MOTO 2030 — это пятничная серия Gazeta.pl, в которой мы обсуждаем наиболее важные темы, касающиеся будущего автомобильной промышленности, транспорта и технологий. Также будут интересные рассказы дизайнеров и описания истории компаний, чье прошлое влияет на то, как будет выглядеть автомобильная промышленность будущего. Машины, дороги и города очень динамично меняются на наших глазах. Каждую пятницу журналисты Moto.pl будут писать об этих изменениях. Здесь вы найдете все статьи из серии MOTO 2030.
Электрические автомобили определенно более экологичны, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания, но они немного не идеальны. Они образцово ведут себя за рулем, поскольку не выделяют парниковых газов и вредных соединений. Проблемы появляются на этапах производства автомобилей и выработки энергии, которая используется для их ускорения. Автомобильные компании имеют ограниченное влияние на то, где водители будут получать электричество, но они хотят решить первую проблему в течение нескольких лет.
Почему производство электромобилей сопряжено с гораздо более высоким уровнем загрязнения и выбросов парниковых газов, чем производство автомобилей с двигателями внутреннего сгорания? Речь идет в первую очередь об их тяговых батареях, обычно называемых батареями, и во вторую очередь об электродвигателях. Производство аккумуляторов не только чрезвычайно дорого (они все равно составляют около половины стоимости такого автомобиля), но и достаточно токсично. Плюс это требует много энергии. А там, где необходима энергия, возникает проблема выбросов CO2.
Окончательный баланс электромобилей более привлекателен, чем у автомобилей, работающих на бензине и дизельном топливе, но вскоре он станет еще лучше. У автомобильных компаний есть идеи, как его улучшить и сделать электромобили еще более экологичными. Вот самое интересное.
Aptera считается самым обтекаемым автомобилем в мире фото: Aptera
Новые электродвигатели будут экологически нейтральными
Для производства аккумуляторов и большинства электродвигателей требуется большое количество редкоземельных металлов и других металлов, которые необходимо добывать из недр Земли. Название «редкоземельные металлы» может вводить в заблуждение, поскольку экологические затраты на их получение и обработку представляют собой большую проблему, чем их доступное количество. Это процессы, которые отравляют нашу планету.
О каких элементах речь? Современным литий-ионным батареям нужен литий, а также кобальт, никель, марганец и другие материалы. Их общее количество может достигать 20 различных металлов. Для синхронных двигателей с постоянными магнитами, преимущественно неодимовыми. Как избавиться от связи добычи и добычи, чтобы не попасть в ловушку, подобную ловушке ископаемого топлива?
Вы можете изменить структуру обоих. Это уже происходит. Особенно когда дело касается драйва, производители добиваются хороших результатов. BMW практически исключила редкоземельные металлы из своих электродвигателей. Вместо двигателей с постоянными магнитами в новых моделях iX и i4 используются асинхронные двигатели.
Renault совместно с компаниейWhylot разработали инновационный дисковый двигатель, который будет использоваться в ее автомобилях. Он требует использования постоянных магнитов, но за счет большей эффективности и компактных размеров долю неодима можно уменьшить. Другие производители также движутся к хотя бы ограничению количества двигателей с такими магнитами.
Проект Renault: умный остров Порто-Санто фото Renault
Твердый электролит до сих пор вызывает массу эмоций. Когда будут созданы новые батареи?
Компании хотят справиться с токсичными аспектами производства аккумуляторов в будущем путем перехода на элементы с твердым электролитом. Эта конструкция имеет множество преимуществ в теории, во время испытаний и экспериментов. К ним относятся: более высокая объемная и весовая емкость (больше киловатт-часов помещается в тот же объем или массу), гораздо более быстрая зарядка, большая долговечность и эффективность (меньше энергии тратится на нагрев) и снижение или полное удаление редкоземельных металлов. Они также безопасны при авариях, поскольку риск возгорания после протечек (проколов, смятий) и при скачках напряжения практически равен нулю.
К сожалению, у них есть и потенциальные недостатки. К ним относятся необходимость поддержания высокой рабочей температуры (нагрев требует энергии) для снижения сопротивления электролита, высокая себестоимость производства и тот факт, что никто еще не продвинулся дальше этапа исследований.
