Transport
Vad kommer att överbrygga klyftan mellan förbränningsmotorer och elmotorer?
Lägg till Securities.io bland dina föredragna källor på Google
Fordon som drivs av elmotorer är framtiden. Oavsett om det sker genom batteripaket, vätgasbränsleceller eller någon annan innovativ lösning, är slutresultatet detsamma – förbränningsmotorer (ICE) är på väg att försvinna.
Detta är dock inte en förändring som sker över en natt. I årtionden har nationer världen över investerat kraftigt i utvecklingen av infrastruktur som är specifikt anpassad för flytande bränslen som bensin och diesel. Även om det är rimligt att anta att potentialen för fordon med förbränningsmotor redan har utnyttjats, är detta helt enkelt inte fallet, och vår ökande förståelse för materialvetenskap möjliggör en framtid där förbränningsmotorn får sin livslängd förlängd för att samexistera harmoniskt med sina elektriska motsvarigheter under många år framöver.
Medan ICE-industrin fortfarande förväntas växa från cirka 55 miljarder dollar 2021 till cirka 70 miljarder dollar 2028, med en CAGR på 3,71 %, finns det fortfarande investeringspotential som ännu inte har utnyttjats.
Följande är en kort översikt över några innovationer som har potential att ge fordon med förbränningsmotor ett nytt livslängd, och överbrygga klyftan till den oundvikliga dominansen av elbilar.
Tillverkare och Innovatörer
Innan du tittar på några av de nya innovationerna som är redo att förlänga förbränningsmotorns livslängd, se till att kolla in följande börsnoterade företag; var och en spelar en aktiv roll i att utveckla/marknadsföra sådana produkter.
Porsche (P911)
Bland biltillverkare är Porsche en av de mest ikoniska. Företagets insatser går dock längre än att skapa rörliga konstverk, och de är ansvariga för utvecklingen och främjandet av ny teknik som syftar till att förbättra både prestanda och effektivitet i deras fordon (t.ex. syntetiskt bränsle).
Porsche har huvudkontor i Stuttgart, Tyskland. Företaget har nästan 40 000 anställda och redovisade en omsättning på över 37 miljarder dollar under det senaste räkenskapsåret.
Tesla (TSLA)
Även om Tesla (TSLA ) kan förlita sig på tredje part för att faktiskt tillverka sina batteripaket, har företagets krav och behov ensam stått för en stor del av innovationen inom elbilssektorn under de senaste 20 åren.
Medan 2022 såg en kraftig nedgång i TSLA-aktien, har trenden vänt, och 2023 markerar en imponerande återhämtning på +55,48 % YTD vid skrivande stund. Trots ett tufft 2022 kunde företaget fortfarande stoltsera med en omsättning på 81,46 miljarder dollar under denna period.
Tesla har huvudkontor i Texas, USA.
Artificiell intelligens
Den första innovationen som kommer att göra det möjligt för förbränningsmotorfordon att fortsätta bli mer effektiva och få några extra år innan de blir föråldrade är självkörning med hjälp av artificiell intelligens (AI).
AI har denna förmåga genom att ta bort mänskliga fel och vanor från ekvationen. AI möjliggör kommunikation mellan fordon på vägen, vilket minskar trängsel och trafik samt de resulterande överflödiga utsläppen; AI följer hastighetsgränser och undviker ineffektiv körning från ljus till ljus; AI kan hålla en jämn hastighet utan att överbelasta gaspedalen.
För var och en av ovanstående skäl, och fler, har AI potentialen att göra traditionella fordon med förbränningsmotor så konkurrenskraftiga som möjligt gentemot elbilar under så lång tid som möjligt.
Syntetiska bränslen
Det största problemet med förbränningsmotorfordon är deras beroende av fossila bränslen. Vi håller inte bara på att ta slut på denna energikälla, utan dess utvinning från jorden samt efterföljande bearbetning och förbränning är fruktansvärd för miljön.
Med detta i åtanke är det inte förvånande att en av de mest lovande innovationerna som kan hjälpa till att förlänga förbränningsmotorfordons livslängd är skapandet av syntetiska bränslen eller ”eFuel”. Faktum är att syntetiska bränslen har så stor potential att regioner som Europa redan har beslutat att tillåta undantag i deras förbud mot CO2-utsläppande motorer under de kommande åren för de som använder eFuel.
Så vad är syntetiska bränslen eller ”eFuel”? Det är en energikälla som kan ersätta bensin som härstammar från fossila bränslen för användning i vanliga förbränningsmotorfordon. Det finns för närvarande två huvudmetoder för att skapa det, såsom:
- Genom en flerstegsprocess där H2O delas upp via elektrolys, vilket frigör diatomiska vätemolekyler som sedan omvandlas till metanol genom att kombineras med CO2 som fångas från luften. Den resulterande metanolen omvandlas sedan till eFuel (syntetisk bensin) vid hög temperatur med hjälp av katalysatorer.
