Με τυμπανοκρουσίες στα τέλη του 2017, η Tesla ανακοίνωσε ότι ήταν έτοιμη να ξεκινήσει την παραγωγή ενός βαρέως τύπου ηλεκτρικού φορτηγού. Για μια δεκαετία ή περισσότερο, το διεθνές ενδιαφέρον έχει αυξηθεί για το είδος του άλματος στην αρχιτεκτονική και την ισχύ των οχημάτων που θα επιτρέπει τη μεταφορά βαρέων φορτίων χωρίς μεγάλους κινητήρες ντίζελ.
Κεντρική Φωτογραφία: 3d modeling photo created by freepik – www.freepik.com
Η τεχνολογία των ηλεκτρικών επιβατικών αυτοκινήτων βρίσκεται περίπου στην τρίτη της φάση τώρα και μεγάλο μέρος της έρευνας που γίνεται σε αυτή περιλαμβάνει ελαφρύτερες, ισχυρότερες μπαταρίες και αυτόνομα χαρακτηριστικά. Τα φορτηγά σε ναυπηγεία (αυτά που έχουν τη δυνατότητα να έλκουν βαριά ρυμουλκούμενα μόνο με χαμηλή ταχύτητα γύρω από τα ναυπηγεία τερματικού σταθμού) είναι σε χρήση εδώ και λίγο καιρό και μπορούν να λειτουργήσουν έως και 24 ώρες με μια μόνο φόρτιση. Αυτά τα μοντέλα ηλεκτρικών οχημάτων θα πρέπει να ωριμάσουν τα επόμενα χρόνια και οι εταιρείες θα κατασκευασουν «την επόμενη γενιά» επιβατικών EV.
Τα ηλεκτρικά οχήματα συμβάλλουν στην αντιμετώπιση μιας μεγάλης ανησυχίας σε όλο τον κόσμο σχετικά με τη ρύπανση από ορυκτά καύσιμα. Κάθε EV στο δρόμο αντικαθιστά θεωρητικά έναν κινητήρα ντίζελ/αερίου, ενώ αυξάνει το φορτίο στα ηλεκτρικά δίκτυα για φόρτιση. Αυτό το φορτίο και η παραγωγή ισχύος για την κάλυψη της ζήτησης φόρτισης είναι μέρος μιας σύνθετης εξίσωσης που περιλαμβάνει επίσης την ενέργεια και τα υλικά που απαιτούνται για την κατασκευή μπαταριών αυτής της μεγάλης χωρητικότητας. Ένα άλλο μεγάλο μέρος αυτής της εξίσωσης είναι το κόστος.
Τα αποκλειστικά ηλεκτρικά βαρέα οχήματα προσφέρουν μια τεράστια ευκαιρία για εξοικονόμηση περισσότερης ρύπανσης ανά όχημα από οποιοδήποτε όχημα μέχρι σήμερα. Τα αυτοκίνητα και τα φορτηγά είναι υποψήφια για τη μείωση της ρύπανσης, αλλά τα φορτηγά και τα λεωφορεία αποτελούν τους «βαρέων βαρών» μαχητές σε αυτόν τον αγώνα. Θα εξετάσουμε τη συνολική πρόοδο των ηλεκτρικών κινητήρων βαρέως τύπου και ορισμένων συγκεκριμένων προϊόντων μπαταριών που κατασκευάζονται για φορτηγά κατηγορίας 8.
Μεγάλες μπαταρίες ή κάτι εντελώς νέο?
Το μέγεθος και το βάρος της μπαταρίας είναι τα κορυφαία μειονεκτήματα των ηλεκτρικών οχημάτων γενικά. Το πρόβλημα της μείωσης του μεγέθους και του βάρους αλλά και της ενίσχυσης της ισχύος, είναι το επίκεντρο της έρευνας σε ηλεκτρικά οχήματα περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη έρευνα. Αυτό περιλαμβάνει τα βαρέα οχήματα.
