Mikä siltailee kuparipolttoaineiden ja sähkömoottorien välistä?

Sähkömoottorilla toimivat ajoneuvot ovat tulevaisuus. Olipa kyse sitten akkukäyttöisistä, vetypolttokennoista tai jostakin muusta innovatiivisesta ratkaisusta, lopputulos on sama – polttomoottorit (ICE) ovat menossa pois.

Tämä ei kuitenkaan ole muutos, joka tapahtuisi yhdessä yössä. Vuosikymmenten ajan kansakunnat ympäri maailmaa ovat investoineet voimakkaasti infrastruktuurin kehittämiseen, joka on suunniteltu erityisesti nestepolttoaineita, kuten bensiinia ja dieseliä, varten. Vaikka olisi loogista olettaa, että polttomoottoripohjaisten ajoneuvojen potentiaali on jo täysin hyödynnetty, näin ei ole, ja materiaalitietämyksemme kasvun myötä mahdollistetaan tulevaisuus, jossa ICE:n käyttöikää pidennetään, jotta se voi elää sopusoinnussa sähköisten vastineidensa kanssa vuosien ajan.

ICE-ala on edelleen kasvussa noin 55 miljardia dollaria vuonna 2021:stä noin 70 miljardiin dollariin vuoteen 2028 mennessä, CAGR 3,71 %, joten investointipotentiaalia on edelleen hyödyntämättä.

Valmistajat ja innovaattorit

Ennen kuin tarkastelemme joitakin uusia innovaatioita, jotka on suunniteltu pidentämään ICE:n käyttöikää, tutustu seuraaviin pörssiyhtiöihin; jokainen niistä osallistuu aktiivisesti tällaisten tuotteiden kehittämiseen ja edistämiseen.

Porsche (P911)

Autonvalmistajien joukossa Porsche on yksi ikonisimmista. Yrityksen pyrkimykset ulottuvat kuitenkin pelkkää liikkuvaa taideteosta pidemmälle, ja se on vastuussa uusien teknologioiden kehittämisestä ja edistämisestä, jotka tähtäävät ajoneuvojensa suorituskyvyn ja tehokkuuden parantamiseen (esim. synteettinen polttoaine).

Porsche sijaitsee Stuttgartissa, Saksassa. Yrityksessä työskentelee lähes 40 000 henkilöä, ja sen liikevaihto ylitti 37 miljardia dollaria viime tilikaudella.

Tesla (TSLA)

Vaikka Tesla saattaa turvautua kolmansien osapuolien valmistamaan akkupaketteihin, yrityksen vaatimukset ja tarpeet ovat yksin vastuussa suurimmasta osasta viimeisen 20 vuoden sähköajoneuvosektorin innovaatioista.

Vaikka vuonna 2022 TSLA‑osake koki jyrkän laskun, tilanne on kääntynyt, ja vuosi 2023 on tähän mennessä (kirjoitushetkellä) tuonut vaikuttavan +55,48 % nousun. Huolimatta vaikeasta vuodesta 2022, yritys pystyi silti raportoimaan 81,46 miljardia dollaria liikevaihtoa tänä aikana.

Tesla sijaitsee Texasissa, Yhdysvalloissa.

Tekoäly

Ensimmäinen innovaatio, jonka avulla ICE‑ajoneuvot voivat jatkaa tehokkuuden parantamista ja ansaita muutaman lisävuoden ennen vanhentumista, on itseohjaus tekoälyn (AI) avulla.

AI saavuttaa tämän poistamalla ihmisen virheet ja tavat prosessista. AI mahdollistaa ajoneuvojen välisen viestinnän tiellä, mikä vähentää ruuhkia ja liikennettä sekä niistä syntyviä ylimääräisiä päästöjä; AI noudattaa nopeusrajoituksia eikä kilpaile tehottomasti valosta valoon; AI voi pitää tasaisen nopeuden rasittamatta kaasupolkua.

Kaikkien edellä mainittujen syiden ja monien muiden vuoksi AI:lla on potentiaalia pitää perinteiset ICE‑ajoneuvot mahdollisimman kilpailukykyisinä sähköajoneuvojen rinnalla niin pitkään kuin mahdollista.

