Ренесансът на задното предаване

Дължим го на електромобилния преход

   Платформа с 4 електромотора с мощност по 200 к.с. ускорява тежкия 2,65 тона Rivian R1S до 100 за 3 секунди

     Не се съмнявам, че мнозина са обърнали внимание на любопитното обстоятелство, че с все по-дълбокото навлизане на чисто електрическото задвижване в продуктовите портфейли на автомобилните производители в последните години осезаемо расте и делът на задното предаване. На мен самият ми се налага все по-често да ги карам, с което постепенно се натрупаха впечатления по този повод, които си струва да обсъдим. Затова и днес със съдействието на LMC Automotive ще направим кратък преглед на причините за задълбочаващата се тенденция.

    От чисто техническа гледна точка местоположението на задвижващия електромотор в електромобилите може да влияе значително на ефективността, управляемостта, безопасността, цялостния архитектурен пакет и в крайна сметка себестойността на крайния продукт.

Наследените електромобилни версии са предимно преобразувания на превозни средства, задвижвани с двигател с вътрешно горене и поради това с предно предаване; електромоторът просто заема неговото място. Основното преимущество на тази опция е, че предлага лесно за пакетиране техническо решение с потенциал за вграждане на готови двигатели и инвертори. Повторното използване на съществуваща архитектура предлага потенциал и за пренасяне на голяма част от компонентите на шасито – главини, окачване и кормилно управление включително, с което снижава себестойността.

От друга страна, специално разработената акумулаторно-електрическа архитектура предлага не едно предимство: възможността за вграждане на основния задвижващ електромотор под задния под осигурява повече пространство – както в купето, така и под капака. Този подход освобождава повече място за управляващи, охлаждащи или климатизационни компоненти, както и за допълнителен двигател, позволяващ задвижване на всички колела, а не на последно място – допълнителен товарен капацитет. Това е причината, поради която осезаемите предимства карат автомобилните производители да приложат задното предаване – част от тях за първи път – най-вече в новоразработените специализирани електрически платформи.

На първо място, от разполагането на двигателя отпред има ползи по време на регенеративното спиране, тъй като прехвърлянето на тежестта към предните колела дава чисто физически предимства на сцеплението, позволявайки по-високи нива на регенерация.

    При автомобили със задно разположен електромотор отрицателният въртящ момент към задните колела може да причини нестабилност, напомняща много дърпането на ръчната спирачка по време на движение, която поставя допълнителни изисквания към системите за контрол на сцеплението.

При ускорение, от друга страна, теглото се измества назад и електромобилите с предно предаване често изпитват усещането за странично теглене във волана, познато като torque steering. Тъй като главините им са фиксирани централно, електромобилите със задно разположен двигател по правило избягват това явление.

Сред останалите предимства на задното предаване е оптималното 50-50 разпределение на масите, което води и до оптимална управляемост. Автомобил със задно предаване елиминира неподлежащата на разрушаване при катастрофа маса от структурата на предния обем, разширявайки възможностите за управляемост на деформациите и подобрявайки безопасността при удар. Заради отпадането на изходните валове (т.нар. полуоски), то позволява и по-малък радиус на завой.

При всички случаи трябва да сме съвсем наясно, че няма едно най-добро решение: всичко зависи от приложението. Като ценител на карането винаги ще смятам, че задното предаване е най-забавно, ала двойното предлага преимуществата на двете, тъй като се възползва по най-добрия начин от двете оси, разпределяйки мощността съответно помежду им.

    Динамиката подлежи на допълнително увеличаване с монтирането на повече мотори във всяка ос. В тази посока се насочват някои електромобили от висок клас, чийто три- и четиримоторни архитектури предлагат възможността за векторно разпределяне на въртящия момент с цел максимизиране на представянето както в завой, така и извън пътя: решението на Rivian с четири електромотора е сред добрите примери за такъв подход. Те осигуряват моментална мощност и регулират независимо въртящия момент на всяко колело, с което го векторизират, неутрализирайки презавиването и недозавиването, поддържайки стабилна отзивчивост при резки маневри извън пътя и върху сняг. Четирите мотора имат значително по-добър контрол на въртящия момент от блокиращите диференциали, запазвайки моментална адаптивност към представяне върху асфалт.

В полето на двигателите с вътрешно горене и хибридите на задното предаване се гледа като на премиум фундамент, но около 65% от световното автомобилно производство е с предно или базирано на предното задвижване. При електромобилите пазарът върви към съотношение 50-50, което означава, че броят на платформите със задно или базирано на задното задвижване ще се увеличават, а шофьорските усещания ще се разнообразяват.

Това, разбира се, е добра новина, вкусът от която днес няма да си разваляме с въпроси, като този с цената на достъпа до технологиите и заплахите за масовостта на автомобилния транспорт изобщо, произтичащи от нея. 

