#CyberMagazyn: co czeka nas w przyszłości w mobilności

Szybkie tempo zmian w obszarze mobilności umożliwiły skoki technologiczne w podstawowych komponentach i materiałach, od akumulatorów litowo-jonowych po LiDAR. Jednak to nie wszystko - branża dąży do zlikwidowania różnic w wydajności silników spalinowych, zwiększenia bezpieczeństwa, obniżenia kosztów i pokonania barier regulacyjnych.

Trendy w mobilności szybko się zmieniają. W ciągu 20 lat start-upy pojazdów elektrycznych stały się jednymi z najcenniejszych firm na świecie, większość tradycyjnych producentów samochodów zobowiązała się do elektrycznej przyszłości, pojawiły się autonomiczne pojazdy i elektryczne taksówki, znane kiedyś tylko z science fiction. Luke Gear, główny analityk w IDTechEx, zbadał kluczowe przyszłe trendy w mobilności, które skomentował dla naszego portalu Adam Przymusiała, współzałożyciel BinarApps.

Elektryfikacja ma charakter globalny i odbywa się we wszystkich sektorach

Dziesięć lat temu raport firmy przewidywał, że sprzedaż samochodów z napędem elektrycznym będzie na poziomie 1,5 miliona do 2021 r. Jednak szacunki te okazały się o ponad połowę zaniżone, ponieważ Chiny, Stany Zjednoczone i Europa zwiększyły swoje rynki elektryków w zeszłym roku. Liczba i sukcesy pojazdów elektrycznych na rynku motoryzacyjnym obniżają koszty, stwarzając możliwości dla wielu innych sektorów mobilności.

Na drogach wodnych wzrosły dostawy promów elektrycznych, ponieważ koszty akumulatorów spadły, poprawiono gęstość energii, a innowacje w zakresie zarządzania ciepłem znacznie zwiększyły bezpieczeństwo.

„Bezpieczeństwo układu napędowego poprzez zarządzanie temperaturą będzie miało kluczowe znaczenie w miarę dojrzewania rynku. Ponieważ producenci OEM dążą do elektryfikacji, czasami brakuje bezpieczeństwa akumulatora lub nie jest on w pełni realizowany. Zostało to publicznie podkreślone w latach 2020-2021 dzięki związanemu z bezpieczeństwem wycofaniu Bolta GM, które kosztowało około 1,9 miliarda dolarów i nie jest to jedyny producent samochodów, który miał wycofywane pojazdy elektryczne związane z potencjalnym ryzykiem pożaru” – wyjaśnia nasz ekspert.

Elektryfikacja jest nie tyle nie do powstrzymania, ile nieunikniona i nadal będzie odgrywać dominującą rolę w dekarbonizacji mobilności. Wodorowe ogniwa paliwowe to ostatni element układanki dekarbonizacji transportu lądowego. Podczas gdy wyścig jest prowadzony przez akumulatorowe pojazdy elektryczne, rozwiązania akumulatorowe nie zawsze są w stanie zapewnić zastosowanie w przypadkach wymagających znacznego zasięgu, dużych obciążeń, krótkich przestojów i wysokiej elastyczności operacyjnej.

Pojazdy autonomiczne zmienią branżę motoryzacyjną

Branża zmaga się z ogromnymi zmianami w technologii układów napędowych, a komercyjne samochody autonomiczne lub robotyka będą gotowe do wejścia na rynek już w 2024 roku.  W rezultacie autonomia będzie miała ogromny wpływ na nawyki podróżnicze konsumentów: znikną wysokie koszty obecnych podróży a robotyka umożliwi przystępne usługi mobilności, napędzając rynek do szybkiego wzrostu na poziomie 30 proc. CAGR.

Posiadanie prywatnych samochodów stanie się reliktem przeszłości dla nowych pokoleń, a ponieważ jeden autonomiczny samochód może służyć wielu osobom dziennie, oczekuje się, że zapotrzebowanie na nowe samochody spadnie nawet w miarę wzrostu liczby pasażerów na świecie.

Jak mówi Adam Przymusiała, zautomatyzowane i spersonalizowane podróże na żądanie, autonomiczne ciężarówki i samochody dostawcze, czy też ogólnodostępne elektryczne skutery i hulajnogi to nie odległa wizja mobilności, ale nasza rzeczywistość.