Το Tesla Semi δεν αποτελεί διαφορά. Πολλοί κάνουν εικασίες για τις ακριβείς προδιαγραφές του Semi. Τα πιο σημαντικά εν λόγω είδη φαίνεται να είναι η εμβέλεια και το βάρος φορτίου έναντι του απόβαρου. Το βάρος των τεσσάρων ηλεκτροκινητήρων στο Semi και το βάρος ενός μεγάλου κινητήρα ντίζελ είναι περίπου συγκρίσιμα, σύμφωνα με δημοσιεύματα. Έτσι, το βάρος της μπαταρίας είναι πολύ σημαντικό, καθώς οποιοδήποτε βάρος οχήματος πρέπει να αφαιρεθεί από το βάρος του φορτίου.
Μια αναφορά σχετικά με πιθανές διαμορφώσεις μπαταριών συζητά τις παραμέτρους του φορτηγού υπό το φως των βασικών ανησυχιών ενός μεταφορέα εμπορευμάτων. Το συνολικό βάρος δεν είναι τόσο σημαντικό όσο το βάρος του φορτίου, επομένως όσο πιο βαριές είναι οι μπαταρίες, τόσο χαμηλότερο είναι το επιτρεπόμενο βάρος φορτίου. Οι περισσότερες μεγάλες εξέδρες στο δρόμο είναι ικανές να μεταφέρουν φορτίο αξίας 44.000 λιρών ή περισσότερων, ανάλογα με τη διαμόρφωση και τον τύπο του ρυμουλκούμενου.
Η έκθεση σημειώνει ότι οι εταιρείες logistics αρέσκονται σε μια προβλέψιμη, σταθερή ροή εργασιών και δυσανασχετούν με «νέα, μη αποδεδειγμένα συστήματα», όπως η πλήρης ηλεκτρική λειτουργία και η διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Η ηλεκτροκίνηση ολόκληρου του συστήματος μετάδοσης κίνησης πρέπει να επιτευχθεί με περισσότερους στόχους από το να αφαιρεθούν απλώς τα ορυκτά καύσιμα από την εξίσωση. Η ισχύς και η μακροζωία έχουν σημασία πάνω από τα άλλα, αλλά το βάρος και οι κύκλοι ζωής είναι πολύ σημαντικά για τις επενδυτικές στρατηγικές των αγοραστών στόλου.
Αυτό δημιουργεί ένα ενδιαφέρον δίλημμα για τους αγοραστές μεταφορών για την επόμενη δεκαετία: οι ρυθμιστικοί κλάδοι σχεδόν σε όλες τις κυβερνήσεις αγωνίζονται για τη μείωση ή την απαγόρευση ορισμένων κινητήρων, αλλά πολλές αγορές δεν θα δουν βιώσιμα βαρέα ηλεκτρικά φορτηγά για 10 ή 12 χρόνια. Όταν οι εταιρείες αναζητούν τα πιο αποτελεσματικά συνολικά κομμάτια βαρέως εξοπλισμού, πρέπει να συνδυάζουν τις τρέχουσες ανάγκες – που θα μπορούσαν να είναι πέντε χρόνια ή και περισσότερο λόγω της διάρκειας ζωής – με μακροπρόθεσμα σχέδια στόλου που χρησιμοποιούν νέο εξοπλισμό τώρα στο πειραματικό στάδιο.
Η νέα τεχνολογία μπαταριών θα είναι πολύ σημαντική για τη λήψη αυτών των αποφάσεων. «Οι αναλύσεις μας δείχνουν ότι η πλειονότητα των επαγγελματικών οχημάτων μπορεί να επιτύχει ισοτιμία κόστους με φορτηγά που κινούνται με ντίζελ μέσα στα επόμενα 10 χρόνια, με την προϋπόθεση ότι θα δούμε συνεχείς βελτιώσεις στο κόστος της μπαταρίας και στην πυκνότητα ισχύος», η έκθεση είπε. Οι μπαταρίες είναι το βασικό συστατικό για την προώθηση των αγορών όλων των ηλεκτρικών στόλων από θεωρητικές σε πραγματικές. Για να δούμε πώς υπερφορτίζονται τα κινητήρια σύνολα για βαρέα φορτηγά, ας δούμε μερικές εξελίξεις στις μπαταρίες που οδηγούν τώρα τον κλάδο.