Критикът

И вечно закъсняващите извинения

   Карлос Таварес, снимка: „Лез Еко"

   В безпрекословното си подчинение на политическите директиви, повеляващи, че ситуацията с изменението на климата изисква бързи действия за намаляване на въглеродния двуокис от колите с помощта на електричество от батерии, водачите на европейската автомобилна индустрия изглеждат почти като един. Точно така: почти, но не изцяло.

Главният изпълнителен директор на Stellantis Карлос Таварес с внушителната си колекция автомобилни марки – от евтините малки ситроени до екзотичните мазератита и големите рамове – оспорва опита на хиперрегулаторите да превърнат вижданията си в общоприети схващания, а оттам и в определящи мобилното ни бъдеще политики. Иде реч за нещо, което тук е обект на постоянен интерес, а именно обстоятелството, че в стремежа си към въглероден неутралитет европейските регулации залагат високопожелателни допускания за възможностите на електромобилите  – дестабилизирайки не само свръхсложната верига на доставките им, но изобщо равновесието в цялата огромна автомобилна екосистема, – докато на двигателите с вътрешно горене е отредена съдбата на прибързано и разточително погребение.

Неотдавна стана дума за една интересна книга, чийто автори, също както и Таварес, вярват, че по пътя към реалното намаляване на въглеродните емисии от автомобилите по метода на анализа на жизнения им цикъл хибридизацията на задвижващите системи би могла да има критично важен принос, при това веднага – не в неопределеното бъдеще, което може и да не настъпи, – и при това на драстично по-приемлива обществено-икономическа цена.

Е, познахте – еколозите не са съгласни.

     В едно голямо януарско интервю пред френския „Лез Еко“, германския „Ханделсблат“, италианския „Кориере дела Сера“ и испанския „Ел Мундо“ Таварес излага една добре позната своя теза, а именно, че много по-високата цена на електромобилите, съчетана с ефективната забрана на двигателите с вътрешно горене, ще доведе до изключването на европейците със средни доходи от пазара на индивидуалния транспорт, като наред с другите негативи рискува да доведе и до класово недоволство.

Имайки предвид критичната ситуация с цените на енергоносителите от последните месеци, не е трудно да си представим тежката бъркотия, пред която е изправен един друг икономически отрасъл с повече от внушителен обществен отпечатък, какъвто е автомобилната индустрия.

В последните две пандемични години, благодарение на политическия натиск, синтетичното субсидиране на скъпа и незряла технология и сложното съчетание на куп други фактори, продажбите на електромобили в Европа са на път към пазарна доминация (поне на платежоспособните пазари в старите държави членки), а прогнозите към 2030 г. звучат меко казано героично.

Fitch Solutions например споменават, че в Европа продажбите на електромобили са скочили със 72% пред 2021-а (не знам от къде са данните, след като ACEA и JATO Dynamics сочат приблизително едно и също в порядък 63%), но растежът им подлежи на значително забавяне (до 28,4%) през 2022 в рамките обем от малко над три милиона.

Schmidt Automotive вярват, че през 2030 продажбите им в Западна Европа ще достигнат дял от 60%, или 8,4 млн. превозни средства. Да си спомним, че през 2020 продажбите в EС, EFTA и Обединеното кралство бяха малко под 750 000, а през миналата достигнаха почти 1,22 милиона, или 10,3%.

JATO Dynamics виждат причините за нарастващата популярност в две основни посоки. Първата са щедрите правителствени субсидии, довели до ръст в търсенето, породен от обстоятелството, че потреблението започва да вижда в електромобилите алтернатива на конвенционалните автомобили. Колко устойчива е тази конструкция, разбира се, е тема на голям отделен разговор, но вторият фактор на растежа според тях е чиповият дефицит, в чийто условия производителите масово приоритизираха високо печелившите и тежко подпомагани електромобили, както и SUV-та, пред конвенционалните дизели и бензини, реагирайки на динамиката в търсенето.

В розово

   Преобладаващият проблем на всички тези прогнози е, че предполагат розов поглед върху електромобилното развитие, който допуска, че то поевтинява ежедневно крайния продукт, а слизането на цената им под тази на ДВГ е неотменимо. Подобна пожелателна конструкция обаче не е така неотменима, най-малкото защото цената на батериите не се развива еднозначно в желаната посока, причина за което е простата логика на търсенето и предлагането, влияеща на себестойността на суровините и важните им компоненти.

Има и друго едно допускане, което сме обсъждали, а именно, че нови технологии като батериите с твърд електролит също ще осъществят голям напредък. Скоро. Но проблемите пред индустриализацията на тези лабораторно обещаващи технологии всъщност е доволно някъде отвъд прага на четвъртото десетилетие на века. А дотогава?

