Projekt pojazdów przyszłości, myśl dla 2050.

Greg Offer jest młodym naukowcem kierującym dynamiczną grupą na Wydziale Mechanicznym, ale już wybiega daleko w przyszłość 2050 nad przyszłym projektem pojazdów. Oferta dotyczy elektryfikacji pojazdów drogowych, a co za tym idzie odejście od silnika spalinowego, wydarzy się za jego życia.

“Prowadzę badania, aby być częścią tej zmiany,” mówi Oferta, “miejmy nadzieję, że przyspieszy to lub przynajmniej umożliwi nam szybszy wybór alternatyw, jeśli chcemy.” Alternatywy, które bada grupa Offera, obejmują ogniwa paliwowe zasilane wodorem, Baterie litowo-jonowe i superkondensatory.

Oferta jest agnostyczna co do tego, która technologia zastąpi silnik spalinowy. “Nie chcę wybierać zwycięzcy,” on mówi, “Trend elektryfikacji w branży motoryzacyjnej jest moim zdaniem nieunikniony. Jedynym argumentem jest to, jak szybko to nastąpi.”

Teraz jest ekscytujący czas dla grupy badawczej Offer, ponieważ pojazdy hybrydowe i elektryczne zaczynają znajdować nisze rynkowe, które mają sens komercyjny. Pytanie, które napędza ofertę, brzmi: jak wcześnie i szybko te technologie mogą wyrwać się z tych nisz, jak flota samochodów dostawczych, na rynek pojazdów masowych. I co można zrobić, aby to przyspieszyć.

Z powrotem w laboratorium, najnowszym wyzwaniem dla Offera i jego współpracowników jest zrozumienie, w jaki sposób baterie elektryczne ulegają degradacji i zawodzą. Obecna generacja akumulatorów litowo-jonowych nie jest wystarczająco dobra dla popularnych samochodów osobowych, mówi Offer.

Dobrze sobie radzą w telefonach komórkowych, laptopy, a nawet motocykle elektryczne (z których Chiny mają już setki milionów w drodze). Ale w przypadku pojazdów głównego nurtu energia, gęstość mocy i koszt akumulatorów muszą ulec poprawie o współczynnik 2 lub 3 stać się żywotnym.

Dwie trzecie dorosłych w Wielkiej Brytanii jest obecnie klasyfikowanych jako osoby z nadwagą lub otyłością, przemysł motoryzacyjny nadal będzie musiał używać obecnych akumulatorów w swoich pojazdach hybrydowych lub elektrycznych przez mniej więcej następną dekadę. W tym miejscu Offer i współpracownicy mają nadzieję coś zmienić. W porównaniu do miliardów dolarów wydanych na badania nad nowymi materiałami i pojedynczymi ogniwami baterii, bardzo niewiele wydano na inżynierię zestawów akumulatorów.

Typowy hybrydowy pojazd elektryczny jest zasilany akumulatorami, które dostarczają energii 1-2 kilowatogodziny, ale potrzebuje pojazdu elektrycznego 20 kilowatogodzin lub więcej. To przekłada się na 100 ogniw akumulatorów na pojazd mówi Oferta i jest tam, gdzie jest waga, objętość i wydajność akumulatora stają się kluczowymi czynnikami.

Znaczna część iPada to jego bateria, mówi Oferta. Wyobraź sobie więc, że potrzebujesz około stu iPadów, aby zasilić pojazd elektryczny. Zachowanie i wydajność tak dużego zestawu akumulatorów bardzo różni się od pojedynczego ogniwa.

Diagnozowanie i przewidywanie, w jaki sposób akumulatory degradują się i ulegają awariom w gorącym, wyboistym środowisku pojazdu drogowego, jest ogromnym wyzwaniem. Celem jest połączenie nauki z inżynierią poprzez zagłębienie się w szczegółową chemię, mówi Offer.

Przemysł potrzebuje narzędzi do przewidywania wydajności akumulatorów, aby móc projektować systemy zarządzania temperaturą, które zminimalizują wskaźniki awaryjności. Obecnie te narzędzia nie istnieją, mówi Oferta, więc staramy się je rozwijać w następnym 4 do 5 lat. “Jeśli nam się to uda, będziemy mieli realny wpływ.”

Źródło:

www.imperial.ac.uk