„Elektryczne skutery i hulajnogi są dostępne w większości miast i cały czas pojawiają się nowi dostawcy tego typu usług z coraz ciekawszymi propozycjami. Na drogi wyjechały również pierwsze autonomiczne ciężarówki. Przewiduje się, że autonomiczne samochody i robo-taksówki będą na tyle zoptymalizowane i bezpieczne, że na rynek wejdą już w 2024 roku, a do 2050 r. ta technologia zapewni całkowicie bezkolizyjne przejazdy” - dodaje.  

Jak wskazuje nasz rozmówca, jednym ze skutków takiego rozwoju mobilności będą zmiany nawyków konsumenckich. „Dostępność pojazdów i zminimalizowanie czynników utrudniających przejazd podniosą liczbę przebytych kilometrów i zwiększą częstotliwość podróży. Zniknie problem szukania miejsc parkingowych czy też robienia przerw na dłuższych trasach, a czas przejazdu ulegnie skróceniu. Zmniejszy się także częstotliwość wypadków drogowych” - mówi.

Adam Przymusiała zaznacza jednak, szybkość adaptacji nowych rozwiązań w mobilności będzie się różnić w poszczególnych krajach czy regionach, głównie ze względu na czynniki ekonomiczne, przepisy, rozwój rynku czy tempo przyswajania trendów przez konsumentów.

Baterie na bazie litu nadal będą doskonałym czynnikiem umożliwiającym elektryfikację

Bez spopularyzowania przez Sony w latach 90. akumulatora litowo-jonowego pojazdy elektryczne nadal przegrywałyby wyścig z silnikiem spalinowym. Technologie akumulatorów szybko ewoluują i na rynku zachodzi wiele ważnych zmian. Biorąc pod uwagę poziom kosztów baterii, kluczowym celem dla branży będzie zwiększenie trwałości surowców i łańcuchów dostaw przy jednoczesnym zapewnieniu wystarczającej podaży, aby zaspokoić ogromne zapotrzebowanie. Jeszcze w tej dekadzie wyjście poza akumulatory litowo-jonowe w kierunku akumulatorów półprzewodnikowych i litowo-metalowych ma kluczowe znaczenie dla skokowej zmiany w zakresie bezpieczeństwa i wydajności.

Nasz ekspert tłumaczy, że sposób projektowania baterii ewoluuje zarówno na poziomie ogniw, jak i pakietów. Chemia baterii ewoluuje wraz z przyjęciem katod o wyższej zawartości niklu, a baterie LFP (litowo-żelazowo-fosforanowe) odradzają się i zwraca się większą uwagę na baterie półprzewodnikowe.

„Zmiany te mają głęboki wpływ na wymagania dotyczące zarządzania ciepłem i materiałów w akumulatorach EV. Poza komórką widzimy przejście OEM na projekty typu „cell-to-pack" z ogłoszeniami Tesli, Stellantis, BYD, VW i innych. Ta fundamentalna zmiana w strukturze pakietu akumulatorów prowadzi do zmian w sposobie włączania strategii i materiałów termicznych, w tym materiałów termoprzewodzących, kanałów chłodziwa i ochrony przeciwpożarowej” - dodaje.

Zaawansowane silniki i elektronika mocy są kluczem do obniżenia kosztów i zwiększenia zasięgu

Poprawa wydajności energoelektroniki i elektrycznych silników trakcyjnych jest kluczem do zwiększenia zasięgu lub zmniejszenia rozmiarów akumulatorów (obniżenia kosztów). Dwa ważne trendy w tych obszarach to konwergencja rynku w zakresie silników z magnesami trwałymi oraz przejście w kierunku urządzeń półprzewodnikowych o szerokim pasmie wzbronionym.

Jak podaje Przymusiała, przejście na energoelektronikę z szerokim pasmem wzbronionym jest już w toku, głównie z urządzeniami MOSFET z węglika krzemu.

„Do 2030 r. mniej więcej połowa rynku samochodów elektrycznych przestawi się na te wydajne urządzenia, które umożliwią wydajne układy napędowe wysokiego napięcia. Na początku 2022 r. Mercedes zaprezentował koncepcję Vision EQXX zdolną do przejechania 1000 km. Chociaż za tą koncepcją kryje się wiele technologii, w tym nadwozie słoneczne, konstrukcja (współczynnik oporu), akumulatory z anodą krzemową i silniki ze strumieniem osiowym, kluczowym elementem jest platforma 900 V – coś, co jest praktyczne tylko w przypadku węglika krzemu” - tłumaczy.