После идва и критично важната зарядна инфраструктура, за чието постъпателно развитие уж се говори постоянно, а медийните истории за ненадеждност, ниска скорост, силно нюансирана плътност, липсваща стандартизация и хаос от инфо-разплащателни платформи не е тайна за никого. Към темата нека добавим и собственото си малко и критично изоставащо място в цялата тази проблематика, катализиращо се от упорития отказ за воденето на смислен и качествен български обществен автомобилен дебат.

Междувременно автомобилната индустрия бълва електромобили с теоретично смайващи, но недостъпни за широкия потребител качества, които съдържат реалния риск от изхвърляне на масовия купувач от бъдещия пазар на индивидуални транспортни средства.

В едно от многобройните си изявления от миналата година чухме Карлос Таварес да казва: „Не мога да си представя демократично общество, лишено от свобода на придвижване, само защото тя е за богати хора, докато останалите ще използват обществения транспорт.“ Той смята (нещо, с което няма как да не се съгласим), че фаворизиращите електромобилите въглеродни емисионни регулации са ръководени от политика, а не са индустриална инициатива. Както много други, мнението му е, че постепенната замяна на конвенционалните превозни средства с хибриди с различна степен на електрификация би било много по-ефективно и далеч по-малко разточително.

Европейските въглеродни регулации, за които сме говорили не един и два пъти и чието затягане предстои отново през 2025 г., по всяка вероятност подлежат на постигане с комбинация между хибриди и електромобили, ала тези от 2030-а на практика ще изхвърлят конвенционалните термични агрегати от новия автомобилен пазар.

Удвояване

     В разговора с медиите Карлос Таварес удвои залога на позицията си: „Ясно е, че електрификацията е технология, избрана от политиците, не от индустрията.“

Политически коректната мантра, че електромобилите отделят нулеви въглеродни емисии е отдавна позната и широко популяризирана, както е добре известно и че отделянето на нула CO₂ от несъществуващия ауспух има много малко общо с въглеродния им отпечатък, измерван по далеч по-смисления метод на анализа на целия им жизнен цикъл, където картината е съвсем различна: „Имайки предвид сегашния европейски енергиен микс (много въглища и природен газ), един електрически автомобил трябва да измине 70 000 км, за да компенсира въглеродния отпечатък от производството на батерията и започне да настига хибридния автомобил, чиято цена е наполовина по-ниска“, казва Таварес.

Въпросът по конкретиката за пробега, след който електромобилите започват да догонват, е най-малкото спорен, защото дяволът на тази сметка е заровен в допусканията, а те подлежат на широко манипулиране според тезата в името на чието доказателство решите да ги впрегнете. Числото 70 000 например изглежда доста високо, а в другата крайност на аргументацията са част от зелените екстремисти, които не престават да оставят напълно лишеното от реализъм впечатление, че електромобилите генерират нула въглероден двуокис.

Действителните величини варират драстично в зависимост от фактори като произхода на електричеството в мрежата, суровините за производството на батерията, както и нейният размер, а така също и регионалните климатични и географски особености, както и спецификите на самата електромобилна употреба. Дори електромобилите, захранвани от устойчиво и възобновяемо добито електричество, съдържат съществен въглероден компонент, дължащ се на производствения процес, произхода на суровините и редките елементи в батериите, както и енергията, необходима за съхранението и рециклирането им след края на полезния живот.

Таварес продължава, че забраната на двигателите с вътрешно горене в Европа към 2035 г. означава, че автомобилните производители трябва бързо да започнат трансформация на производството и веригата на доставките си: „Бруталността на тази промяна създава социален риск“, споделя той без повече подробности, но това са думи в по-широкия контекст на рисковете от изключване на средния потребител от новия автомобилен пазар, предизвиквайки гнева на потенциално много широки социални слоеве, включващи онези, които някога наричахме „средна класа“.

И още: Таварес нюансира обещанието си да не затваря европейски заводи: „Като цяло държа на обещанията, които давам, но също така трябва да останем конкурентоспособни“, каза той, цитирайки производствените разходи в Италия, които са „значително по-високи, понякога двойно над тези в заводите в други европейски страни“ основно заради „прекомерно“ високите цени на енергията. С това намекна за още един от тектоничните трансформационни социални ефекти, които можем да очакваме – този път на трудовия пазар.

На фона на мълчанието на останалите индустриални шефове цитираните думи звучат на пръв поглед удивително, още повече, че Европейската асоциация на автомобилните производители ACEA отказа коментар.

