Vokietijos tyrėjai kuria naujo tipo elektros variklį, kuris galėtų gerokai sumažinti gamybos sąnaudas ir pakeisti elektromobilių (EV) rinką. Remiantis Vokietijos technikos universitetų paskelbta projekto informacija, inovacija sutelkta į retųjų žemių magnetų pašalinimą, išlaikant didelį sukimo momento tankį ir kompaktiškus matmenis. Jei technologija bus sėkminga, medžiagų sąnaudas bus galima sumažinti iki 50 procentų ir sumažinti priklausomybę nuo nepastovių žaliavų rinkų.
Variklio konstrukcija, metanti iššūkį šiandienos EV apribojimams
Projektas, žinomas kaip NAFTech, suburia inžinierius iš RWTH Acheno universiteto, Štutgarto universiteto ir tyrimų komandas Erlangene. Jų tikslas – sujungti dvi esamas elektros mašinų projektavimo koncepcijas į naują ašinio srauto sinchroninį reluktansinį variklį (AF-SynRM).
Kuo ši koncepcija skiriasi
- Jame nenaudojami nuolatiniai magnetai, pagaminti iš retųjų žemių medžiagų.
- Ji išlaiko kompaktišką ašinio srauto architektūrą.
- Ja siekiama užtikrinti didelį sukimo momento tankį, panašų į magnetų pagrindu pagamintus ašinius variklius.
- Tai sumažina svarbiausių žaliavų kainų svyravimų poveikį.
Dauguma šiuolaikinių elektromobilių naudoja gerai žinomus, bet didelių gabaritų radialinio srauto variklius. Kita vertus, ašinio srauto varikliai yra plonesni ir gali užtikrinti labai didelį sukimo momentą. Tačiau tradiciškai jie naudoja brangius retųjų žemių nuolatinius magnetus. Naujoji koncepcija siekia išlaikyti našumo pranašumus be šių brangių komponentų.
Priklausomybės nuo retųjų žemių metalų mažinimas
Retųjų žemių metalai plačiai naudojami nuolatinių magnetų elektros varikliuose. Jų gavyba ir perdirbimas dažnai kelia susirūpinimą dėl aplinkosaugos ir etikos, o tiekimo grandinės yra labai sutelktos konkrečiuose pasaulio regionuose. Tai sukuria strateginį pažeidžiamumą Europos gamintojams.
Visiškai panaikinus magnetus, naujasis AF-SynRM dizainas pašalina vieną brangiausių ir geopolitiškai jautriausių elektromobilių jėgos agregatų komponentų. Remiantis „Electrive“ ir RWTH Aachen universitetų komunikacijos ataskaitomis, medžiagų sąnaudos gali sumažėti net 50 procentų, palyginti su tradiciniais magnetais pagrįstais sprendimais.
Gamintojams tai reiškia didesnį kainų stabilumą ir mažesnę finansinę riziką. Mažesnėms ir vidutinėms įmonėms tai gali sumažinti kliūtis patekti į elektrinių jėgos agregatų gamybą.
Gamybos iššūkiai išlieka dideli
Nepaisant savo perspektyvos, ašinio srauto variklių gamyba šiuo metu yra sudėtinga. Siekiant užtikrinti efektyvumą ir ilgaamžiškumą, reikalingi tikslūs surinkimo tolerancijos ir pažangios gamybos technologijos.
Tyrėjai šiuos iššūkius sprendžia taikydami pažangius modeliavimo modelius ir skaitmeninę tolerancijos grandinės analizę. Numatydami, kaip mikroskopiniai nuokrypiai veikia našumą, inžinieriai siekia industrializuoti gamybos procesą ir padaryti jį pritaikomą.
Bendradarbiavimas su Štutgarto Elektros energijos konversijos institutu sutelktas į gamybos darbo eigų optimizavimą. Tikslas – ne tik suprojektuoti variklį, bet ir sukurti visą vertės grandinę, galinčią vykdyti masinę gamybą, išlaikant griežtus kokybės standartus.
Ką tai galėtų reikšti elektromobilių kainoms Europoje
Jei numatomas sąnaudų sumažinimas pasitvirtins, poveikis gali būti juntamas ne tik gamintojams. Mažesnės pavaros agregatų gamybos sąnaudos gali reikšti, kad elektromobiliai bus prieinamesni.
Tokiose rinkose kaip Lietuva, kur elektromobilių naudojimas auga, tačiau jautrumas kainoms išlieka didelis, net ir nedidelis transporto priemonių kainos sumažinimas gali reikšmingai paveikti pirkimo sprendimus. Nors akumuliatorių kainos vis dar sudaro didelę elektromobilių kainos dalį, pavaros agregatų supaprastinimas galėtų dar labiau padidinti konkurencingumą.
Be to, priklausomybės nuo retųjų žemių magnetų sumažinimas sustiprina Europos technologinę nepriklausomybę. Tai atitinka platesnes ES strategijas, orientuotas į tiekimo grandinės atsparumą ir tvarią pramonės politiką.
Technologinis pokytis, o ne staigi revoliucija
NAFTech variklis vis dar yra kūrimo etape, o pramoniniam įgyvendinimui reikės tolesnio patvirtinimo. Tačiau ši koncepcija rodo, kad inovacijos elektrinių pavarų sistemų srityje dar toli gražu nebaigtos.
Užuot didinę sudėtingumą, Vokietijos tyrėjai siekia supaprastinimo ir medžiagų efektyvumo. Jei šis metodas bus sėkmingas, jis galėtų iš naujo apibrėžti, kaip elektriniai varikliai projektuojami ir gaminami visoje Europoje.
Ar mažesnių pavarų sistemų kainų pakaktų, kad paspartėtų elektromobilių diegimas Lietuvoje, ar vis dar lemiamesni yra kiti veiksniai?
