Hvad vil bygge bro mellem ICE og elektriske motorer?

Elektrisk motor-drevne køretøjer er fremtiden. Uanset om det er gennem brug af batteripakker, brintbrændselsceller eller en anden innovativ løsning, er resultatet det samme – interne forbrændingsmotorer (ICE) er på vej ud.

Dette er dog ikke en ændring, der vil ske fra den ene dag til den anden. I årtier har nationer over hele verden investeret kraftigt i udviklingen af infrastruktur, der er designet specifikt til flydende brændstoffer som benzin og diesel. Selvom det er rimeligt at antage, at potentialet for ICE-baserede køretøjer allerede er udnyttet, er dette simpelthen ikke tilfældet, og vores stigende forståelse af materialvidenskab muliggør en fremtid, hvor ICE’s levetid forlænges, så den kan leve harmonisk side om side med sine elektriske modparter i mange år.

Selvom ICE-industrien stadig forventes at vokse fra ca. $55B i 2021 til ca. $70B i 2028 med en årlig vækstrate (CAGR) på 3,71 %, er der stadig investeringspotentiale, der endnu ikke er udnyttet.

Følgende er et kort kig på nogle få innovationer, der har potentialet til at give ICE-baserede køretøjer et nyt liv, og bygge bro over kløften til den uundgåelige dominans af elbiler.

Producenter og Innovatører

Før du ser på nogle af de nye innovationer, der er klar til at forlænge ICE’s levetid, skal du sikre dig at tjekke de følgende børsnoterede virksomheder; hver af dem spiller en aktiv rolle i udviklingen/promotionen af sådanne produkter.

Porsche (P911)

Bland bilproducenter er Porsche en af de mest ikoniske. Virksomhedens indsats går dog ud over at skabe bevægelige kunstværker og er ansvarlig for udviklingen og fremme af nye teknologier, der sigter mod at forbedre både ydeevne og effektivitet i deres køretøjer (f.eks. syntetisk brændstof).

Porsche har hovedkontor i Stuttgart, Tyskland. Virksomheden beskæftiger næsten 40.000 medarbejdere og havde en omsætning på over $37B i det sidste regnskabsår.

Tesla (TSLA)

Selvom Tesla (TSLA ) kan være afhængig af tredjepart til at producere deres batteripakker, har virksomhedens krav og behov i høj grad været ansvarlige for en stor del af innovationen inden for EV-sektoren i de sidste 20 år.

Mens 2022 så et kraftigt fald i TSLA-aktien, har tidevandet vendt, med 2023 der markerer en imponerende stigning på +55.48% YTD på tidspunktet for skrivning. På trods af et hårdt 2022, var virksomheden stadig i stand til at have en omsætning på $81.46B i denne periode.

Tesla har hovedkontor i Texas, USA.

Kunstig Intelligens

Den første innovation, der vil gøre det muligt for ICE-køretøjer at blive mere effektive og trække et par ekstra år ud, før de bliver forældede, er selvkørsel ved brug af kunstig intelligens (AI).

AI har denne evne ved at fjerne menneskelige fejl og vaner fra ligningen. AI vil muliggøre kommunikation mellem køretøjer på vejen, reducere trængsel og trafik samt de deraf følgende overskydende emissioner; AI vil overholde hastighedsgrænser og undgå ineffektiv racerløb fra lys til lys; AI kan holde en stabil hastighed uden at overbelaste speederen.

Af de ovennævnte grunde, og flere, har AI potentialet til at gøre traditionelle ICE-baserede køretøjer så konkurrencedygtige som muligt i forhold til elbiler i så lang tid som muligt.

Syntetiske Brændstoffer

Det største problem med ICE-køretøjer er deres afhængighed af fossile brændstoffer. Ikke alene er denne energikilde ved at løbe ud, men udvindingen fra jorden samt den efterfølgende forarbejdning og forbrænding er forfærdelig for miljøet.

Med dette i betragtning er det ikke overraskende at høre, at en af de mest lovende innovationer, der kan hjælpe med at forlænge ICE’s levetid, er skabelsen af syntetiske brændstoffer eller ‘eFuel’. Faktisk er syntetiske brændstoffer så lovende, at regioner som Europa allerede har besluttet at give undtagelser i deres forbud mod CO₂-udledende motorer i de kommende år for dem, der bruger eFuel.

Så hvad er syntetiske brændstoffer eller ‘eFuel’? Det er en energikilde, der kan erstatte benzin fremstillet af fossile brændstoffer til brug i almindelige ICE-køretøjer. Der findes i øjeblikket to hovedmetoder til at fremstille det, såsom:

• Gennem en flertrinsproces, hvor H₂O spaltes ved elektrolyse, hvilket frigiver diatomisk hydrogen, som derefter omdannes til methanol ved at blive kombineret med CO₂ indfanget fra luften. Den resulterende methanol omdannes derefter til eFuel (syntetisk benzin) ved høje temperaturer ved brug af katalysatorer.
• Opbygning af kulbrinter, som fungerer som byggestenene til benzin, fra CO₂ og H₂

Det bør bemærkes, at eFuels på nuværende tidspunkt på ingen måde er en perfekt løsning. De ovennævnte processer til at skabe eFuel er meget energikrævende. Desuden ender den resulterende ‘benzin’ stadig som en ‘udstødning fra udstødningsrøret’. Processen kan dog tilbyde muligheden for at gøre brændstoffet CO2-neutralt ved at fjerne CO₂ fra luften og anvende bæredygtige energikilder i fremstillingsprocessen.

