Mi hajtja a jövő autóit?

Forrás: Alapjárat.hu

-

A csapból is az folyik, hogy az elektromos autók váltják ki a belsőégésű motorokat és megmentik a Földet. De milyen alternatívák vannak még?


Ma még a hatótáv az egyik legnagyobb gyengéje az elektromos autóknak. Városban a fékenergia-visszanyerő rendszernek köszönhetően jól használhatóak, de az autópályára felhajtva már nem olyan csodás a teljesítményük. Nem hiába adta vissza a Tesláját még a német környezetvédelmi miniszter, Johannes Remmer is: az autó egyszerűen nem bírta a pályázást.



Hatalmas átalakulás kellős közepén van jelenleg az autóipar – írja az Alapjárat. Talán még meg is valósulhat a Toyota jóslata, hogy 2050-re kihalnak a belsőégésű motorok. De még több mint 30 év van hátra szerintük is, úgyhogy addig kéne elütni valahogy az időt.

Abban mindenki egyetért, hogy az elektromos autózásé a jövő, a kérdés csupán az, milyen mederben folyjanak a kutatások. Van egy pár ötlet és megoldás, ami belsőégésű motorokra kínál megoldást, azok hatásfokát növeli, párhuzamosan csökkentve a károsanyag-kibocsájtást.


48 voltos rendszer

A manapság használatos 12V-os rendszer egyre kevésbé felel meg a kor követelményeinek, az elérhető 2-3 kW-os teljesítmény már nem képes etetni a sok kütyüt, aminek ma egy autóban helye van. Légkondicionáló, multimédiás rendszer, vezetést támogató rendszerek… és akkor még nem esett szó arról, hogy a generátor folyamatosan csapolja a motor erejét. Egy 48V-os generátor már 10 kW-ra képes, amivel az összes vezetést segítő rendszert gond nélkül el lehet látni árammal, valamint a motort se fogja vissza annyira, ezáltal kb. 10 százalékos üzemanyag-megtakarítást lehet elérni.



A 48V-os rendszer a hibrid hajtású autóknál is jól jön, a mild-hibrid autók jelenleg ugyanis 100-170V-os rendszerrel működnek. Ha átállnának a 48V-os rendszerre, úgy a kisebb feszültség miatt kevesebb biztonsági intézkedésre lesz szükség, miközben a regeneratív fékezés és az elektromos motor nyújtotta előnyök továbbra is rendelkezésre állnának.

Már ma is futnak autók 48V-os rendszerrel, mint az Audi SQ7, vagy a Bentley Bentayga, de ezek még távolról sem minősülnek tucatautóknak, de ahogy az lenni szokott, a fejlett technológia előbb-utóbb leszivárog majd az alsóbb kategóriákba is.


Vezérműtengely nélküli motorok

Ahhoz, hogy a hőenergia mechanikai munkává alakuljon, a motornak hatékonyan szivattyúznia kell a levegőt és az üzemanyagot a hengerekbe, és kipufogógázokat kell kipréselnie. Azonban az optimális időzítés, amikor a szívó- és kipufogószelepek nyitnak és záródnak, nagymértékben változik a motor fordulatszáma és terhelése alapján.



A modern, változtatható szelepmozgással, közelebb kerültünk az optimális működéshez, de vannak korlátok arra vonatkozóan, hogy mit lehet a klasszikus vezérműtengellyel elérni és az egyes hengerek időzítését nehéz megváltoztatni. Vezérműtengely nélküli motorral már a 80-as évek óta próbálkoznak, a Lotusnak sikerült alkotnia egyet, hogy aztán évtizedekre eltűnjön a technológia.

A vezérműtengely nélküli motor korábban túl sok energiát használt fel (hiszen minden egyes hengert egyenként kell irányítani, optimálisan időzíteni), de a 48V-os rendszer erre is megoldást kínál. Legutóbb a kínai Qoros-fejlesztette motor robbantott nagyot a témában, az 1.6 literes turbós motor 15 százalékkal kevesebbet fogyaszt, miközben 47 százalékkal jobb teljesítményű, és 45 százalékkal nagyobb nyomatékot ad le.


Jelenleg lítium-ion akkumulátorokat használnak leginkább az elektromos- és hibrid autókban, azonban ezek még messze nem olyan fejlettek, hogy kielégítsék egy széleskörűen felhasználható autóra vágyó ember igényeit.

A hatótáv-problémát már érintettük, de ott van még a töltési probléma. Még gyorstöltéssel se praktikus jelenleg az elektromos autók töltése, jóval több időt vesz igénybe, mint a hagyományos, benzinkutas megoldás.


hajtásláncok jövője


Jelenleg is folynak kutatások, hogy miképp lehetne ezt áthidalni, a Fisker és a Toyota jár legközelebb a megoldáshoz. Mindkét helyen egy szilárd-alapú akkumulátorokban gondolkodnak, ahol a folyékony elektrolit szerepét is szilárd anyag tölti be. A Fisker 2,5-szeres, a Toyota szerint 3-szoros energiasűrűség érhető így el. És ami még fontosabb: a Fisker szerint a töltési idő alig 1 perc lesz.

Egyelőre még csak most fogják szabadalmaztatni a technológiát és kérdés, mennyire lesz átültethető sorozatgyártásba. De még ha minden a legnagyobb rendben halad is majd, legkorábban 2023-ra jósolják a megjelenését.

Ám az energiasűrűség csak egy dolog, azt valahogy le is kell adnia az akkumulátornak. A mostani akkumulátorok leginkább kobaltot, nikkelt vagy mangánt használnak anódként, de a szilícium sokkal jobb elektronfelvevő képességgel rendelkezik. Hogy mégse a félfém szilíciumot használnak már most az akkumulátorokban, annak egyszerű oka van, ugyanis jelentős energiafelvételnél megduzzad a tiszta szilícium-anód.

A Nissan dolgozik leginkább azon, hogy kikotyvasszanak egy olyan szilícium-alapú anyagot, amely nem duzzad meg. Előzetes becslések szerint ez 10-40 százalékot is javíthatna az akkumulátorok energialeadásán, azonban még legalább 5-10 év, míg a szilícium-anódok megjelenhetnek az autókban.


Sok lehetőség van még a fejlődésre, mielőtt teljesen átállna az emberiség az elektromos autókra, és sok ötletek nem is érintettünk (elektromos kompresszor, továbbfejlesztett hengerkezelés, üzemanyagcellás plug-in hibridek, stb). Önmagában egyik se váltaná meg a világot, de együttes alkalmazásuk jelentős előrelépés lenne.

Egy szilárd-alapú akkumulátorral, 48V-os rendszerrel működő vezérműtengely nélküli szilícium-anódos autó hatalmas előrelépést jelentene, kérdés viszont, hogy megéri-e a sok drága technológiát beépíteni az autóba? Hiszen most is lehet kapni turbódízel-hibrideket, első képviselője a Peugeot 3008 HYbrid4 volt, de a gyakorlat azt mutatta, hogy az emberek nem bíznak a többszörösen drága technológiával épített autókban.


hajtásláncok jövője


Sok víz lefolyik még a Dunán, mire ezek a technológiák hétköznapiak és elérhető távolságban lesznek. Addigra lehet, hogy alapjaiban rázza meg az autóipart egy újabb fejlesztés. Hiszen ki gondolta volna 10-15 évvel ezelőtt, hogy egy elektromos autóra (Tesla Model 3) is majdnem félmillió előrendelés érkezik rögtön azután, hogy bemutatják?