Хорошая новость заключается в том, что обе последние проблемы можно решить одним махом. Если начнется массовое производство аккумуляторов с твердым электролитом, их стоимость быстро упадет. Плохая новость: это будет непросто.
Несмотря на это, многие компании во главе с Toyota дают обещания. Крупнейший автопроизводитель мира намерен связать начало массового производства аккумуляторов с твердым электролитом с планируемым наступлением своих электромобилей. В настоящее время он работает над таким решением совместно с Panasonic. Обе компании создали совместное предприятие Prime Planet Energy & Solutions. Посмотрим, какие плоды это принесет, но ожидания от этой компании большие.
Toyota LQ Concept фото Toyota
Аналогичные, но менее амбициозные обещания дают и другие компании: Volkswagen сотрудничает с QuantumScape, Ford и BMW с Solid Power, альянс Renault-Nissan-Mitsubishi с Ionic Материалы. Об этом говорят большинство лидеров электрификации, за исключением Tesla. Компания Илона Маска считает, что твердый электролит — это «ложная надежда».
По мнению творца успеха Tesla, такие аккумуляторы еще долго не выйдут из экспериментальной фазы, а даже если и выйдут, то будут слишком дороги для массового производства. Маск считает, что самое главное на данный момент — снижение стоимости 1 кВтч, поскольку без этого не может быть экспоненциального роста продаж. А без популяризации электромобилей масштаб их воздействия будет слишком мал, чтобы что-либо изменить.
Именно поэтому Tesla хочет в ближайшие годы выжать последние соки из существующих технологий. Первым шагом было создание больших литий-ионных элементов 4680 (46 х 80 мм) с кремниевым анодом, но без выступающей прокладки для разряда заряда.
Производство электроэнергии для заводов и автомобилей имеет фундаментальное значение
Кроме того, все переводят заводы на энергию из устойчивых источников. Это касается всех этапов производства, начиная с производства стали. Энергия, используемая на заводах, — это часто упускаемый из виду аспект производства электромобилей. Ошибочно, потому что от этого во многом зависят выбросы на этапе производства.
Другая идея — использовать фотоэлектрические элементы в автомобилях, например, в стеклянной крыше. Их эффективность увеличивается из года в год, а цена падает, хотя и не кардинально. Автомобили, оснащенные ими, могут иметь батареи большего радиуса действия или меньшие по размеру, сохраняя при этом такое же расстояние. Кроме того, они сделают себя хотя бы частично независимыми от внешних источников энергии неизвестного происхождения. Темой солнечных батарей для автомобилей исследуют Aptera, Sono Motors, Lightyear One и ряд других компаний.
Sion Sono Motors — это «мобильный фотоэлектрический элемент». фото Sono Motors
Хару Они. Автомобили с двигателем внутреннего сгорания не исчезнут с лица Земли в ближайшее время
Наконец, мы должны упомянуть электронное топливо. Они не влияют напрямую на электромобили, но могут сделать переходный этап автомобилестроения более экологически чистым. Porsche совместно с Siemens Energy и другими компаниями запустили проект «Хару Они».
Компании построят завод по производству синтетического бензина в Патагонии. Создание в Чили Пунта-Аренас, одного из самых южных городов мира. Энергия ветряных электростанций будет использоваться для получения водорода в процессе электролиза, в результате чего будет производиться синтетический метанол, пригодный для сжигания в современных двигателях с искровым зажиганием.
Даже после того, как начнется промышленное производство электронного топлива будущего, проблема его высокой цены и эффективного распределения останется, но такое решение будет полезно в первую очередь для снижения углеродный след миллионов автомобилей внутреннего сгорания, которыми они являются и будут продолжать путешествовать по миру еще долгое время.
Стремление к сокращению выбросов, особенно на этапе производства новых автомобилей (поскольку именно там они самые высокие), приведет к исчезновению дальнейших сомнений в экологичности электромобилей. Но изменится не только это. Электромобили 2030 года будут выглядеть и работать совершенно иначе, чем те, которые мы имеем сегодня. После почти ста лет застоя в мире электрики пришло время фундаментальных перемен.
Фабричный дизайн ' Хару Они фото Porsche