Samochód elektryczny wczoraj, dziś i jutro: część 1

Seria poświęcona nowym wyzwaniom mobilności elektrycznej

Analiza statystyczna i planowanie strategiczne to nauki bardzo trudne, czego dowodzi obecna sytuacja zdrowotna, społeczno-polityczna na świecie. W tej chwili nikt nie może powiedzieć, co stanie się po zakończeniu pandemii z punktu widzenia motoryzacji, głównie dlatego, że nie wiadomo, kiedy to nastąpi. Czy zmienią się wymagania dotyczące emisji dwutlenku węgla i zużycia paliwa na świecie, aw Europie w szczególności? Jak to, w połączeniu z niskimi cenami ropy i mniejszymi dochodami ze środków finansowych, wpłynie na mobilność elektryczną. Czy wzrost ich dotacji będzie kontynuowany, czy stanie się odwrotnie? Czy pieniądze pomocowe (jeśli w ogóle) dla firm motoryzacyjnych zostaną przekazane wraz z wymogiem inwestycji w „zielone” technologie?

Chiny, które już wychodzą z kryzysu, z pewnością będą nadal szukać sposobu, aby stać się liderem nowej mobilności, nie będąc awangardą technologiczną w starej. Większość dzisiejszych producentów samochodów nadal sprzedaje głównie samochody o napędzie konwencjonalnym, ale w ostatnich latach zainwestowało znaczne środki w mobilność elektryczną, więc są gotowi na różne scenariusze po kryzysie. Oczywiście, nawet najmroczniejsze scenariusze predykcyjne nie obejmują czegoś tak drastycznego, jak to, co się dzieje. Ale jak mówi Nietzsche: „Co mnie nie zabije, to mnie wzmocni”. Jak firmy samochodowe i podwykonawcy zmienią swoją filozofię i jaki będzie ich stan zdrowia, dopiero się okaże. Na pewno znajdzie się praca dla producentów ogniw litowo-jonowych. A zanim przejdziemy do rozwiązań technologicznych w dziedzinie silników elektrycznych i akumulatorów, przypomnimy Ci kilka fragmentów historii i rozwiązań platformowych dla nich.

Coś w rodzaju wprowadzenia…

Droga jest celem. Ta pozornie prosta myśl Lao Tzu wypełnia treścią dynamiczne procesy zachodzące w dzisiejszym przemyśle motoryzacyjnym. To prawda, że ​​różne okresy w jej historii określano także jako „dynamiczne” – jak dwa kryzysy naftowe, ale faktem jest, że w tej dziedzinie zachodzą dziś rzeczywiście znaczące procesy przeobrażeń. Być może najlepszy obraz stresu uzyskają działy planowania, rozwoju lub współpracy z dostawcami. Jaki będzie wolumen i względny udział samochodów elektrycznych w całkowitej produkcji samochodów w nadchodzących latach? Jak zorganizować dostawę komponentów, takich jak ogniwa litowo-jonowe do akumulatorów i kto będzie dostawcą materiałów i sprzętu do produkcji silników elektrycznych i energoelektroniki. Czy inwestować we własny rozwój, czy inwestować, kupować udziały i zawierać umowy z innymi dostawcami producentów napędów elektrycznych. Czy należy projektować nowe platformy nadwozia zgodnie ze specyfiką danego napędu, dostosowywać obecne lub tworzyć nowe platformy uniwersalne. Ogromna ilość spraw, na podstawie których trzeba podejmować szybkie decyzje, ale w oparciu o poważną analizę. Bo wszystkie one wiążą się z ogromnymi kosztami po stronie firm i restrukturyzacją, co w żaden sposób nie powinno zaszkodzić pracom rozwojowym nad klasycznym napędem z silnikami spalinowymi (w tym wysokoprężnymi). Jednak w końcu to oni przynoszą zyski firmom samochodowym i muszą zapewnić środki finansowe na rozwój i wprowadzanie nowych modeli elektrycznych. Ach, teraz jest kryzys…

Drewno opałowe z oleju napędowego

Statystyki i prognozy oparte na analizach to trudna praca. Według wielu prognoz z 2008 roku, obecnie cena ropy powinna przekraczać 250 dolarów za baryłkę. Potem przyszedł kryzys gospodarczy i załamały się wszelkie interpolacje. Kryzys już się skończył, a VW Bordeaux ogłosił silnik wysokoprężny i stał się sztandarowym nosicielem idei Diesla za pomocą programów o nazwie „Diesel Day” lub D-Day przez analogię do dnia lądowania w Normandii. Jego pomysły naprawdę zaczęły kiełkować, gdy okazało się, że wprowadzenie na rynek diesla nie odbyło się w najbardziej uczciwy i czysty sposób. Statystyka nie uwzględnia takich historycznych wydarzeń i przygód, ale ani życie przemysłowe, ani społeczne nie są bezpłodne. Polityka i media społecznościowe pospieszyły z wyklęciem silnika Diesla bez żadnych podstaw technologicznych, a sam Volkswagen dolał oliwy do ognia i jako forma mechanizmu kompensacyjnego rzucił go na stos, a w płomienie i dumnie machał flagą elektromobilności.

