Ein Beispiel reparierbarer Elektronik
Hier ist ein Beispiel fuer reparierbare Elektronik das am Wochenende entstanden sind. Wir schauen mal in beide Geraete rein und reissen dann am Ende die Oekobilanz an.
Teardown "Buffalito"
Die "Buffalito" Powerbank kommt aus einem Projekt das Powerbaenke fuer unterversorgte Regionen bereit stellen will. Da geht es um Fluechtslingscamps oder Gemeinschaften die immer wieder zeitweise ohne Strom auskommen muessen (laendliches Indien z.B.). Reparierbarkeit, auch im Sinne von "aus zwei mach eins", ist hier wichtig. Dazu kommt die relativ robuste Ausstattung. Die Powerbank dient gleichzeitig als Lampe, z.B. mit der mitgelieferten Halterung fuer das Fahrrad.
Im grossen Gehaeuseteil sieht man zwei Abteile. Im grossen Abteil finden sich normalerweile die Elektronik und der Lithium Akku. Im kleineren Teil befindet sich nur die kleine Platine mit den externen Anschluessen. Das grosse Abteil ist komplett versiegelt. Der grosse Silikonbutton in diesem Abteil ist verklebt.
Die Trennwand zum kleinen Abteil, sorgt dafuer, dass es schwieriger wird einen Wasserschaden zu erleiden. Das kleine Abteil hat mehrere Oeffnungen die durch Silikonstoepsel gesichert werden, wenn sie nicht im Betrieb sind. Zwei Torx T5 Schrauben befestigen die Frontplatte am Hauptgehaeuse. Ausser einem Torx T5 wird kein Werkzeug benoetigt, um die Powerbank zu zerlegen.
Die Silikondichtungen zwischen Hauptgehaeuse und Frontplatte sind nicht verklebt und abnehmbar. Die Oeffnungen fuer die Gehauseschrauben werden mit eigenen PE-Dichtungen vor Feuchtigkeit geschuetzt.
Bei dem Lithium Akku handelt es sich vermutlich um eine Standard 18650 Zelle mit 65mm Laenge. Die Zelle hat ausserdem ein aufgeklebtes Schaumstoffpolster und einen 2-poligen Stecker (vermutlich JST) bekommen.
Ein kleiner Streifen Kapton mit Waermeleitpaste fixiert den NTC Sensor der Ladeelektronik am Akku.
Die Elektronik selber ist auf einer ordentlich verarbeiteten Platine. Nur die Oberseite ist bestueckt. Auf der Rueckseite befindet sich lediglich ein Anschluss fuer den NTC Sensor. Ohne die Bauteile im Detail durchzugehen, vermute ich, dass es sich um Standardteile handelt.
Reparierbarkeit EN 45554
Ich liste hier kurz meine Version des Scorings nach EN 45554 aus, dazu weiter unten Bemerkungen:
- Fasteners: A, reusable
- Tools: A, feasible (using only basic tools as listed in Table A.3 of the standard DIN EN 45554)
- Working environment: A, use environment
- Skill level: A, layman
- Diagnostic support and interfaces: n/a
- Availability of spare parts by target group: A, publicly available; E, No spare parts available
- Availability of spare parts by spare part interfaces: A, Standard part
- Availability of spare parts by duration of availability: A, Long-term availability
- Types and availability of information by comprehensiveness: B, Basic information available
- Types and availability of information by target groups: n/a
- Return models: B, Basic return model existing
- Data transfer and deletion: n/a
- Password and factory reset for reuse: n/a
(Liste entnommen dieser Uebersichtspublikation des UBA link)
Das Scoring entstand unter der Annahme, dass wir im wesentlichen von drei Baugruppen reden: Elektronik, Batterie, Gehaeuse. Plus zusaetzlich kleinere Teile wie Schrauben und Dichtungen. Reparaturen direkt an Elektronik-Baugruppen sind auch weitestgehend, z.B. in den TCO Kriterien, nicht vorgesehen. Selbst wenn wir die beiden Platinen als zwei unterschiedliche Baugruppen ansieht und die dann geloetet werden muessen, muesste dann nur die "Working environment" (evtl.) und das Skill Level (sicher) einen schlechteren Score bekommen. Die EN 45554 sieht Loeten vom Prinzip her als loesbaren, wiederverwendbaren Befestiger an.
