Lekkie i nadające się do recyklingu rozwiązania dla samochodów elektrycznych przyszłości
Osiągnięcie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla do 2050 roku nie będzie możliwe bez przełomu w sektorze transportu drogowego, odpowiedzialnego za 76 % ogółu emisji z sektora transportu w Europie. Pojazdy elektryczne zasilane akumulatorami są kluczem do tej transformacji, jednak ich osiągi są uzależnione od ich wagi. Wyzwaniem pozostają także przepisy, które wymagają zwiększania udziałów obiegów zamkniętych w procesie projektowania nowych pojazdów, co jeszcze bardziej podnosi poprzeczkę dla innowacji w tym obszarze. Dzięki konsorcjum gromadzącemu dziewięciu partnerów z Niemiec, Hiszpanii, Francji i Niderlandów, finansowany ze środków Unii Europejskiej projekt ALMA zajął się kompleksowo tymi wyzwaniami.
Wielomateriałowa i modułowa platforma
Jak wyjaśnia Raquel Ledo Bañobre, koordynatorka projektu: „Głównym celem projektu ALMA było opracowanie nowatorskiej konstrukcji elektrycznego samochodu osobowego o zmniejszonej masie i niższym wpływie na środowisko dzięki włączeniu zasad ekoprojektu i obiegów zamkniętych w całym cyklu eksploatacji pojazdu”. Realizacja tego założenia wymagała zastosowania kompleksowego podejścia i wykorzystania specjalistycznej wiedzy kilku partnerów projektu. Zespół projektu wykorzystał zaawansowaną stal o wysokiej wytrzymałości, zaawansowane mieszanki do formowania blach i materiały hybrydowe oparte na stali do wytwarzania lekkich komponentów samochodów osobowych zasilanych akumulatorami. Opracowana przez zespół projektu ALMA konstrukcja samochodu koncepcyjnego charakteryzowała się masą własną niższą o 160 kilogramów w porównaniu do wariantu podstawowego, co przekłada się na redukcję o 22 %. Wykorzystując technologię wykrojów spawanych laserowo, zespół projektu ALMA był w stanie połączyć wiele części w jeden lekki komponent. Takie rozwiązanie przełożyło się na niższe koszty, wagę i emisję spalin pojazdu. Jednocześnie pozwoliło na poprawę osiągów i bezpieczeństwa dzięki zapewnieniu, że odpowiednie materiały pozostają we właściwych miejscach. Ze względu na to, że przepisy dotyczące wycofywania pojazdów z eksploatacji wymagają recyklingu coraz większej ilości komponentów, zespół projektu ALMA opracował również technologie separacji w celu rozdrabniania połączonych elementów. Kluczowe technologie opierają się na podkładach aktywowanych ciepłem. Badacze przyjrzeli się także szeregowi obiecujących procesów, w tym pirolizie i solwolizie.
Narzędzia cyfrowe w procesie projektowania
Ze względu na to, że 80 % ogólnego wpływu pojazdu na środowisko jest wynikiem etapu projektowania, kluczem do sukcesu projektu ALMA było skupienie się na ekologicznym projektowaniu. Narzędzia cyfrowe odegrały kluczową rolę w tym procesie, pozwalając skupić się na bezpieczeństwie, osiągach oraz maksymalizacji obiegów zamkniętych na etapie opracowywania prototypu pojazdu. Ocena cyklu życia (LCA) oraz analiza kosztów eksploatacji w całym cyklu życia (LCC) stanowiły kluczowe obszary, na których skupili się badacze. W celu realizacji tych ocen zespół projektu ALMA opracował model oceny wpływu pojazdów elektrycznych zasilanych akumulatorami na środowisko (BEVSIM). Jak wyjaśnia Bañobre: „Narzędzie pozwala na mierzenie i porównywanie wpływu zastosowania alternatywnych rozwiązań projektowych, doboru innych materiałów, technologii recyklingu, scenariuszy wycofania z eksploatacji i prognoz na przyszłość dotyczących zmian związanych z koszykiem energetycznym”. Partnerzy projektu opracowali również system monitorowania strukturalnego wykorzystujący analizę sygnatur akustycznych w celu badania stanu komponentów. Ostrzeżenia dotyczące potencjalnych uszkodzeń zwiększają bezpieczeństwo i umożliwiają podejmowanie decyzji dotyczących naprawy, ponownego wykorzystania lub recyklingu elementów pojazdu. Część spośród wielu rezultatów projektu ALMA jest gotowa do wprowadzenia na rynek. Model BEVSIM przyczynia się do ograniczenia przeszkód utrudniających dostęp do analiz LCA i LCC przez inżynierów, co przyczyni się do usprawnienia procesu projektowania pojazdów. Innowacyjne materiały i technologie odspajania także są gotowe do wprowadzenia na rynek. Snując plany dotyczące transformacji sektora pojazdów elektrycznych zasilanych akumulatorami, Bañobre zauważa: „Konieczne jest przeprowadzenie badań dotyczących zwiększania skali oraz wprowadzenia rozwiązań do produkcji przemysłowej, w tym wytworzenia nowych narzędzi i form, aby umożliwić osiągnięcie wysokich wolumenów oraz skrócenie czasu produkcji do wartości zgodnych z potrzebami sektora motoryzacyjnego”. Dzięki osiągnięciom dokonanym przez zespół projektu ALMA i innych interesariuszy, ekologiczna transformacja transportu drogowego jest na wyciągnięcie ręki.
Słowa kluczowe
ALMA, ekoprojekt, możliwość recyklingu, BEVSIM, analiza sygnatury akustycznej, pojazdy elektryczne, efektywność energetyczna, lekkie materiały, technologia wykrojów spawanych laserowoalma