Самотен глас

   Въпреки, че по отношение на брюкселската свръхрегулативна склонност в индустриалните среди неофициално преобладава трезвият реализъм, по думите на британския автомобилен експерт д-р Чарлз Тенант „Карлос Таварес изглежда като самотен глас в оспорването на европейската политика за електрификация на превозните средства, докато другите изпълнителни директори мълчат по въпроса, освен когато възхваляват усилията на собствените си компании да предоставят това, което политиците изискват.“

Той, както и много други хора от сектора, се съгласява, че хибридите биха могли да предложат по-добро решение от електромобилите, не на последно място заради много по-ниската си цена и незабавен ефект: „Тъй като производителите продължават да предлагат висок клас премиум, „ореолни“ електрически автомобили, за повечето потребители в момента те са доста извън ценовия диапазон. Бизнес потребителите, както и каращите служебни коли, могат да компенсират разликата с данъчните си облекчения и социална приемливост, докато всички други са оставени да чакат по-достъпните електромобили.“

В този дух говори и д-р Кели Сенекал – съавторът на книгата „Състезание към нула – неразказаната история на зеленото шофиране“, който споделя опасенията, че натискът към пълна електрификация крие съществени недостатъци: „Бързият европейски тласък към изцяло електрически автомобилен парк е не само рисков за околната среда, но крие и социални негативи.“ И продължава: „Частичната електрификация по пътя на целенасочената комбинация на хибридни и електрически превозни средства е по-отговорният път, гарантиращ бърза декарбонизация, поддържайки възможностите потребителски достъпни. Насърчаването на подобен напредък чрез справедливо регулиране, вместо законодателство, благоприятстващо определени технологии, е най-добрият подход за постигане на по-устойчиво бъдеще“, смята той.

И тук едва ли някой ще се изненада, че природозащитниците са на друго мнение. Старшият директор за превозни средства и електрическа мобилност от базираните в Брюксел зелени лобисти Transport & Environment Юлия Полисканова: „Твърденията на Таварес, че хибридите предлагат по-евтино и бързо решение за климата просто не се базират на реалността: хибридите отделят средно 20% по-малко парникови газове от конвенционалните автомобили, докато електромобилите намаляват емисиите с 65% и само ще се подобряват, когато мрежата стане по-чиста. Редица автомобилни производители, някои марки на Stellantis и Toyota включително, просто закъсняха с електромобилните си инвестиции. Неуспехът в навременната подкрепа на нулевата емисионна технология не трябва да ги овластява да забавят трансформацията на останалата част от индустрията.“

Това, което тя пропуска, е че останалата част от индустрията все пак запазва трезвия си поглед върху темата, като например Volkswagen, които при цялата си електромобилна амбициозност не забравиха потенциала на двигателя с вътрешно горене да свали с до 95% емисиите на въглероден двуокис по значително по-евтиния път на използването на устойчиво добиваните синтетични въглеводороди.

Печалбата преди всичко

   Друг глас – този на дългогодишния кадър на Toyota и главен консултант във Vision Mobility в Торонто, Джеймс Картър – твърди, че изявленията на Таварес демонстрират по-голяма загриженост за печалбата, отколкото за околната среда, но не отрича, че липсата на достъпни електромобили се нуждае от внимание.

Публикувайки коментарите на Таварес, той смята, че те биха могли да предизвикат неблагоприятни реакции от инвеститорите – ставащи все по-загрижени от поведение, което може да се разглежда като липса на ентусиазъм по текущата обществена проблематика, – което от своя страна да подкопае цените на акциите.

Автомобилният експерт Тенант пък сочи доказателства в полза на твърдението, че правителствените опити да натъпчат избраната от тях технология насила в гърлото на съпротивляващата се индустрия: „Нека не забравяме, че в миналото имаше сбъркани политически решения, с които в опит да намалят CO₂ емисиите през 90-те производителите и потреблението бяха принудени да предпочитат дизеловите автомобили пред бензина, въпреки, че бе известно, че вместо това те произвеждат вредни частици и газове. Тогава бензиновите двигатели с постно изгаряне биха били по-добрата технология, но политическият тласък зад дизела бе твърде силен, така че докато Stellantis продължават с 30-милиардните си електрификационни планове, може би политиците и индустрията трябва да спрат, ако не искат да повтарят грешките от миналото.“

–

     И докато чакам 1 март, когато вторият най-голям европейски автомобилен производител ще обяви дългосрочните си планове, без да искам се отплесвам по посока на друга една книга – „21 урока за 21-ви век“ на Ювал Харари, в която авторът го формулира много добре: „До момента модерните идеологии, научните експерти и националните правителства не успяват да създадат осъществима визия за бъдещето на човечеството.“ Според него Библията, Коранът, Книгата на Мормон, Ведите и всички други свещени книги „…са написани от Homo Sapiens с богато въображение. Това са просто истории, измислени от нашите предшественици, за да легитимират социални норми и политически структури.“

Струва ми се, че в момента ставаме свидетели тъкмо на провал в опита на днешния човек (през набедения му хиперрегулаторен елит) да измисли истории, легитимиращи бъдещия въобразен ред, както Харари го нарича, поне на жанровото равнище на предходните.

    Няма съмнение, че настоящият прибързан европейски натиск ще роди още автомобилни фигури с нагласата на Галилей и Дарвин – настроени критично към такива видимо лишени от талант легитимиращи истории. И обречени на вечно закъсняващите институционални извинения.

