Elektrinių transporto priemonių variklių tvarumas – automobilių bendruomenė
Elektrinės transporto priemonės (EV) yra gyvybiškai svarbios transporto sektoriaus dekarbonizavimui. Tačiau juose naudojamos medžiagos dažnai yra tikrinamos dėl jų tvarumo. Objektyviai kiekybiškai įvertinti tvarumą sunku, nes jis priklauso nuo daugelio veiksnių, tačiau tam tikros technologijos, medžiagos ir praktika tikrai gali būti daugiau ar mažiau tvarūs nei kiti.
Elektros variklių konstrukcijos tvarumas yra labai svarbi elektromobilio pavaros dalis, todėl svarbu atsižvelgti į tvarų transporto priemonės pobūdį. „IDTechEx“ ataskaitoje „Elektrinių transporto priemonių elektros varikliai 2025–2035 m.: technologijos, medžiagos, rinkos ir prognozės“ prognozuojama, kad iki 2035 m. kasmet reikės daugiau nei 160 mln. elektros variklių. Šio straipsnio tikslas – aptarti kai kuriuos svarbiausius veiksnius ir kompromisus. sukurta elektros variklių projektavimui, jei tvarumas yra pagrindinis tikslas.
Medžiagos pasirinkimo įtaka
Daugeliu atvejų elektros variklių statoriuje EV rinkoje naudojamos medžiagos yra labai panašios – plieninės laminatės ir varinės apvijos. Pagrindinis skirtumas yra rotoriaus medžiagos. Retųjų žemių nuolatinių magnetų varikliai sudaro didžiąją rinkos dalį, o IDTechEx nustatė, kad 2023 m. jie užėmė 85 % elektromobilių rinkos.
Iš medžiagų, skirtų elektros varikliams (plienas, aliuminis, varis) 1 kg, retosios žemės daro didžiausią poveikį aplinkai, atsižvelgiant į galimą ozono sluoksnio ardymą, visuotinį atšilimą, rūgštėjimą, eutrofikaciją ir fotocheminį ozono susidarymą.
Nors retųjų žemių varikliai sudaro santykinai mažą variklio dalį (mažiau nei 1–2 kg), retųjų žemių turintys varikliai paprastai daro didesnį poveikį aplinkai vienam kW galios, palyginti su alternatyviais be retųjų žemių, net jei varikliai be magnetų. paprastai reikia didesnio kiekio kitų medžiagų, tokių kaip varis. Tačiau varikliams be magnetų gali prireikti kitų gamybos etapų, kurie gali padidinti energijos suvartojimą.
Galios tankio ir efektyvumo didinimas, siekiant pagerinti tvarumą
Veiksmingesnis variklis reiškia, kad mažiau energijos eikvojama vairuojant transporto priemonę. Tai reiškia, kad sunaudojama mažiau elektros energijos iš tinklo, o tai, priklausomai nuo tinklo, gali žymiai sumažinti CO2 išvestis. Be to, efektyvesnis variklis reiškia, kad norint pasiekti tą patį transporto priemonės diapazoną galima naudoti mažesnę bateriją, sumažinant medžiagų naudojimą ir akumuliatoriaus sistemos poveikį aplinkai.
Kitas aspektas yra galios tankis. Didesnės galios variklis sunaudos mažiau medžiagų, kad būtų pasiekta tokia pati galia. Imant ekstremalų didelio galios tankio su ašiniu srauto varikliu pavyzdį, IDTechEx apklausti žaidėjai teigė, kad 190 kW galią galima pasiekti naudojant mažiau nei 1,2 kg magnetų arba ~ 6,3 gramo/kW. Palyginkite tai su įprastu šiuolaikiniu radialinio srauto varikliu, kurio galia yra apie 10 gramų/kW.
Ar mums reikia daugiau variklių?
IDTechEx tyrimas parodė, kad 2023 m. vidutinis variklių, naudojamų vienam BEV, skaičius buvo 13 % didesnis nei 2015 m., nes daugiau transporto priemonių yra su dviejų, trijų ir keturių variklių variantais. Žinoma, jei automobilyje bus daugiau variklių, padidės variklio ir visų susijusių elektronikos bei šilumos valdymo komponentų medžiagų panaudojimas.
Galima būtų paklausti, kiek vartotojų reikia daugiau nei vieno variklio. Tai iš tiesų yra maloni prabanga, o automobilių gamintojai dažnai nori parduoti šias aukštesnės specifikacijos transporto priemones, kurių pelno marža yra didesnė. Tai sumažina automobilio tvarumą.
Tačiau jei tai reiškia, kad daugiau žmonių nori įsigyti BEV, tai gali būti vertinama kaip žingsnis teisinga linkme aplinkos atžvilgiu. „IDTechEx“ mano, kad svarbus žingsnis siekiant atgaivinti elektromobilių rinkos augimą bus pigių modelių prieinamumas (ypač Europoje), kurie greičiausiai paskatins vieno variklio sprendimą, kuris sumažins išlaidas.
Kiek svarbus veiksnys yra tvarumas?
Tvarumas yra pagrindinis daugumos šiuolaikinių verslų tikslas. Daugelis jų artimiausioje ateityje turės nulinius tikslus, o ištisi padaliniai, skirti sumažinti įmonės poveikį aplinkai. Automobilių gamintojams bandant gaminti pelningesnius elektromobilius, kurie bus svarbus veiksnys mažinant kelių transporto anglies dioksidą, EV komponentų tvarumas dažnai atsilieka nuo tokių veiksnių kaip našumas, efektyvumas ir kaina.
Be to, akumuliatoriaus medžiagos paprastai yra labiau tikrinamos, ir teisingai, atsižvelgiant į naudojamus kiekius, palyginti su varikliais. Tai atsispindi ankstyvuosiuose reglamentuose, pavyzdžiui, baterijos pasuose Europoje, pagal kuriuos reikalaujama pranešti apie akumuliatoriaus CO2 pėdsaką. Didžioji dalis pradinio tvarumo dėmesio bus skirta šiai sričiai, tačiau ateityje variklis gali tapti svarbiu keliu gerinant transporto priemonių tvarumą.
„IDTechEx“ ataskaitoje „Elektrinių transporto priemonių elektros varikliai 2025–2035 m.: technologijos, medžiagos, rinkos ir prognozės“ analizuojamos dabartinės elektromobilių elektros variklių technologijos ir medžiagų bei prognozuojamos ateities tendencijos ir poreikiai ateinantiems dešimčiai metų.
IDTechEx apskaičiavo, kad 2035 m. EV rinkai reikės daugiau nei 160 milijonų elektros variklių, o maždaug 30 % automobilių rinkos tais pačiais metais naudos technologijas be retųjų žemių.