Synteettiset polttoaineet

Suurin ongelma ICE‑ajoneuvoissa on niiden riippuvuus fossiilisista polttoaineista. Emme ainoastaan kuluta tätä energialähdettä loppuun, sen louhinta maasta sekä myöhempi jalostus ja polttaminen ovat myös haitallisia ympäristölle.

Kun näin on, ei ole yllättävää, että yksi lupaavimmista innovaatioista, jonka odotetaan pidentävän ICE‑ajoneuvojen käyttöikää, on synteettisten polttoaineiden tai ’eFuel’in luominen. Itse asiassa synteettiset polttoaineet ovat niin lupaavia, että esimerkiksi Eurooppa on jo päättänyt myöntää poikkeuksia tuleviin CO₂‑päästöjä aiheuttavien moottorien kieltoihin niille, jotka käyttävät eFuelia.

Mitä siis ovat synteettiset polttoaineet tai ’eFuel’? Ne ovat energialähde, joka voidaan korvata perinteisellä fossiilisista polttoaineista johdetulla bensiinillä tavallisissa ICE‑ajoneuvoissa. Tällä hetkellä on kaksi päämenetelmää niiden valmistamiseksi, kuten

• Monivaiheisen prosessin kautta, jossa H₂O jaetaan elektrolyysin avulla vapauttaen diatomisia vetykiteitä, jotka yhdistetään ilmakehästä talteen otetun CO₂:n kanssa ja muutetaan metanoliksi. Tämä metanoli muunnetaan sitten eFueliksi (synteettiseksi bensiiniksi) korkeissa lämpötiloissa katalyyttien avulla.
• Rakentamalla hiilivetyjä, jotka toimivat bensiinin rakennuspalikoina, CO₂:sta ja H₂:sta.

On syytä huomata, että eFuel ei tällä hetkellä ole täydellinen ratkaisu. Edellä mainitut eFuelin valmistusprosessit ovat erittäin energiatehokkaita. Lisäksi syntyvä ’bensiini’ on edelleen ’pakoputkista’ päästöjä aiheuttava. Prosessi kuitenkin mahdollistaa sen, että polttoaine voidaan tehdä hiilineutraaliksi poistamalla CO₂ ilmakehästä ja hyödyntämällä kestävää energiaa valmistusprosessissa.

Vaikka Porsche saattaa edistää tätä innovaatiota keinoina tehdä ICE‑ajoneuvoista – jotka pysyvät teillä vuosikymmeniä riippumatta sähköautojen omaksumisesta – merkittävästi vihreämpiä, on yritykset kuten HIF, jotka työskentelevät polttoaineen ja sen valmistusprosessien hiomisen parissa.

Kitka – ystävä vai vihollinen?

Maaliikenteessä kitka on sekä hyöty että haitta samanaikaisesti. Kitka on välttämätöntä, jotta voima siirtyy ajoneuvon renkaista maahan. Se mahdollistaa ajoneuvojen hallinnan jarrutuksessa ja kääntymisessä. Haitaksi kitka muuttuu kuitenkin voimansiirrossa, jossa se voi aiheuttaa merkittävän osan potentiaalisesta mekaanisesta energiasta hukkaan lämmön muodossa.

Kaksi ratkaisua kitkan vähentämiseen ovat pinnan teksturointi ja synteettisten voiteluaineiden käyttö.

Pinnan teksturointia koskevat tutkimukset ovat osoittaneet lupaavia tuloksia käyttämällä sekä uria että kuoppia ICE‑moottorin sylinteriseinissä, mikä on johtanut merkittävään kitkan ja lämmön vähenemiseen.

Synteettiset voiteluaineet eivät ole mitään uutta. Kun ne esiteltiin ensimmäisen kerran vuosikymmeniä sitten korvaamaan perinteinen moottoriöljy, ne tarjosivat vaihtoehdon, jossa oli parempi voitelu, kulutuskestävyys, vaihteleva viskositeetti ja muuta. Näiden voiteluaineiden takana oleva tiede ei kuitenkaan ole pysähtynyt. Materiaalitieteen jatkuvan ymmärryksen myötä synteettiset voiteluaineet ovat tulleet entistä kestävämmiksi ja tehokkaammiksi tehtävässään.