Олекване – II

От метал към композити

   Преди година Polestar обявиха, че ще произвеждат концептуалния Precept, чийто интериор е изработен от устойчиви материали, като
PET бутилки, риболовни мрежи и корков винил

    Преди няколко години вече имахме случай да говорим за автомобилното олекване. Тогава още беше ясно, че гладът за нови, по-високи въглеродни цели на Европейската комисия няма вид на едноактно действие: както и да го оценяваме, явлението има по-траен характер, а годините до тази недвусмислено показаха и много от разнообразните отраслови и далеч отвъд него аспекти на регулаторния натиск. Интересът ни към тях е обречен на постоянно висока интензивност заради трудните за цялостно осмисляне и остойностяване последствия от емисионно-регулаторния ентусиазъм (ще го наречем така по-меко, за да има мир – поне днес), а тук отново ще хвърлим любопитно око върху един от интересните аспекти в борбата за по-малко въглероден двуокис – използването на алтернативни материали с цел сваляне теглото на колите.

В опит да предприеме енергични мерки за справяне с изменението на климата през декември правителството на Обединеното кралство се зарече да намали въглеродните емисии на страната с 68% до 2030 г., провъзгласявайки забрана за продажбата на нови бензинови и дизелови возила. Няма и половин година по-късно и то направи още една амбициозна стъпка в намаляването на CO₂ еквивалентните емисии, свеждайки целите си до водещия в света показател от -78% през 2035 в сравнение с 1990 г., придвижвайки кралството с повече от 2/3 напред по пътя към нетната нула, планирана за 2050-а. Публикуваният на 14 юли декарбонизационен план, чийто 216 страници представляват крайно интересно четиво за любознателния и просветен български регулатор, отива още по-далеч, а именно забранява продажбата на нови дизелови и бензинови тежкотоварни автомобили от 2040. За да се постигнат тези свръхамбициозни цели, практически почти половината от британските превозни средства до края на десетилетието трябва да се електрифицират.

Но обединените англичани, уелсци, северноирландци и шотландци далеч не са сами в електромобилния преход: Европейският зелен пакт и законодателният пакет “Fit for 55“ включват преосмислени стандарти за фосилните превозни средства с краен срок за продажбата им през 2035-а и развитие на зарядната инфраструктура по Трансевропейската транспортна мрежа.

Коя е най-голямата заплаха за постигането на тези колективни цели? Ниската степен на приемане на електромобилите, разбира се. Основният потребителски проблем в момента е тяхната ограничена автономия, а първият, идващ на ум, начин за подобряването й е увеличаването на батерийния капацитет. Алтернатива на това очевидно, но далеч не така лесно за постигане решение е обстоятелството, че при движението си електромобилите изпитват ограниченията на аеродинамичното, механичното съпротивление на търкаляне и – обектът на днешната ни тема – теглото.

Полимерните композити, включващи въглеродно усилените полимери (или въглеродните влакна за по-кратко), предлагат по-ниско тегло и несравнимо по-голяма формовъчна гъвкавост от метала; така те помагат в подобряването и на трите.

Приложенията

   Подходът на Bcomp

   Въпреки очевидните им предимства, едно от основните предизвикателства при подмяната на стоманените конструктивни елементи с композитни е, че себестойността на материалите и производственият процес могат да бъдат значително по-високи – обстоятелство с особено значение при приложението им в масово производство. При тях цената предизвиква много повече тревоги, отколкото при нискотиражните суперспортни автомобили, където до момента е и най-широкото им приложение.

Електромобилите представляват отлична фокусна точка при разработката на конкурентни композитни решения: броят на частите с напълно нови или фундаментално различни конструктивни изисквания и ограничения в сравнение с еквивалентните конвенционални автомобили е значителен. Още по-радикално, с евентуалното нарастване на автономните превозни средства много вероятно ще наблюдаваме отказ от идеята за автомобилите като стоманени кутии с редици обърнати напред седалки; ще възникват нови форми на самоносещи конструкции, възползващи се от обстоятелството, че за пътниците вече няма да се налага да контролират движението или да седят с лице към пътя.

В последния контекст композитите имат и друго ясно изразено преимущество: лекота в изграждането на радикално оформени структури, обещаваща значително предимство в електромобилните им приложения. Футуристично задвижваният от слънчева енергия електромобил на Aptera Motors, които напоследък получиха предварителни поръчки за четвърт милиард долара, има композитен монокок и използва множество други подобни структури, предлагайки превозно средство с високо аеродинамична форма и невероятно ниско тегло. Резултат: пробег от над 1 600 км – близо 4 пъти по-голям от този на колите със сходни по размер батерии.