Die Verfuegbarkeit von Ersatzteilen fuer den Buffalito ist nicht mehr gegeben, da das Projekt nach einer initialen Phase untergegangen ist. Stromlaufplaene fuer die Elektronik oder CAD Dateien fuer Gehaeuse oder Dichtungen sind nicht veroeffentlicht worden.
Prinzipiell sind der Lithium Akku, Schrauben und Verschleissteile wie Buchsen einfach durch Standardtteile austauschbar. Defekte Dichtungen lassen sich wahrscheinlich sehr einfach entweder durch Silikon oder ein andere - zur Not handgeschnittene - Folie ersetzen.
Die Silikon-Stoepsel in der Frontplatte liessen sich wahrscheinlich durch selbstgegossene Silikonteile (3D gedruckte Form mit Standard 2K Silikon) ersetzen.
Der Plastik-Typ ist nicht bekannt (kein Aufdruck). Wahrscheinlich laesst sich ein gebrochenes Gehaeuse kleben. Dass ein Gehaeuse durch einen 3D-Druck gleichwertig ersetzt werden kann, halte ich fuer moeglich. Dazu muss der 3D-Druck abgedichtet werden, da FDM gedruckte Teile meistens nicht wasserdicht sind.
Obwohl der Hersteller in den ewigen Jagdgruenden verschwunden ist, ist die Ausgangslage fuer eine Reparatur ausgezeichnet. Dazu kommt noch, dass grundlegende Reparaturen (aus zwei mach eins) auch von kompletten Laien mit Standardwerkzeug durchgefuehrt werden koennen.
Anriss Oekobilanz
Speziell ausgelassen sind hier Distributionskosten, z.B. von Asien nach Westeuropa.
Lithium Akku
Das UBA hat hier eine Oekobilanz eines Laptop-Akkus vorliegen.
Die 18650 ist weltweit die meistverkaufte Lithium Zelle. Anhand der Leistungsdaten des Laptop-Akkus gehe ich davon aus, dass dieser Akku aus vier 18650 Zellen besteht, oder mit diesen Zellen grob vergleichbar ist.
Ich entnehme die Wirkungsbilanz dem UBA Dossier, in dem ich die Wirkungsbilanz S.103 auf eine Zelle skaliere:
- Global Warming Potential: 1,5 kg CO2e
- Human Toxicity Potential: 0.88 kg DCB-Äqv.
Elektronik
Laut BetaLayout (link) erzeugt ein Quadratmeter Leiterplatte ca. 300kg CO2e. Die Leiterplatte in der Powerbank ist ca. 10cm x 2,5cm gross.
Das entspricht 0,75 kg CO2e. Umd die Komponenten auf der Leiterplatte abzudecken, verdoppel wir den Wert.
- Global Warming Potential: 1,5 kg CO2e
Plastikkomponenten
Basierend auf OpenLCA/ProBas Daten fuer den Grundstoff PP veranschlage ich:
- Global Warming Potential: 0,066 kg CO2e
- Ecotoxicity: 0,074 CTUe
Waere das Gehaeuse aus glasfaserverstaerktem Polyamid, fiele ungefaehr die doppelte Zahl CO2e an.
Moegliche Fehler & GWP Einsparung
Fehler an folgenden Teilen sind denkbar. Jeweils hinter dem Semikolon findet sich die Ersparnis, gemessen in % des Urpsrungsaufwandes, wenn nur jeweils die defekte Baugruppe ausgetauscht wird:
- beschaedigungen an Gehaeuse, Dichtungen; Ersparnis: 97,8%
- defekter Lithium Akku; Ersparnis: 51%
- defekte Elektronik; Ersparnis: 51%
Diese sehr hemdsaermelige, angerissene Oekobilanz steckt einen ungefaehren Rahmen fuer die Einsparung des GWP ab.
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