Η βελτιωμένη μπαταρία
Στις αρχές του τρέχοντος έτους, ένας κατασκευαστής μπαταριών στην Ευρώπη ξεκίνησε ένα επταετές εγχείρημα με άλλους κατασκευαστές για την έρευνα ιόντων λιθίου (Li-ion) και άλλων υλικών και συσκευασιών μπαταριών. Η Saft S.A. της Γαλλίας εντάχθηκε με τις Solvay (Βέλγιο), Manz (Γερμανία), Siemens (Γερμανία) και άλλες για να σχηματίσουν μια ευρωπαϊκή συμμαχία μπαταριών, συγκεντρώνοντας την τεχνογνωσία σε υλικά, μεθόδους και μηχανική για καλύτερα συστήματα. Το επίκεντρο δεν είναι μόνο οι χερσαίες μεταφορές αλλά και η αποθήκευση, τα μεγάλα μηχανήματα, οι θαλάσσιες και αεροπορικές λειτουργίες.
Η έκθεση σημείωσε ότι ο όμιλος θα διερευνήσει την ανάπτυξη «υψηλής πυκνότητας και στερεάς κατάστασης» ιόντων λιθίου για μπαταρίες που θα επεκτείνουν την τρέχουσα τεχνολογία σε στερεά, ασφαλέστερα προϊόντα. Οι μπαταρίες νέας γενιάς θα παρέχουν πλεονεκτήματα απόδοσης, κόστους και ασφάλειας, σε σύγκριση με τα τρέχοντα προϊόντα ιόντων λιθίου. Οι μπαταρίες, οι οποίες θα ενσωματωθούν στα περιβάλλοντα του συστήματός τους, με ψηφιοποιημένες λειτουργίες και διεπαφές, σχεδιάζεται να σχεδιαστούν από κοινού με κορυφαίους προμηθευτές υλικών.
Ενώ σχηματιζόταν αυτή η κοινοπραξία, μια εταιρεία της Μασαχουσέτης ανακοίνωσε την ανάπτυξη ενός εντελώς στεγνού υλικού ιόντων λιθίου που είναι πολύ ασφαλέστερο, ταχύτερο από τις συμβατικές μπαταρίες στα αγώγιμα ιόντα και θα φέρει επανάσταση στην αναλογία βάρους προς ισχύ. Το υλικό δεν καίγεται. Θα μπορούσε να οδηγήσει σε ένα πραγματικό πακέτο μπαταρίας στερεάς κατάστασης. Ένα πλαστικό υλικό είναι το βασικό συστατικό, σύμφωνα με τον ιδρυτή της Ionic Materials, Δρ. Mike Zimmerman.
Κάθε κατασκευαστής μπαταριών αναζητά μείωση του βάρους, ακόμα κι αν το αποτέλεσμα είναι η ίδια ονομαστική ισχύς. Στην ιδανική περίπτωση, τα νέα υλικά ενισχύουν τόσο την ισχύ όσο και το βάρος ή ακόμη και δημιουργούν θερμότητα που γίνεται αισθητή με το χέρι. Αυτή η συσκευή βρίσκεται σε πολύ πρώιμα στάδια, ανέφερε η έκθεση. Η συσκευασία, η ισχύς και η τιμολόγηση είναι όλα στο μέλλον, αλλά ο σχεδιαστής έχει λάβει 65 εκατομμύρια δολάρια σε χρηματοδότηση έρευνας και ανάπτυξης φέτος και αναμένει πολύ μεγαλύτερες εταιρείες να αναπτύξουν τη διαδικασία του στο μέλλον. Αυτό μας φέρνει πίσω στους κατασκευαστές μπαταριών και στις συμφωνίες όπως της Saft, τα οποία αυξάνονται σε δημοτικότητα με την έκρηξη όλων των ηλεκτρικών οχημάτων και τις αυτόνομες δυνατότητες που χρησιμοποιούν όλα τα είδη ασύρματων συσκευών με τροφοδοσία. Το νέο υλικό που αναπτύχθηκε στην Ionic Materials είναι ένας από τους ακριβείς στόχους που τέθηκαν αρχικά στην κοινοπραξία μπαταριών. Ίσως υπάρχουν περισσότερες εταιρείες, μεγάλες και μικρές, που θα συμμετάσχουν στην έκρηξη ανάπτυξης μπαταριών τα επόμενα χρόνια.