За масите

   При все това, материалните разходи не са единствената пречка, която композитите трябва да преодолеят: интеграцията в съществуващите вериги на доставки и производствени линии е друго предизвикателство. Дори след идентификацията на казус за приложението им, достигането с необходимата скорост до пазара е голямо предизвикателство пред композитните компоненти. Причината отчасти е в многото възможности за избор на влакна, смоли и комбинациите им, за разлика от относителната простота на металите.

След оптимизацията на конструкцията и производството им не е просто: формоването с пренасяне на смола, при което суха влакнеста форма (съвкупност от предварително оформени слоеве сухи влакна) е разположена във форма, в която впоследствие се инжектира смола, е водещата технология в масовото производство. Съществуващите в момента решения обаче вървят с високи разходи за инструментална екипировка и опитът в използването им не е разпространен широко извън космическата индустрия; двете препятствия трябва да намалеят с нарастването на композитната употреба в автомобилния сектор.

       С дължина от 4.44, ширина 2.24, височина 1.36 и колесна база от 2.77 м Aptera
Resurrection представлява електрическа триколка,  произведена от 10 основни
структурни части (електромобилите обикновено имат около 300) с тегло около 815 кг
и очаквана цена между 34 и 59 000 долара 

Намали, употребявай, рециклирай

   Друго едно предизвикателство се крие в края на живота на превозното средство: изхвърлянето и рециклирането на композити. То е особено належащо предвид евродирективата за излезлите от употреба превозни средства, изискваща 85% от масата им да подлежи на повторна употреба или рециклиране и затрудняваща се от компонентната смес в композитите. Да не говорим, че полимерните композити често се произвеждат от невъзобновяеми ресурси като петрол, а производството на синтетични влакна по правило е енергоемко. Така възникна и значителният натиск за разработването на „зелени композити“ с намалено въздействие върху околната среда.

Те, използващи за подсилващи агенти естествени влакна и/или био смоли за полимерна матрица, се получават от възобновяеми ресурси, като евтините селскостопански отпадъци, и биха могли да бъдат биоразградими. Енергията, използвана при производството им, може да е далеч по-ограничена, отколкото при традиционните; така те не просто са устойчиви, а имат и по-ниско въздействие върху околната среда.

До ден-днешен използването на зелени композити, подобно на останалите, обикновено е ограничено до превозни средства с малък тираж, или до елементи в масово произвеждани автомобилни интериори. Автомобилните производители сега обаче се фокусират върху масовото им производство за приложение във всички аспекти на колите от следващо поколение.

Навъртелият вече десетилетие швейцарски стартъп Bcomp се фокусира върху производството на композити в голям мащаб. Използваните естествени влакна са получени от лен, а крайният композит подлежи на формоване под налягане за автомобилни интериорни панели с до 70% намалено съдържание на пластмаса и 50% редукция в теглото в сравнение с други композити. Материалът има крайните характеристики на „конвенционалните“ карбонови влакна, а въглеродният му отпечатък е със 75% по-нисък. Производителят стимулира приемането му в сътрудничество с големи автомобилни манифактуристи, като Tesla и Volvo.

Конвенционалните каросерийни панели не са единствените компоненти, използващи зелени композити. TRB Lightweight Structures разработват леки батерийни корпуси, изработени от смола на захарна основа със 100-процентов произход от отпадъчна селскостопанска биомаса, постигаща паритетна производствена себестойност с алуминия.  

Към зелените композити се насочват и по-големите производители: наскоро General Motors са подали заявки за патент за използване на композити с естествен произход в интериорни компоненти, а Ford сътрудничат с известните производители на кетчуп Heinz в разработката на композити от доматени ципи за вграждане в компоненти на бъдещите им превозни средства.

Пътят напред

   Полезните свойства на композитите могат да бъдат използвани, за да осигурят бъдещи превозни средства, превъзхождащи значително базираните им на стомана предшественици – а и да изглеждат поразително, докато го правят – особено, когато става дума за електромобили.

Въпреки това пътят напред не е напълно ясен: скоростта, с която се въвеждат в производство и достигат до пазара ще останат големи предизвикателства, докато не бъде преодоляна историческата индустриална инерция, изградена върху базираното на метали производство.

Ако автомобилната индустрия ще изпълнява амбициозни цели за устойчивост, по-нататъшните иновации в сферата на зелените композити очевидно ще играят много важна роля.

   Лекият корпус на електромобилен батериен пакет от TRB Lightweight Structures

Скоро?

 Със скоростта на бензина

 

 

     Всички увличащи се по електромобилизма по един или друг начин непременно са си задавали въпроса кога ще настъпи краят на унизителното висене пред бездруго оскъдните, зле организирани и безнадеждно бавни зарядни станции в България. 

По неизбежност в тази група напоследък се озовах и аз: където ги има, са достъпни и работят, електрическите зарядни станции в страната са средище на крайно любопитен електромобилен планктон. 

