27 września 2022

Inżynierowie z firmy Daimler wspólnie ze specjalistami z koncernu BASF pracują nad rozwiązaniami konstrukcyjnymi, które w niedalekiej przyszłości powinny uczynić auta elektryczne bardziej atrakcyjnymi dla kierowców. Dotychczasowa obawa o to, jak daleko samochód będzie w stanie zajechać po jednorazowym naładowaniu akumulatorów jest głównym czynnikiem odstraszającym od jego zakupu. Dlatego przedstawiciele przemysłu motoryzacyjnego naciskają na naukowców, aby opracowywali lepsze i wydajniejsze, czyli pozwalające na magazynowanie większych ilości energii akumulatory. Postęp w tej dziedzinie chemii jest stały, lecz odbywa się stopniowo i nie tak szybko jakby tego chciała branża samochodowa.

BASF jest jedną z kilku firm prowadzących  prace nad materiałami, które w niedalekiej przyszłości mogą znaleźć zastosowanie w akumulatorach. W przyszłym roku firma planuje rozpoczęcie produkcji nowego materiału na bazie niklu, kobaltu i manganu, który posłuży do budowy nowych katod. Dzięki nim poprawi się ma wydajność akumulatorów, ale nie będzie to jakiś znaczący skok do przodu. Mając to na uwadze specjaliści z BASF zaczęli wspólnie z konstruktorami firmy Daimler pracować nad innymi sposobami zwiększenia zasięgu samochodów zasilanych elektrycznie.



Daimler ma już doświadczenie w konstruowaniu małych miejskich aut i to również w wersji elektrycznej – model Smart Fortwo ED. Z kolei BASF może pochwalić się wieloma ciekawymi pracami z zakresu materiałów energooszczędnych dla budownictwa. W wyniku tej współpracy narodziła się koncepcja nowego miejskiego samochodu kompaktowego zasilanego z akumulatorów – Smart Forvision. Przy jego projektowaniu położono nacisk na zmniejszenie masy auta, dodatkowe źródła energii z ogniw fotowoltaicznych oraz oszczędną gospodarkę ciepłem. Dzięki temu udało się poprawić zasięg prototypowego samochodu o 20% w porównaniu z modelem Fortwo ED, co oznacza, że jest on w stanie przejechać 168 km po naładowaniu akumulatorów.
Jakie innowacje wykorzystano w modelu Smart Forvision? Aby zachować optymalną temperaturę w kabinie samochodu zimą i zapobiec nadmiernemu odprowadzaniu ciepła, wyłożono poszczególne elementy nadwozia od wewnątrz nanostrukturalną pianką poliuretanową o grubości 1 cm. Dzięki temu system ogrzewania ma mniej pracy zimą. Dodatkowo okazało się, że ludzki organizm skutecznie pochłania ciepło tylko niektórymi partiami ciała, np. dolną częścią pleców. Zamiast ogrzewać całe siedzenia, zespół projektantów skupił się wyłącznie na ich wybranych fragmentach. W tych miejscach zastosowano tzw. e-tekstylia, czyli tkaniny z dodatkiem grafenu, które po doprowadzeniu do nich napięcia natychmiast się nagrzewają.
Dla utrzymania chłodu latem, dodano specjalne odblaskowe dodatki do lakieru oraz folii na szyby. W przeciwieństwie do tradycyjnych dodatków zawierających metal (przez co mogą one zakłócać działanie urządzeń GPS) te, zastosowane w Forvision bazują na przezroczystych polimerach organicznych.
Śmiałym posunięciem okazało się zastosowanie poliamidu wzmocnionego długimi włóknami szklanymi jako budulca felg. Pozwoliło to na zredukowanie wagi pojedynczego koła o 30%. Konstrukcja kół stanowi wyzwanie, ponieważ przenoszą one nie tylko obciążenia statyczne związane z masą samochodu ale również dynamiczne, pochodzące od sił pojawiających się na zakrętach i podczas hamowania. Aby zasymulować te obciążenia, opracowano specjalny pakiet oprogramowania do ich obliczania.
Na dachu umieszczono zestaw przezroczystych, sześciokątnych paneli, składających się z dwóch warstw: na górze organiczne ogniwa fotowoltaiczne OPV czerpiące światło z zewnątrz, a od spodu organiczne diody OLED emitujące światło do środka. Te komórki organiczne mają niższą wydajność przetwarzania w porównaniu z tradycyjnymi krzemowymi ogniwami słonecznymi, ale mogą przechwytywać światło rozproszone z różnych kierunków.
Wszystkie opisane innowacje mają na celu odciążenie akumulatorów. Może uzyskane dzięki nim dodatkowe kilometry nie przedstawiają się jeszcze imponująco, ale pozwalają na optymizm w spoglądaniu na przyszłość samochodów elektrycznych.

źródło: The Engineer
www.theengineer.co.uk
tłumaczenie:
Paweł Zabkiewicz