Tanie paliwo umarło. Niech żyje wydajność.
Nie powinniśmy stać wiecznie przy dystrybutorze paliwa. Do 2025 roku przeciętny samochód osobowy z łatwością osiągnie 50 mil na galon. Dzieje się tak nawet wtedy, gdy samochód nadal korzysta ze zwykłego paliwa. Matematyka jest prosta, ale nieubłagana: mniejsza masa oznacza mniej energii potrzebnej do jej poruszenia.
Inżynierowie znają sekret. Mają swoje własne sztuczki. Główna dźwignia wpływu? Odciążenie konstrukcji samochodów.
Zmniejszenie masy podwozia to nie tylko miła cecha. Jest to konieczność. Każde zmniejszenie masy pojazdu o 10 procent zmniejsza zużycie paliwa o 6 do 7 procent. Małe oszczędności szybko się sumują. W typowym samochodzie znajdują się tysiące części. Jeśli sprawisz, że każdy z nich będzie nieco łatwiejszy, ogólna korzyść będzie znacząca.
To nie jest nowa nauka. Trzydzieści lat temu przeciętny sedan ważył 4500 funtów. Dzisiaj? 3000 funtów Dodaliśmy gadżety. Systemy bezpieczeństwa. Ekrany multimedialne. A jednak staliśmy się lżejsi. To robi wrażenie.
Aby móc się rozwijać, potrzebujemy inteligentniejszych komponentów. Oto pięć innowacji napędzających ten proces.
5: Silniki w piastach kół
Silnik jest ciężki. To jest martwy ciężar.
Tradycyjne silniki spalinowe wykorzystują metale o wysokiej wytrzymałości, aby wytrzymać kontrolowane eksplozje. Tysiące ich na minutę. Odporność na ciepło jest koniecznością. Cena tego? Tom. Typowy silnik waży kilkaset funtów.
Potem następuje transmisja. Moc musi zostać przeniesiona z komory silnika na koła. Wymaga to skrzyni biegów. Wały napędowe. Obudowy mechanizmów różnicowych. Więcej metalu. Większa waga. Nieskuteczność.
Silniki elektryczne zmieniają zasady gry. Umieść je bezpośrednio w piaście koła. Eliminujesz potrzebę transmisji. Rezygnujesz z wałów napędowych. Zmniejszasz liczbę punktów usługowych.
Michelin i Venturi udowodniły to w 2010 roku. Ich Active Wheel System został umieszczony wewnątrz koła koncepcyjnego Venturi Volage. To nie był tylko silnik. Obejmowało hamowanie elektryczne. Aktywne zawieszenie. Wszystko zostało zintegrowane z koncentratorem.
Trudny? Tak. Skuteczny? Niewątpliwie.
Ale materiały są równie ważne jak rozmieszczenie. Z czego tworzymy te części?
4: Plastik w większej liczbie miejsc
„Chcę powiedzieć jedno słowo… plastik” – powiedział McGinnrist Dustinowi Hoffmanowi w filmie „Absolwent”.
Miał rację. Kilkadziesiąt lat później dominuje plastik. Od opakowań po gotowe produkty, ten materiał jest wszędzie. Naukowcy nadal go wzmacniają. Odporny na wysokie temperatury. Uniwersalny.
Jedna firma, Polimotor, nie poprzestała na elementach wykończeniowych. Tworzyła plastikowe silniki. Ich twierdzenie: 30-procentowa oszczędność masy w porównaniu z tradycyjnymi silnikami wykonanymi w całości z metalu.
Jutro nie zobaczysz całkowicie plastikowego układu napędowego. Ale zobaczysz więcej plastiku.
Zderzaki. Spódnice boczne. Obudowy lusterek. Konsole środkowe w kabinie. Wszystko to przenosi się z metalu na polimery.
Następny krok? Całe korpusy zewnętrzne wykonane z tworzywa sztucznego. Żadnej stali. Żadnego aluminium. Tylko materiały kompozytowe.
Hyundai już zasugerował taką przyszłość. Ich koncepcja QarmaQ wykorzystywała plastikowe butelki na wodę pochodzące z recyklingu. Oznacza to, że rocznie przetwarzanych jest 2,5 mln ton odpadów.
Plastik jest dobry. Ale nie jest to jedyna odpowiedź. Istnieje cudowny materiał gotowy do zastąpienia części stalowych przy jednoczesnym zachowaniu wytrzymałości.
Dopiero zaczynamy.
Symbol stanu włókna węglowego
Włókno węglowe nie pojawiło się nagle na scenie tuningowej. Pochodzi z przemysłu lotniczego. Następnie przeniósł się do sportów motorowych, aby skrócić czasy okrążeń. A potem dotarliśmy na rynek wtórny. A teraz? To jest odznaka honorowa.
Zajrzyj do garażu każdego entuzjasty. Zobaczysz niepomalowane kaptury. Spoilery. Panele nadwozia. Cała ta otwarta faktura materiału krzyczy: „Mam pieniądze” i „Rozumiem wydajność”.