От една страна, това са хора, които гледат на електрическата мобилност като на инструмент за индивидуалното си прогресивно разграничаване от конвенционалния, моторизиран плебс. От друга, в преобладавщите случаи това са и хора, които гледат на своя електромобил (с всичките възможни уговорки за разликите между притежаването и правото на употреба) като на своеобразна награда за житейския успех. И са готови не само да платят пределно високата му цена на придобиване в условия на нулеви субсидии, но и да преглътнат всички съпътстващи ограничения в упражняването на базовите си права за свободно придвижване. „Луди“ – казват си едни. „Сектанти, обладани от злия дух на когнитивен дисонанс“ – припяват втори. „Малцинство напредничави и социално отговорни граждани, загрижени за климатичните промени и бъдещите поколения“ – патетично сричат трети. „Пълни кретени“ – спонтанно автосугестират в елитния граовски анклав от собственици на Golf II.

Работата е там, че дори в страна като България, неуморно демонстрираща зловещата си автомобилна инвалидност, все пак тук-таме са останали индивиди, развълнувани с различна мотивация от един или друг аспект на тока. Броят им, разбира се, е малък и е осъден да не се променя, поне докато не решим един от ключовите аспекти в липсващата зрялост на електромобилите – скоростта на зареждането им.

В океана от електромобилна дезинформация често се натъквам на заклинания от типа на това, че електромобилите скоро ще могат да се зареждат бързо и лесно – като конвенционалните. Проблемът на неграмотния й прочит е тъкмо в това „скоро“. Когато, и ако това се случи (защото трудностите пред мигрирането на една технология от мащаба на успешния лабораторен експеримент до масовото производство са безброй), ще изчезне една от фундаменталните причини за отказа от електромобил – така наречената тревога за пробега.

Напредъкът

    Израелците от StoreDot твърдят, че с подобрената им литиево-йонна технология, заместваща графита със силиций, 5-минутното й зареждане се приближава. Твърденията изглеждат убедително в светлината на сериозната финансова подкрепа от страна на компании като BP, Daimler, TDK и Samsung. След доклада им за напредъка в началото на годината чухме изпълнителният директор Дорон Майерсдорф да казва следното: „На прага сме в постигането на революция в електромобилното зареждане, която ще премахне критичната бариера пред масовото приемане на електромобилите.“

И въпреки, че още няма яснота колко дълъг всъщност ще е този праг, американците от Solid Power, подкрепяни от Ford, заявиха, че са отбелязали напредък в технологията на твърдотелните батерии и се надяват да достигнат етапа на масовото им производство някъде към 2027-а.

Подкрепяният от Volkswagen американски стартъп QuantumScape работи по батерия с твърд вместо течен електролит и литиево-метален анод за създаването на по-плътна и безопасна клетка. Сигналите, които излъчват дават надежда за по-ранен резултат – в рамките на три години.

После идва и обещанието от Toyota, които старателно крият картите си, инвестирайки сериозно в авангардна батерийна технология. Бутайки напред чудото на водородната горивна клетка, японците изглеждаха небрежни към електромобилите, но се вярва, че са на няколко години време от пробив в твърдите батерии. Те могат да произвеждат до 45% повече енергия от тези с течен електролит, елиминирайки риска от пожари, свързван с настоящата течна технология. Букварът по автомобилна инвестиционна възвращаемост и продуктово позициониране подсказва, че ще ги видим първо в големи, скъпи и луксозни електромобили с голяма автономия.

В електрическата надпревара Европа се оказа тъмно място: според инвестиционните банкери UBS тя представлява едва 3% от световното производство на енергийни клетки, а ЕС иска да увеличи този дял до 25% през 2030-а. Преди малко повече от месец ЕС одобри тримилиардна подкрепа за производството на батерии, като субсидиите отиват в BMW, Stellantis и Tesla. Само преди броени дни от първото батерийно събитие във Волфсбург „Power Day“ дойде новината, че до 2030  „Фолксваген“ ще разполагат с шест европейски завода, всеки с капацитет от по 40 GWh. Унифицираният батериен дизайн ще излезе през 2023 г. и ще обхваща 80% от първите им електромобили. Дебютът ще е в елитния Audi Artemis, който излиза през 2024-а. Така изглежда, че проектите по разработване на нови акумулаторни технологии няма да страдат от недостиг на капитал, а Европа ще бъде световен електромобилен лидер. Според IHS Markit пазарният дял на електромобилите ще се увеличи от 2,1% през 2019 до 19,1 през 2025 и 30% през 2030 година. Пак в тези срокове Китай ще достигне дял от 24,2%, а в САЩ (прогноза, правена тъкмо преди администрацията на Байдън да обяви новата си зелена политика) той ще е едва 15.

Къде на този фон стои България като ниво на разбиране за обществената интеграция на автомобилите и качеството си на инвестиционна дестинация във веригата на доставките им изобщо, както се досещате, е крайно любопитен въпрос, който ще запазим за язвителната забележка към тлъстата двойка за годината в бележника на настоящото ни управление и ще отправим към претендентите за следващото, които за момента демонстрират високо ниво на разбиране и заинтересованост по автомобилните въпроси.