Selvom Porsche måske fremmer denne innovation som en måde at gøre ICE-køretøjer – som vil være på vejene i årtier fremover uanset EV-udbredelse – betydeligt grønnere, er det virksomheder som HIF, der arbejder på at perfektionere brændstoffet og de nødvendige processer for at skabe det.

Friktion – Ven eller Fjende?

Når det gælder jordbaseret transport, er friktion både en velsignelse og en ulempe på samme tid. Friktion er nødvendig for, at kraft kan overføres gennem køretøjernes dæk til jorden. Det er det, der gør det muligt for køretøjer at bevare kontrol under opbremsning og svingning. Hvor det dog bliver en ulempe, er i køretøjets drivlinje, hvor friktion kan resultere i, at en betydelig del af den potentielle mekaniske energi spildes som varme.

Et par løsninger på at overvinde friktion omfatter overfladetexturering og brug af syntetiske smøremidler.

Studier der udføres på overfladetexturering har vist lovende resultater ved brug af både riller og fordybninger i cylindervæggene på ICE, hvilket viser en betydelig reduktion i friktion og den deraf følgende varme.

Syntetiske smøremidler er ikke noget nyt. Da de først blev introduceret for årtier siden som erstatning for traditionel motorolie, leverede de et alternativ med bedre smøring, slidkarakteristika, variable viskositeter og mere. Videnskaben bag disse smøremidler er dog ikke stoppet. Med vores stadigt stigende forståelse af materialvidenskab er syntetiske smøremidler løbende blevet mere robuste og effektive i deres arbejde.

Sammenlagt har brugen af overfladetexturering og forbedrede syntetiske smøremidler potentialet til at hjælpe ICE-køretøjer med at eliminere en betydelig del af de mekaniske tab, der opstår i drivlinjer. Selvom de aldrig vil kunne prale af den høje effektivitet, som elbiler har med kun omkring 5 % tab, kan en reduktion af de næsten 50 % tab i ICE gå langt i at forlænge deres levetid.

Genopfindelse af ICE

Så AI kan erstatte føreren, syntetiske brændstoffer kan erstatte energikilder, og moderne smøremidler kombineret med overfladetexturering kan reducere mekaniske motor-tab. Dette er alt sammen fantastisk, men der er én virksomhed, der tager sådanne initiativer et skridt videre ved at foretage en næsten fuldstændig redesign af den traditionelle ICE.

Avadi engines, som for nylig afsluttede en crowdfunding-kampagne på StartEngine, hvor virksomheden rejste over $210,000, hævder, at ved at fjerne en traditionel ventilstyring er deres redesignede ICE mere kompakt, lettere, mere effektiv, alsidig og en torque-monster.

Virksomhedens unikke design anvender en roterende stempel med to forbindelsesstænger. Stempeldrejningen gør det muligt at fjerne en traditionel ventilstyring ved at muliggøre ind- og udstødningsventiler i cylinderhovedet. Avadi hævder, at

“Ifølge interne tests er vores Avadi MA-250 cirka halvdelen af vægten og har dobbelt så meget drejningsmoment & hestekræfter som den nærmeste konkurrerende motor, samtidig med at den forbrænder cirka 30 % mindre brændstof.”

Selvom Avadi angiver, at deres første model, MA-250, har 15 hk og 22 lb-ft, mens den kun vejer 26 lb, kan den også skaleres op og ned til forskellige anvendelser.

Denne evne til at skalere op og ned er vigtig, da ICE anvendes i mere end blot jordbaseret transport. Faktisk er en af grundene til, at ICE vil forblive udbredt i mange år, deres omfattende brug i utallige anvendelser. Uanset om det er en have-traktor, ATV, træflisningsmaskine eller et andet stykke maskineri, kan ICE findes overalt. Dette er nu en erkendelse, som virksomheder som Avadi og deres MA-250 prototype arbejder på.

Afsluttende ord

Som nævnt i begyndelsen af denne artikel – er det kun et spørgsmål om tid, at elbiler erstatter ICE. Det er på nuværende tidspunkt ikke længere et stort spørgsmål. Det, der er interessant, er den fortsatte opfindsomhed hos ingeniører, som gør det muligt for ICE at forblive en levedygtig energikilde i mange år fremover.

Selvom elbiler er her nu og nærmer sig ligestilling med ICE-køretøjer på tværs af en række målinger, vil det tage noget tid, før den globale infrastruktur følger trop. I denne situation er der stadig en rimelig mængde tid for kyndige investorer til at foretage lukrative investeringer i ICE-sektoren. Uanset om det er gennem bro-teknologier som moderne brændstoffer, smøremidler eller motor redesigns – muligheden er der.

Måske om et par år vil der komme en dag, hvor vi har selvkørende køretøjer drevet af en Avadi-motor, kørende på eFuel, og der praler af enestående effektivitet gennem brug af næste generations smøremidler og overfladetexturering.