ICE और इलेक्ट्रिक मोटर्स के बीच अंतर को क्या पाटेगा?

इलेक्ट्रिक मोटर से चलने वाले वाहन भविष्य हैं। चाहे यह बैटरी पैक्स, हाइड्रोजन फ्यूल सेल या कोई अन्य नवाचारी समाधान हो, परिणाम समान है – आंतरिक दहन इंजन (ICE) धीरे-धीरे समाप्ति की ओर हैं।

हालांकि यह परिवर्तन रातोंरात नहीं होगा। दशकों से, विश्व भर के राष्ट्रों ने गैसोलीन और डीजल जैसे तरल ईंधनों के लिए विशेष रूप से बुनियादी ढांचे के विकास में भारी निवेश किया है। यह मान लेना कि ICE आधारित वाहनों की संभावनाएँ पहले ही पूरी तरह उपयोग हो चुकी हैं, उचित लग सकता है, लेकिन ऐसा नहीं है, और सामग्री विज्ञान की हमारी बढ़ती समझ हमें ऐसा भविष्य प्रदान कर रही है जिसमें ICE का जीवनकाल बढ़ाकर वह अपने इलेक्ट्रिक समकक्षों के साथ कई वर्षों तक सामंजस्यपूर्ण रूप से चल सके।

ICE उद्योग अभी भी वृद्धि की दिशा में है 2021 में लगभग $55 बिलियन से 2028 तक लगभग $70 बिलियन तक, 3.71% की CAGR के साथ, अभी भी निवेश की संभावनाएँ हैं जिन्हें अभी तक उपयोग नहीं किया गया है।

The following is a brief look at a few innovations that have the potential to give ICE based vehicles this new lease-on-life, bridging the gap to the inevitable dominance of EVs.

निर्माता और नवप्रवर्तक

Before taking a look at some of the fresh innovations poised to extend the lifespan of ICE, make sure to check out the following publicly traded companies; each of which is playing an active role in developing/promoting such products.

Porsche (P911)

ऑटो निर्माताओं में, पोर्शे सबसे प्रतिष्ठित ब्रांडों में से एक है। कंपनी के प्रयास केवल गतिशील कलाकृतियों को बनाने से आगे बढ़ते हैं, और यह नई तकनीकों के विकास और समर्थन के लिए जिम्मेदार है जो उनके वाहनों के प्रदर्शन और दक्षता दोनों को सुधारने के लिए लक्षित हैं (जैसे सिंथेटिक ईंधन)।

Porsche is based out of Stuttgart, Germany.  The company employs nearly 40,000, and boasted revenue topping $37B in the last fiscal year.

Tesla (TSLA)

हालांकि टेस्ला अपने बैटरी पैक्स का वास्तविक निर्माण तीसरे पक्ष पर निर्भर हो सकता है, कंपनी की मांगें और आवश्यकताएँ पिछले 20 वर्षों में इलेक्ट्रिक वाहन क्षेत्र में कई नवाचारों की मुख्य वजह रही हैं।

जबकि 2022 में TSLA स्टॉक में तीव्र गिरावट देखी गई, परिस्थितियाँ बदल गई हैं, और 2023 में लेखन के समय तक YTD में +55.48% की प्रभावशाली वापसी दर्ज की गई। कठिन 2022 के बावजूद, कंपनी ने इस अवधि में $81.46 बिलियन की आय हासिल की।

Tesla (TSLA ) is based out of Texas, United States.

कृत्रिम बुद्धिमत्ता

पहला नवाचार जो ICE वाहनों को अधिक कुशल बनाते रहने और अप्रचलित होने से पहले कुछ अतिरिक्त वर्ष तक चलाने में मदद करेगा, वह है कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) के उपयोग से स्व-ड्राइविंग।

AI इस क्षमता को इस प्रकार प्राप्त करता है कि वह मानवीय त्रुटियों और आदतों को समीकरण से हटा देता है। AI सड़क पर वाहनों के बीच संचार को सक्षम करेगा, जिससे भीड़भाड़ और ट्रैफ़िक तथा उससे उत्पन्न अतिरिक्त उत्सर्जन कम होंगे; AI गति सीमा का पालन करेगा और लाइट‑टू‑लाइट के बीच अक्षम दौड़ से बचेगा; AI थ्रॉटल को अधिक काम किए बिना स्थिर गति बनाए रख सकता है।

उपरोक्त कारणों और अन्य कई कारणों से, AI की क्षमता है कि पारंपरिक ICE आधारित वाहनों को जितना संभव हो EVs के साथ प्रतिस्पर्धी बनाए रखे, और यह जितना संभव हो लंबे समय तक जारी रहे।