To, jaki wpływ na postęp technologiczny ma powszechność i popularyzacja rozwiązań widać po niektórych komponentach czy materiałach, jak np. akumulatory i baterie wykorzystywane w pojazdach hybrydowych i elektrycznych.

„Podczas gdy wiele uwagi skupia się na akumulatorze, silniki elektryczne i elektronika mocy są dosłownie siłą napędową pojazdów elektrycznych i stanowią własne wyzwania w zakresie zarządzania ciepłem i materiałami. Silniki z magnesami trwałymi wymagają określonej temperatury roboczej, aby uniknąć uszkodzeń. Dodatkowo, zbytnie rozgrzanie miedzianych cewek w silniku może prowadzić do zmniejszenia wydajności lub uszkodzenia izolacji uzwojeń. Przejście węglika krzemu w energoelektronice wiąże się również z szeregiem wyzwań termicznych na poziomie pakietu, które mają sprostać podwyższonym temperaturom złącza, w tym technologii łączenia przewodów, mocowania matryc i podłoża” - tłumaczy ekspert.

Jaki będzie kolejny krok?

Zdaniem Adama Przymusiały, kolejnym krokiem w rozwoju innowacji w sektorze mobilności może być szersza implementacja technologii szeroko stosowanej w innych sektorach gospodarki, czyli sztucznej inteligencji czy blockchain.

„Mogą one być wykorzystywane w procesach projektowania, usprawnianiu procesów produkcji, optymalizacji łańcucha dostaw, ale też w przez inne firmy działające w ekosystemie, np. specjalizujące się w sprzedaży, w ubezpieczeniach czy finansowaniu. Transformacja technologiczna w branży jest nieunikniona. Nie tylko ze względy na nowe oczekiwania konsumentów, ale też przez zmianę uwarunkowań ekonomicznych, jak wzrosty cen albo brak dostępności surowców czy zjawiska społeczne wywołane przez pandemię. Nowe technologię odpowiednio sprzedane mogą być tym elementem, który pomoże w utrzymaniu wysokiej rentowności, będzie podtrzymywać popyt” – podsumowuje ekspert.

Chodzi na przykład o przewozy długodystansowe i autobusy miejskie o dużym przebiegu. Ponadto, podczas gdy popyt jest wysoki i przewyższa podaż, akumulatory będą traktowane priorytetowo w sektorach o małym obciążeniu, w których są najbardziej opłacalne.

Jak dodaje nasz rozmówca, jego klienci coraz częściej przychodzą z pomysłami na produkty cyfrowe związane z mobilnością. Jednym z takich projektów jest DashTaxi, czyli platforma współdzielenia przejazdów oparta na płatnościach kryptowalutowych Dash i technologii blockchain.

„Nasz zespół zbudował MVP aplikacji z wygodnymi wersjami dla kierowcy i pasażera. Przedsięwzięcie obejmowało również prace rozwojowe nad stroną internetową dla DashTaxi. Celem projektu było przedstawienie go na rynku przewozów pasażerskich oraz zbudowanie globalnie dostępnej aplikacji, która będzie łatwym wejściem w świat kryptowalut i nowoczesnych form transportu” – opowiada Przymusiała.

W jego opinii dalszy rozwój trendów i innowacji w mobilności zależy od kilku czynników, m.in.  regulacji prawnych dotyczących wykorzystania technologii, społecznej akceptacji i popytu na nowe rozwiązania. Wszystko wskazuje, że technologie pojazdów będą coraz bardziej inteligentne, a udogodnienia, których dostarczą, znaczące. W efekcie, relacje człowiek-maszyna przesuną się w kierunku większej kontroli nad pojazdami przy zminimalizowanym wysiłku ze strony ludzi.

Chcemy być także bliżej Państwa - czytelników. Dlatego, jeśli są sprawy, które Was nurtują; pytania, na które nie znacie odpowiedzi; tematy, o których trzeba napisać - zapraszamy do kontaktu. Piszcie do nas na: [email protected]. Przyszłość przynosi zmiany. Wprowadzamy je pod hasłem #CyberIsFuture.