Sam materiał to zasadniczo nici węglowe wplecione w tkaninę. Zaimpregnować żywicą. Piec na patelni. Kup coś mocniejszego niż stal. Z połową wagi stali. Trzydzieści procent lżejszy od aluminium. Przypomina włókno szklane, ale jest o wiele mocniejsze.
Dlaczego więc nie wszystkie samochody są z niego wykonane? Cena.
Cykl produkcyjny jest długi. Trudny. Drogi. Wyprodukowanie okapu z włókna węglowego kosztuje wielokrotnie więcej niż tłoczenie stali lub nawet lżejszego aluminium. Przez długi czas oszczędność paliwa nie uzasadniała szokującej ceny.
To się zmienia. Lexus i BMW inwestują w badania mające na celu obniżenie kosztów produkcji. Lexus stworzył zrobotyzowane krosno 3D. Tka nie tylko płaskie prześcieradła, ale także zakrzywione części, które już odpowiadają konturom ciała. To ogromny skok wydajności.
Kryzys związany z wagą baterii
Kiedyś usuwanie ciężarów z samochodu było łatwe. Usuń bałagan.
Ale samochody elektryczne? Potrzebują baterii. A baterie są ciężkie.
Przez lata jedyną realną opcją były akumulatory kwasowo-ołowiowe. Ciężki. Gruby. Źródło energii dla wszystkich potrzeb elektrycznych. Następnie pojawiły się akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe (NiMH). Łatwiejsze. Mocniejszy. Szeroko stosowany w hybrydach.
Aby spełnić rządowe wymagania dotyczące przebiegu, producenci samochodów stawiają na pojazdy hybrydowe i elektryczne. Ale jest problem. Akumulatory NiMH nie mają dużej pojemności energetycznej. Nie mogą zapewnić takiego samego „pocisku” na funt jak paliwa kopalne. Konsumenci chcą zasięgu. Te baterie jeszcze tego nie zapewniają.
Na scenę wkraczają akumulatory litowo-jonowe.
Wysoka energochłonność. Zasilają Twój laptop. Twoje wiertło. Są podatne na przegrzanie. Eksplozje. Tak, pożary laptopów były prawdziwe. To przestraszyło producentów samochodów. Produkcja masowa? Jeszcze nie.
Tesla dostrzegł potencjał. Roadster udowodnił, że akumulatory litowo-jonowe mogą zapewnić fenomenalną wydajność.
Teraz nadchodzi fala rynku masowego. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) znaleźli sposób na skrócenie czasu ładowania. Ustabilizowali akumulatory, zastępując kobalt niklem. Wynik? Lekki lit jest gotowy, aby pomóc samochodom zrzucić dodatkowe kilogramy.
Drive-by-Wire: Zastąpienie stali kodem
Kiedy ludzie mówią „samochód elektryczny”, zwykle mają na myśli silnik.
Ale jest jeszcze inne znaczenie. Taki, który oszczędza poważną wagę.
Sterowanie przewodowe. Lub „x-by-wire”.
Zastępuje ciężkie połączenia mechaniczne małymi elementami elektrycznymi. Otrzymujesz precyzyjną kontrolę przepustnicy. Sterowniczy. Hamulce.
Technologia pochodzi z myśliwców. Fly-by-wire zadebiutował w F-16 Fighting Falcon w 1978 roku. Piloci najpierw nazwali go „Electric Jet”. Sceptycy. Bali się powierzyć swoje życie kodowaniu.
To zadziałało. F-16 otrzymał przydomek „Viper” (Viper). Udowodnił swoją wartość w bitwach. Piloci go szanowali.
Branża motoryzacyjna wyciągnęła wnioski.
Systemy By-Wire zajmują mniej miejsca. Więcej miejsca na nogi. Więcej miejsca nad głową. Projektanci przestają iść na kompromisy. Mniejsza waga oznacza szybciej. Większy zasięg. Lub oba.
Czy to jest bezpieczne?
Niektórzy ludzie nie czują się komfortowo z systemami całkowicie elektronicznymi. A co jeśli kod się nie powiedzie? Co się stanie, jeśli błąd komputera uniemożliwi działanie hamulców?
Jest to uzasadniona obawa.
Ale systemy mechaniczne również się zużywają. Łamią się. Rdzewieją. Zawodzą.
To tylko kwestia czasu, zanim monitoring elektroniczny stanie się nową normą. Gdy tylko zostanie to udowodnione. Gdy tylko stanie się wszechobecny. Wtedy przestaniemy się martwić. I zacznijmy jeździć.
Dokąd nas to prowadzi?
Zmiana biegów to nie tylko prędkość. To jest wydajność. Każdy funt usunięty. Każda uncja dodana.
Lexus na nowo wyobraża sobie sposób, w jaki tkamy węgiel. MIT stabilizuje lit. A drive-by-wire zmienia zasady kontroli.
Samochód przyszłości jest nie tylko lżejszy. To mądrzejsze.
Czy mu zaufamy? Być może nie dzisiaj. Ale dane nie kłamią. Waga spada. Technologia trwa.
Pytanie tylko, czy odczujemy różnicę, gdy wreszcie usiądziemy za kierownicą.