सिंथेटिक ईंधन

ICE वाहनों की मुख्य समस्या उनका जीवाश्म ईंधनों पर निर्भर होना है। न केवल यह ईंधन स्रोत समाप्ति की ओर है, बल्कि इसकी पृथ्वी से निकासी और बाद की प्रक्रिया तथा जलना पर्यावरण के लिए अत्यंत हानिकारक है।

इन परिस्थितियों को देखते हुए, यह आश्चर्यजनक नहीं है कि ICE वाहनों के जीवनकाल को बढ़ाने वाले सबसे आशाजनक नवाचारों में से एक सिंथेटिक ईंधन या ‘eFuel’ का निर्माण है। वास्तव में, सिंथेटिक ईंधनों में इतनी संभावनाएँ हैं कि यूरोप जैसे क्षेत्रों ने पहले ही यह निर्णय ले लिया है कि आने वाले वर्षों में CO₂ उत्सर्जित करने वाले इंजनों पर प्रतिबंध में eFuel जलाने वाले वाहनों को छूट दी जाएगी।

तो सिंथेटिक ईंधन या ‘eFuel’ क्या हैं? यह एक ऊर्जा स्रोत है जिसे जीवाश्म ईंधन से प्राप्त पेट्रोल की जगह नियमित ICE वाहनों में उपयोग के लिए बदला जा सकता है। वर्तमान में इसे बनाने के दो मुख्य तरीके हैं, जैसे कि,

• बहु‑चरणीय प्रक्रिया के माध्यम से, जहाँ H₂0 को इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा विभाजित किया जाता है, जिससे द्विपरमाणु हाइड्रोजन अणु निकलते हैं जिन्हें फिर हवा से पकड़े गए CO₂ के साथ मिलाकर मेथनॉल में परिवर्तित किया जाता है। उत्पन्न मेथनॉल को फिर उत्प्रेरकों के उपयोग से उच्च तापमान पर eFuel (सिंथेटिक गैसोलीन) में परिवर्तित किया जाता है।
• CO₂ और H₂ से गैसोलीन के निर्माण खंडों के रूप में कार्य करने वाले हाइड्रोकार्बन बनाना।

यह उल्लेख करना आवश्यक है कि वर्तमान में eFuel कोई पूर्ण समाधान नहीं है। ऊपर सूचीबद्ध प्रक्रियाएँ eFuel बनाने में बहुत अधिक ऊर्जा की खपत करती हैं। इसके अलावा, उत्पन्न ‘गैसोलीन’ अभी भी ‘टेलपाइप उत्सर्जक’ ही रहता है। हालांकि, यह प्रक्रिया यह क्षमता प्रदान करती है कि उत्पन्न ईंधन को वायुमंडल से CO₂ हटाकर और सतत ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करके कार्बन-न्यूट्रल बनाया जा सके।

जबकि पोर्शे इस नवाचार को ICE वाहनों को—जो इलेक्ट्रिक वाहन अपनाने के बावजूद दशकों तक सड़कों पर रहेंगे—काफी हरे-भरे बनाने के साधन के रूप में आगे बढ़ा रहा है, यह HIF जैसी कंपनियां हैं जो इस ईंधन और इसे बनाने की प्रक्रियाओं को परिपूर्ण करने पर काम कर रही हैं।

घर्षण – मित्र या शत्रु?

भूमि परिवहन में, घर्षण एक साथ वरदान और बाधा दोनों है। घर्षण आवश्यक है ताकि वाहन के टायरों से जमीन तक शक्ति स्थानांतरित हो सके। यह ब्रेकिंग और मोड़ने के दौरान वाहन को नियंत्रण में रखने में मदद करता है। हालांकि, जब घर्षण ड्राइवट्रेन में होता है, तो यह संभावित यांत्रिक ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा गर्मी के रूप में बर्बाद कर देता है।

A pair of solutions to overcoming friction include surface texturing and the use of synthetic lubricants.

सतह बनावट पर किए जा रहे अध्ययन ने सिलेंडर दीवारों में खाइयों और डिंपल्स के उपयोग से घर्षण और उत्पन्न गर्मी में उल्लेखनीय कमी दिखाते हुए आशाजनक परिणाम दिखाए हैं।

Synthetic lubricants are nothing new. When they were first introduced decades ago, replacing traditional engine oil, they provided an alternative with better lubrication, wear characteristics, variable viscosities, and more. The science behind these lubricants has not stopped though. With our continually increasing understanding of material sciences, synthetic lubricants have continually become more robust and effective at their job.