Професор Дейвид Грийнууд от британския университет Уоруик смята, че успехът на електромобилите зависи от плътността на зарядната инфраструктура и батериите, позволяващи по-бърз заряд. Така се затваря един непорочен кръг, в който просто няма да има нужда от по-големи батерии, защото електромобилните шофьори ще бъдат спокойни, че са само на минути разстояние от зарядна станция, работеща със скоростта на бензина.

И колко близо сме до съвършената Утопия?

Липсват ни концепция и индустриализирано решение

    Проф. Грийнууд: „Много компании постигат впечатляващи тестови лабораторни резултати, но с технология, която все още не е мащабируема. Разликата в производството на батерия, работеща в лабораторията и тази за пазара е голяма. Можеш да покажеш процес, способен да произведе стотици клетки, но той ще трябва да произвежда десетки милиони. За батериите от второ поколение, както и за новите с твърд електролит, постигането на научна и инженерна осъществимост в масовото производство и достигането им до потребителите ще отнеме 5 – 8 години.“

Аналитикът Греъм Евънс от IHS Markit се съгласява, че скокът от лабораторията към потребителя е голям, но е една идея по-оптимистичен по отношение на графика си, според който твърдите батерии ще са масово достъпни през 2025 г., появявайки се в малки серии още през 2023: „Скокът от лабораторията до вграждането в превозно средство е голям. Работи се при екстремни температури, енергично шофиране и редовно бързо зареждане – условия, представляващи огромно предизвикателство и голяма неизвестна пред всяка технология в момента. Значителен тест представляват и нискотемпературните характеристики: може да работи в лабораторията, но какво ще кажете за тестово трасе в Полярния кръг.“

Евънс сочи, че първоначално повечето електромобилни зареждания ще се извършват нощем у дома и със сравнително незначително въздействие върху разпределителната мрежа, но с разширяването на собствеността и включването на бизнес потребителите, правещи по 300-500 километра дневно, мрежата за бърз заряд ще става все по-важна. С това ще възникнат новите проблеми, защото бързите зарядни станции изискват много повече енергия от мрежата и са скъпи за монтаж. Това е причината, поради която инсталирането на многобройни зарядни клъстери ще бъде трудно; ще се образуват опашки, което няма да е твърде вдъхновяваща реклама за гледащите от конвенционалните бензиностанции.

Аналитикът от Frost & Sullivan Праджот Сейт очаква новата батерийна технология да е готова до 4 – 5 години: „Трудно е да се посочи отделно взета компания, тъй като по технологиите за бързо зареждане работят над 50, включващи развитието на зарядни станции, батерии и зарядни технологии. Бързата зарядна технология е ключ към бъдещето на електромобилното зареждане, тъй като 100% от производителите на превозни средства я прилагат, независимо дали става дума за електромобил или заряден хибрид.“

По-рано тази седмица Херберт Дийс пък звучеше искрено, когато каза: „Не е истина, че сега можем да кажем в кой момент във времето ще излязат твърдотелните батерии. Те работят добре при лабораторни тестове, но ни липсват концепция и индустриализирано решение." 

 Вътрешното зареждане не е проблем

    Проф. Грийнууд от университета в Уоруик смята, че производството на електроенергия е малко вероятно да се превърне в проблем пред електромобилното зареждане във Великобритания: „Имаме достатъчно енергия от мрежата с вятърна, ядрена и възобновяема енергия. Предизвикателството е в разпределението й, което не е модернизирано от десетилетия – домашното окабеляване и местните подстанции.“

Но смята, че на общия електромобилен пазар новите батерийни технологии ще бъдат ключов играч: „Трябва да разработим и интегрираме в колата батерийна система, базирана на хибрид от твърди клетки с висока енергийна и висока мощностна плътност. Тези нови типове батерии са по-ефективни, с по-ефективно съхранение на енергията, в по-малък пакет и с възможност за бързо зареждане. Трябва да предоставим решение с по-проста охладителна система, облекчена структура за сигурност, намалено време за зареждане до 500-километров пробег и спестяване на до 10% от теглото в сравнение със съществуващите решения.“

И завършва оптимистично: „Има много надежда от техническа гледна точка. Няколко компании напредват с технологиите отвъд лабораторията, доставяйки това, което търсим – 5-10-минутно зареждане, но предизвикателството е индустриализиране в мащаб и обикновено това ще бъдат 5 до 8 години.“

–

    Аз ще го допълня, че у нас това прилича много на реалистичен срок за първоначално осъзнаване на катастрофалното ни конвенционално моторизационно състояние. Кога обаче ще сме в състояние да формулираме членоразделно проблематиката и задачите си е прогноза, която днес не се наемам да направя.