Yhdessä pinnan teksturointi ja kehittyneet synteettiset voiteluaineet voivat auttaa ICE‑ajoneuvoja poistamaan merkittävän osan voimansiirroissa tapahtuvista mekaanisista häviöistä. Vaikka ne eivät koskaan saavuta sähköajoneuvojen, joiden häviöt voivat olla vain 5 %, ICE:n lähes 50 % häviöiden vähentäminen voi merkittävästi pidentää niiden käyttöikää.

ICE:n uudelleenkuvittelu

AI voi siis korvata kuljettajan, synteettiset polttoaineet voivat korvata energialähteet, ja modernit voiteluaineet yhdistettynä pinnan teksturointiin voivat vähentää mekaanisia moottorihäviöitä. Nämä kaikki ovat hienoja, mutta yksi yritys vie nämä aloitteet askeleen pidemmälle tekemällä lähes täydellisen uudelleensuunnittelun perinteisestä ICE:stä.

Avadi engines, joka äskettäin sulki joukkorahoituskampanjan StartEngine-alustalla keräten yli 210 000 $, väittää, että perinteisen venttiilikoneiston poistamisen myötä sen uudelleen suunniteltu ICE on kompaktimpi, kevyempi, tehokkaampi, monikäyttöisempi ja vääntömomentin hirviö.

Yrityksen ainutlaatuinen rakenne käyttää pyörivää mänttä, jossa on kaksi kampiakselia. Mäntän pyöriminen mahdollistaa perinteisen venttiilikoneiston poistamisen, koska se tekee mahdolliseksi imuilta- ja poistoventtiilien sijoittamisen sylinterin päähän. Avadi väittää, että

Sisäisten testien mukaan Avadi MA-250 on noin puoli painavampi ja kaksinkertainen vääntö‑ ja hevosvoimakapasiteetti lähimpään kilpailevaan moottoriin verrattuna, samalla polttaen noin 30 % vähemmän polttoainetta.

Vaikka Avadi ilmoittaa, että sen ensimmäinen malli, MA-250, tarjoaa 15 hv ja 22 lb‑ft vääntöä ja painaa vain 26 lb, sitä voidaan skaalata ylös ja alas erilaisiin sovelluksiin.

Tämä skaalautuvuuden mahdollisuus on tärkeä, koska ICE‑moottoreita käytetään enemmän kuin pelkässä maaliikenteessä. Itse asiassa yksi syy siihen, että ICE pysyy yleisenä vuosien ajan, on niiden laaja käyttö lukuisissa sovelluksissa. Olipa kyseessä puutarhatraileri, maastokelu, puun hakkauslaitteisto tai jokin muu kone, ICE löytyy kaikkialta. Tämä on nyt todellisuutta, johon yritykset kuten Avadi ja sen MA-250‑prototyyppi pyrkivät.

Lopullinen sana

Kuten artikkelin alussa todettiin – sähköautojen korvaaminen ICE:llä on vain ajan kysymys. Tämä ei enää ole suuri kysymys. Mielenkiintoista on kuitenkin insinöörien jatkuva kekseliäisyys, jonka ansiosta ICE voi pysyä käyttökelpoisena energialähteenä vuosien ajan.

Vaikka sähköautot ovat jo täällä ja lähestyvät ICE‑ajoneuvojen tasoa monilla mittareilla, kestää vielä jonkin aikaa ennen kuin globaali infrastruktuuri seuraa perässä. Tästä syystä taitavilla sijoittajilla on edelleen kohtuullinen aika tehdä tuottoisia sijoituksia ICE‑sektorilla. Olipa kyseessä modernit polttoaineet, voiteluaineet tai moottorin uudelleensuunnittelu – mahdollisuus on olemassa.

Ehkä muutaman vuoden kuluttua koittaa päivä, jolloin meillä on itseohjautuvia ajoneuvoja, joita voimaa Antaa Avadi‑moottori, ne käyttävät eFuelia ja tarjoavat poikkeuksellista tehokkuutta seuraavan sukupolven voiteluaineiden ja pinnan teksturoinnin avulla.