Wielu producentów samochodów wpadło w tę pułapkę szybkim rozwojem. Religia leżąca u podstaw D-Day szybko stała się herezją, przekształconą w E-Day i wszyscy zaczęli gorączkowo zadawać sobie powyższe pytania. W nieco ponad cztery lata – od skandalu z dieslami w 2015 roku do dziś – nawet najbardziej zagorzali elektrosceptycy zrezygnowali z oporu wobec samochodów elektrycznych i zaczęli szukać sposobów na ich skonstruowanie. Nawet Mazda, która twierdziła, że ​​„ich serca są ciepłe” i Toyota, tak bezinteresownie przywiązana do swoich hybryd, że wprowadziła absurdalne komunikaty marketingowe, takie jak „samoładujące się hybrydy”, są teraz gotowe na wspólną platformę elektryczną.

Teraz wszyscy bez wyjątku producenci samochodów zaczynają włączać do swojej oferty samochody elektryczne lub zelektryfikowane. Tutaj nie będziemy wchodzić w szczegóły, kto dokładnie przedstawi, ile modeli elektrycznych i zelektryfikowanych w nadchodzących latach, nie tylko dlatego, że takie liczby mijają i odchodzą jak jesienne liście, ale także dlatego, że ten kryzys zmieni wiele punktów widzenia. Plany są ważne dla działów planowania produkcji, ale jak wspomnieliśmy wyżej „celem jest droga”. Jak statek płynący po morzu, zmienia się widoczność horyzontu i otwierają się za nim nowe perspektywy. Ceny baterii spadają, ale spada też cena ropy. Politycy podejmują dziś decyzję, ale z biegiem czasu doprowadziło to do drastycznych cięć zatrudnienia i powrotu do status quo nowych decyzji. A potem nagle wszystko się zatrzymuje…

Daleko nam jednak do wiary, że mobilność elektryczna nie występuje. Tak, to się „dzieje” i prawdopodobnie będzie się nadal działo. Ale jak już wielokrotnie mówiliśmy o nas w branży motoryzacyjnej i sportowej, wiedza jest najwyższym priorytetem i poprzez tę serię chcemy pomóc poszerzyć tę wiedzę.

Kto co zrobi - w najbliższej przyszłości?

Magnetyzm Elona Muska i indukcja, którą Tesla (podobnie jak szeroko stosowane silniki asynchroniczne lub indukcyjne firmy) wywiera na przemysł motoryzacyjny, są niesamowite. Pomijając schematy pozyskiwania kapitału przez firmę, nie sposób nie podziwiać człowieka, który znalazł swoją niszę w motoryzacji i zepchnął swój „start-up” wśród mastodontów. Pamiętam, jak odwiedziłem wystawę w Detroit w 2010 roku, kiedy na małym stoisku Tesla pokazał fragment aluminiowej platformy przyszłego Modelu S. Najwyraźniej zmartwiony, inżynier stoiska nie został uhonorowany i ze szczególną uwagą przez większość mediów. Mało który z ówczesnych dziennikarzy wyobrażał sobie, że ta mała kartka w historii Tesli będzie tak ważna dla jej rozwoju. Podobnie jak Toyota, która szukała wszelkiego rodzaju projektów i patentów, aby położyć podwaliny pod swoją technologię hybrydową, twórcy Tesli w tamtych czasach szukali genialnych sposobów na stworzenie samochodu elektrycznego za odpowiednią cenę. Częścią tych poszukiwań jest wykorzystanie silników asynchronicznych, integracja konwencjonalnych ogniw laptopów z bateriami i rozsądne zarządzanie nimi, a także wykorzystanie lekkiej platformy konstrukcyjnej Lotus jako podstawy pierwszego modelu Roadstera. Tak, ten sam samochód, który Musk wysłał w kosmos z Falcon Heavy.

Przypadkowo w tym samym roku 2010 zza oceanu miałem szczęście uczestniczyć w kolejnym ciekawym wydarzeniu związanym z samochodami elektrycznymi - prezentacji pojazdu BMW MegaCity. Nawet w czasach spadających cen ropy i całkowitego braku zainteresowania samochodami elektrycznymi, BMW zaprezentowało model stworzony w całości zgodnie ze specyfiką napędu elektrycznego, z aluminiową ramą nośną akumulatora. Aby zrekompensować wagę akumulatorów, które w 2010 roku miały ogniwa, które nie tylko miały mniejszą pojemność, ale były pięć razy droższe niż obecnie, inżynierowie BMW i wielu ich podwykonawców opracowali konstrukcję węglową, która może być produkowana. w dużych ilościach. W tym samym roku 2010 Nissan rozpoczął ofensywę elektryczną z Leaf, a GM zaprezentował Volt/Ampera. Były to pierwsze ptaki nowej mobilności elektrycznej…