Combined, the use of surface texturing and improving synthetic lubricants have the potential to help ICE vehicles eliminate a significant portion of mechanical losses occurring through drivetrains. While they will never boast the high efficiency of EVs, which claim as little as 5% losses, chipping away at the nearly 50% loss of ICE can go a long way to extending their lifespan.

ICE की पुनर्कल्पना

तो AI चालक को बदल सकता है, सिंथेटिक ईंधन ऊर्जा स्रोतों को बदल सकते हैं, और आधुनिक लुब्रिकेंट्स के साथ सतह बनावट यांत्रिक इंजन नुकसान को कम कर सकते हैं। ये सभी उत्कृष्ट हैं, लेकिन एक कंपनी इन पहलों को एक कदम आगे ले जा रही है, पारंपरिक ICE का लगभग पूर्ण पुनःडिज़ाइन कर रही है।

Avadi engines, जिसने हाल ही में StartEngine पर एक क्राउडफंडिंग अभियान समाप्त किया, जिसमें कंपनी ने $210,000 से अधिक जुटाए, यह दावा करता है कि पारंपरिक वैल्वट्रेन को हटाकर, उनका पुनःडिज़ाइन किया गया ICE अधिक कॉम्पैक्ट, हल्का, अधिक कुशल, बहुमुखी और टॉर्क में दैत्य है।

कंपनी का अनोखा डिज़ाइन दो जुड़ी हुई कनेक्टिंग रॉड्स के साथ घूर्णन पिस्टन का उपयोग करता है। पिस्टन का घूर्णन पारंपरिक वैल्वट्रेन को हटाने की अनुमति देता है, जिससे सिलेंडर के हेड पर इनटेक और एग्जॉस्ट वाल्व को शामिल करना संभव हो जाता है। Avadi का दावा है कि,

आंतरिक परीक्षणों के अनुसार हमारा Avadi MA-250 लगभग आधा वजन और निकटतम प्रतिस्पर्धी इंजन की तुलना में दोगुना टॉर्क और हॉर्सपावर रखता है, जबकि लगभग 30% कम ईंधन जलाता है।

जबकि Avadi बताता है कि उसका पहला मॉडल, MA-250, 15hp और 22lb-ft का प्रदर्शन करता है और केवल 26lb वजन रखता है, इसे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए ऊपर-नीचे स्केल किया जा सकता है।

ऊपर-नीचे स्केल करने की यह क्षमता महत्वपूर्ण है क्योंकि ICE केवल भूमि परिवहन में ही नहीं, बल्कि कई अन्य अनुप्रयोगों में भी उपयोग होता है। वास्तव में, ICE के कई वर्षों तक प्रचलित रहने का एक कारण इसका विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक उपयोग है। चाहे वह बागवानी ट्रैक्टर हो, ATV, लकड़ी चिपर हो, या कोई अन्य मशीनरी, ICE हर जगह पाया जाता है। यह अब Avadi और उसके MA-250 प्रोटोटाइप जैसी कंपनियों द्वारा सुलझाया जा रहा है।

अंतिम शब्द

जैसा कि इस लेख की शुरुआत में कहा गया था – EVs का ICE को बदलना केवल समय की बात है। अब यह प्रश्न नहीं रह गया है। हालांकि, यह रोचक है कि इंजीनियरों की निरंतर नवाचार क्षमता ICE को आने वाले वर्षों तक एक व्यवहार्य शक्ति स्रोत बनाकर रख रही है।

जबकि EVs अब मौजूद हैं, और विभिन्न मानकों में ICE वाहनों के बराबर होते जा रहे हैं, वैश्विक बुनियादी ढांचे को इस गति के साथ चलने में कुछ समय लगेगा। इस स्थिति में, समझदार निवेशकों के पास ICE क्षेत्र में लाभदायक निवेश करने के लिए अभी भी पर्याप्त समय है। चाहे वह आधुनिक ईंधन, लुब्रिकेंट्स, या इंजन पुनःडिज़ाइन जैसी पुल तकनीकों के माध्यम से हो – अवसर मौजूद है।

शायद कुछ वर्षों में, ऐसा दिन आएगा जब हमारे पास Avadi इंजन द्वारा संचालित स्व-ड्राइविंग वाहन होंगे, जो eFuel पर चलेंगे, और अगली पीढ़ी के लुब्रिकेंट्स और सतह बनावट के उपयोग से असाधारण दक्षता प्रदर्शित करेंगे।