Κόστη και συνέπειες
Ο αγώνας για την ανάπτυξη μπαταριών μας φέρνει επίσης τον κύκλο των κατασκευαστών φορτηγών όπως η Tesla. Αυτές οι ιδέες πρόκειται να γίνουν πραγματικότητα με το τελευταίο διαμάντι του Elon Musk; Το Semi θα μπορούσε να περιλαμβάνει νέα τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης. Οπως σημειώθηκε νωρίτερα, το Semi εξακολουθεί να είναι σχεδιασμένο σε ορισμένα εξαρτήματα, με τις μπαταρίες να είναι οι πιο σημαντικές. Άλλες εταιρείες βρίσκονται στην ίδια φάση ανάπτυξης, αλλά έχουν ξεκινήσει γραμμές βαρέων φορτηγών με υπάρχουσα τεχνολογία μπαταριών. Όταν συνδυάζεται με το πρόβλημα της φόρτισης στο δρόμο, το πρόβλημα ισχύος θα συνεχιστεί για ταξίδια μεγάλης απόστασης με φορτηγά κατηγορίας 8.
Όταν επιλυθεί η φόρτιση, θα πρέπει να ακολουθήσει γρήγορα η ισοτιμία κόστους μεταξύ των πετρελαιοκίνητων φορτηγών και των ηλεκτρικών φορτηγών. Οι πωλήσεις φορτηγών παγκοσμίως θα μπορούσαν να φτάσουν το 15% έως το 2030, με περισσότερες πωλήσεις να συγκεντρώνονται στις μεγάλες βιομηχανικές χώρες της Ευρώπης, μετά στην Κίνα και στις Ηνωμένες Πολιτείες έως και 25%.
Αυτό δεν σημαίνει ότι δεν υπάρχουν σημαντικά πλεονεκτήματα στα φορτηγά που πωλούνται τώρα. Αποδεικνύονται γρήγορα ασφαλή και αξιόπιστα σε μικρές αποστάσεις, και σε μέρη όπου μπορούν να φορτιστούν κατά τη διάρκεια της νύχτας. Στον Καναδά, η BYD παράγει ένα βαρύ φορτηγό κατηγορίας 8 που με καλές πωλήσεις στην Κίνα.
Ωστόσο, σε ένα παράδειγμα της δυνατότητας που έχουν όλα τα ηλεκτρικά οχήματα σε εξειδικευμένες κατηγορίες, η μεγαλύτερη εταιρεία παντοπωλείων του Καναδά θα αγοράσει μεγάλο αριθμό φορτηγών για μικρές αποστάσεις φρέσκων τροφίμων. Το όχημα διανύει 92 μίλια με φόρτιση, και περιλαμβάνει 53 τρέιλερ ψυγεία, ανέφερε η έκθεση.
Δεν υπάρχει αμφιβολία για τη σημασία των βαρέων ηλεκτρικών φορτηγών για τις οικονομίες των χωρών που τα κατασκευάζουν και τα πωλούν. Θα έχουν τεράστια επίδραση στην ποιότητα του αέρα και του νερού σε αυτές τις χώρες επίσης. Η ανάπτυξη της μπαταρίας σημαίνει ταχύτερη ανάπτυξη και οι αναλογίες ισχύος θα αυξηθούν. Παρακολουθήστε την επόμενη σημαντική ανακάλυψη όσον αφορά το βάρος-σε-τροφοδοσία λόγω των νέων υλικών μπαταρίας.