- Bygga kolväten som fungerar som byggstenar för bensin från CO2 och H2
Det bör noteras att eFuels för närvarande på inget sätt är en perfekt lösning. Processerna som nämns ovan för att skapa eFuel är mycket energikrävande. Dessutom blir den resulterande ”bensinen” fortfarande en ”avgasutsläppare”. Vad processen kan erbjuda är dock möjligheten att göra det resulterande bränslet koldioxidneutralt genom att avlägsna CO2 från luften och använda hållbara energikällor i tillverkningsprocessen.
Medan Porsche kan förespråka denna innovation som ett sätt att göra förbränningsmotorfordon – som kommer att finnas på vägarna i årtionden oavsett EV‑adoption – betydligt grönare, är det företag som HIF som arbetar med att förfina bränslet och processerna som behövs för att skapa det.
Friktion – Vän eller Fiende?
När det gäller marktransport är friktion både en välsignelse och en nackdel samtidigt. Friktion är nödvändig för att kraft ska överföras genom fordonets däck till marken. Det är vad som gör att fordon kan behålla kontrollen vid inbromsning och svängning. Där det blir en nackdel är i fordonets drivlina, där friktion kan leda till att en betydande del av den potentiella mekaniska energin förloras som värme.
Ett par lösningar för att övervinna friktion inkluderar ytstrukturering och användning av syntetiska smörjmedel.
Studier som pågår om ytstrukturering har visat lovande resultat genom användning av både spår och fördjupningar i cylinderväggarna på ICE, vilket visar en betydande minskning av friktion och resulterande värme.
Syntetiska smörjmedel är inget nytt. När de först introducerades för årtionden sedan, som ersättning för traditionell motorolja, erbjöd de ett alternativ med bättre smörjning, slitegenskaper, variabel viskositet och mer. Vetenskapen bakom dessa smörjmedel har dock inte stannat. Med vår ständigt ökande förståelse för materialvetenskap har syntetiska smörjmedel kontinuerligt blivit mer robusta och effektiva i sitt arbete.
Kombinerat har användningen av ytstrukturering och förbättrade syntetiska smörjmedel potentialen att hjälpa förbränningsmotorfordon att eliminera en betydande del av de mekaniska förluster som uppstår i drivlinor. Även om de aldrig kommer att ha den höga effektiviteten hos elbilar, som kan ha så lite som 5 % förluster, kan en minskning av de nästan 50 % förlusterna i ICE gå långt för att förlänga deras livslängd.
Omdefiniera förbränningsmotorn
Så AI kan ersätta föraren, syntetiska bränslen kan ersätta energikällor, och moderna smörjmedel kombinerat med ytstrukturering kan minska mekaniska motorförluster. Detta är alla bra, men det finns ett företag som tar sådana initiativ ett steg längre genom att göra en nästan fullständig omdesign av den traditionella förbränningsmotorn.
Avadi engines, som nyligen avslutade en crowdfunding-kampanj på StartEngine där företaget samlade in över 210 000 $, hävdar att genom att eliminera en traditionell ventilstyrning är deras omdesignade förbränningsmotor mer kompakt, lättare, mer effektiv, mångsidig och ett vridmomentmonster.
Företagets unika design använder en roterande kolv med dubbla vevstag. Kolvrotationen möjliggör elimineringen av en traditionell ventilstyrning genom att göra det möjligt att integrera insugs- och avgasventiler i cylinderhuvudet. Avadi hävdar att,
Enligt interna tester är vår Avadi MA-250 ungefär hälften så tung och har dubbelt så mycket vridmoment och hästkraft som den närmaste konkurrerande motorn, samtidigt som den förbrukar cirka 30 % mindre bränsle.
Medan Avadi anger att deras första modell, MA-250, har 15 hk och 22 lb‑ft samtidigt som den väger endast 26 lb, kan den också skalas upp och ner för olika tillämpningar.
Denna förmåga att skala upp och ner är viktig eftersom förbränningsmotorer används i mer än bara marktransport. Faktum är att en av anledningarna till att ICE kommer att förbli vanlig i många år är deras omfattande användning i ett stort antal tillämpningar. Oavsett om det är en trädgårdstraktor, ATV, vedkvarn eller någon annan maskin, kan ICE hittas överallt. Detta är nu en insikt som företag som Avadi och deras MA-250-prototyp arbetar med.
Slutord
Som nämnts i början av den här artikeln – att elbilar ersätter förbränningsmotorer är bara en tidsfråga. Det är inte längre en fråga. Det som är intressant är dock ingenjörernas fortsatta uppfinningsrikedom som gör att förbränningsmotorer kan förbli en livskraftig energikälla i många år framöver.
Medan elbilar redan finns och närmar sig paritet med förbränningsmotorfordon på en rad olika parametrar, kommer det att ta tid innan den globala infrastrukturen följer efter. Med detta i åtanke finns det fortfarande en rimlig tid för kloka investerare att göra lönsamma investeringar i ICE‑sektorn. Oavsett om det sker genom broteknologier som moderna bränslen, smörjmedel eller motoromdesign – möjligheten finns.
Kanske om några år kommer det att finnas en dag då vi har självkörande fordon som drivs av en Avadi-motor, kör på eFuel och stoltserar med exceptionell effektivitet genom användning av nästa generations smörjmedel och ytstrukturering.