Cofnij się w czasie

Jeśli cofniemy się do historii samochodu, przekonamy się, że od końca XIX wieku do około I wojny światowej samochód elektryczny był uważany za w pełni konkurencyjny w stosunku do tego napędzanego silnikiem spalinowym. Prawdą jest, że akumulatory były wówczas dość nieefektywne, ale prawdą jest również, że silnik spalinowy był w powijakach. Wynalezienie rozrusznika elektrycznego w 19 r., Odkrycie wcześniej dużych złóż ropy naftowej w Teksasie oraz budowa coraz większej liczby dróg w Stanach Zjednoczonych, a także wynalezienie linii montażowych sprawiły, że silnik z silnikiem uzyskał wyraźną przewagę nad elektrycznym. „Obiecujące” baterie alkaliczne Thomasa Edisona okazały się nieefektywne i zawodne i tylko wlewały olej do ognia samochodu elektrycznego. Wszystkie zalety są zachowane przez prawie cały XX wiek, kiedy firmy produkujące samochody elektryczne budowały wyłącznie ze względów technologicznych. Nawet podczas wspomnianych kryzysów naftowych nikomu nie przyszło do głowy, że samochód elektryczny może być alternatywą i chociaż znana była elektrochemia ogniw litowych, nie została jeszcze „dopracowana”. Pierwszym wielkim przełomem w tworzeniu bardziej nowoczesnego samochodu elektrycznego był GM EV1912, unikalne dzieło inżynieryjne z lat 20., którego historia jest pięknie opisana w firmie „Who Killed the Electric Car”.

Jeśli wrócimy do naszych czasów, przekonamy się, że priorytety już się zmieniły. Obecna sytuacja z samochodami elektrycznymi BMW jest wskaźnikiem szybkich procesów, które szaleją w tej dziedzinie, a chemia staje się główną siłą napędową tego procesu. Nie jest już konieczne projektowanie i wytwarzanie lekkich konstrukcji węglowych w celu skompensowania wagi akumulatorów. Obecnie jest to obowiązkiem (elektrochemików) z firm takich jak Samsung, LG Chem, CATL itp., Których działy rozwoju i produkcji szukają sposobów na jak najbardziej efektywne wykorzystanie procesów ogniw litowo-jonowych. Ponieważ obie obiecujące baterie „grafenowe” i „stałe” są w rzeczywistości wariantami litowo-jonowymi. Ale nie wyprzedzajmy wydarzeń.

Tesla i wszyscy inni

Niedawno w wywiadzie Elon Musk wspomniał, że spodoba mu się powszechna penetracja samochodów elektrycznych, co oznacza, że ​​jego misja jako pioniera wpływania na innych została spełniona. Brzmi altruistycznie, ale wierzę, że tak jest. W tym kontekście wszelkie stwierdzenia o stworzeniu różnych zabójców Tesli lub stwierdzenia takie jak „jesteśmy lepsi od Tesli” są bezcelowe i zbędne. To, co udało się firmie zrobić, jest niezrównane i takie są fakty - nawet jeśli coraz więcej producentów zaczyna oferować lepsze modele niż Tesla.

Niemieccy producenci samochodów są u progu małej rewolucji elektrycznej, ale honor pierwszego godnego przeciwnika Tesli przypadł Jaguarowi z jego I-Pace, który jest jednym z nielicznych (wciąż) samochodów zbudowanych na dedykowanej platformie. Wynika to w dużej mierze z wiedzy inżynierów z firmy Jaguar/Land Rover i macierzystej firmy Tata w zakresie technologii obróbki stopów aluminium oraz z faktu, że większość modeli firmy jest właśnie taka, a niskoseryjna produkcja pozwala wchłonąć wysoką cenę.

Nie powinniśmy zapominać o chmarach chińskich producentów opracowujących specjalnie zaprojektowane modele elektryczne, stymulowane ulgami podatkowymi w tym kraju, ale chyba najbardziej znaczący wkład w powstanie popularniejszego auta będzie miał VW „ludowy”.

W ramach całkowitej transformacji swojej filozofii życia i zdystansowania się od problemów z silnikami diesla, VW rozwija swój wielkoskalowy program w oparciu o konstrukcję nadwozia MEB, na której w najbliższych latach będą bazowały dziesiątki modeli. Zachęcają do tego rygorystyczne normy emisji dwutlenku węgla Unii Europejskiej, które wymagają, aby do 2021 roku średnią ilość CO2 w zakresie każdego producenta obniżyć do 95 g / km. Oznacza to średnie zużycie 3,6 litra oleju napędowego lub 4,1 litra benzyny. Przy malejącym popycie na samochody z silnikiem Diesla i rosnącym zapotrzebowaniu na modele SUV nie da się tego zrobić bez wprowadzenia modeli elektrycznych, które choć nie są napędzane całkowicie zerową emisją, znacznie obniżają średni poziom.

(podążać)

Tekst: Georgy Kolev