду для перевірки здатності утримувати заряд. Тест також включає перевірку опору акумулятора, яка повторюється в кінці кожного циклу. Користувач може спостерігати за поведінкою акумулятора на моніторі під час тесту за допомогою програмного забезпечення PC-BatteryShop™ та перервати тест, якщо акумулятор не реагує нормально.

Акумулятор вважається справним, якщо напруга залишається в межах визначеного діапазону. Вихід за межі допустимого діапазону означає невдачу. Типовий час тесту становить три хвилини, стан невдачі буде відомим за секунди. Потім справні акумулятори повинні пройти повне обслуговування перед введенням акумулятора в експлуатацію, оскільки кінцеве значення ємності завжди має бути відомим. Повний цикл також калібрує «розумні» акумулятори за допомогою датчиків рівня палива. Цей метод працює для літій-іонних, нікелевих, а також глибоко циклових свинцево-кислотних акумуляторів.

Короткий зміст

Відпрацьовані акумулятори все частіше відновлюються та отримують нове життя, і на це є вагомі причини. У акумуляторів часто залишається ще багато ресурсу після занадто передчасного виходу з експлуатації.

Переробники акумуляторів також усвідомлюють зростання кількості справних акумуляторів, які викидаються через жорстку політику заміни, таку як датування терміну служби. Коли справа доходить до охорони здоров'я, оборони та інших критично важливих операцій, мало хто з працівників ставитиме запитання. Вони виконують продиктований порядок, не протестувавши попередньо акумулятор. Результатом є високі експлуатаційні витрати та навантаження на навколишнє середовище.

Очікується, що ринок відновлення акумуляторів зростатиме, оскільки все більше пристроїв оснащуються акумуляторами. Однією з найперспективніших галузей промисловості є електромобілі. Тестування та повторне складання акумуляторів є відносно простим, але ключем до успіху є визначення акумуляторів, які ще мають хороший термін служби, а потім проведення повного тесту, який включає ємність, саморозряд, внутрішній опір та напругу. Швидке тестування може спрацювати для акумуляторів мобільних телефонів, але не рекомендується для більших акумуляторів. Тільки повний цикл покаже повні характеристики акумулятора, які можна надати покупцеві як доказ його працездатності.