Napędzanie elektrycznych pojazdów drugiej generacji
Zgodnie z protokołem z Kyoto, UE jest zobowiązana do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych (GHG) do 2020 r. o 20% poniżej poziomu z 1990 r. i do 2050 r. o 80-90%. Aby osiągnąć ten cel, emisje w sektorze transportowym należy ograniczyć o 60% do 2050 r. Ograniczenie emisji będzie dotyczyć w dużej mierze transportu drogowego, który aktualnie odpowiada za emisję na poziomie 7 mld ton CO2 rocznie, co stanowi jedną piątą ogólnej emisji GHG w UE. W analizie sposobów ograniczenia emisji w transporcie drogowym to pojazdy elektryczne wymieniane są jako najskuteczniejszy środek w realizacji tego celu. Szacuje się, że równoważna wielkości emisji w czasie cyklu życia pojazdu elektrycznego stanowi połowę emisji z pojazdów benzynowych oraz z silnikiem diesla. Niestety pomimo znaczących postępów w przemyśle motoryzacyjnym w dziedzinie pojazdów elektrycznych i hybrydowych, wciąż jeszcze należy przekonać użytkowników, że technologie pojazdów elektrycznych stanowią wykonalną alternatywę. "Chociaż pojazdy elektryczne są już dostępne na rynku, nie zdobyły jeszcze znaczącej popularności", mówi koordynator projektu SYRNEMO, Michele De Gennaro. "Aby możliwe było zastąpienie samochodów napędzanych paliwem kopalnym samochodami elektrycznymi, konstrukcja tych pojazdów musi być lekka, produkcja tańsza, a ich wybór i wydajność energetyczna znacznie większa". Bariery, które należy usunąć Aktualnie pojazdy elektroniczne korzystają z silników wykorzystujących metale ziem rzadkich do produkcji magnesów trwałych. Chociaż metale te stanowią kluczowy element tych pojazdów, to jednak są główną barierą we wprowadzaniu wymaganych udoskonaleń i produkcji pojazdów elektrycznych na dużą skalę. Znakomita większość tych metali pochodzi z Chin, co nie tylko zwiększa koszt tych pojazdów, ale również stanowi dla przemysłu motoryzacyjnego podwyższone ryzyko. "Istnieje ryzyko, że uwarunkowania geopolityczne wpłyną na chińskie dostawy magnesów trwałych dla europejskich producentów pojazdów", wyjaśnia De Gennaro. "To z kolei może sparaliżować produkcję i dostawy pojazdów elektrycznych w Europie". Jednak usunięcie magnesów z silnika spowoduje, że pojazd straci trzy czwarte swojej mocy. "Zatem nasze największe wyzwanie polega na znalezieniu alternatywnych sposobów na zrekompensowanie tej znaczącej straty i stało się głównym celem projektu SYRNEMO", mówi De Gennaro. Rozwiązanie SYRNEMO Uczestnikom projektu SYRNEMO udało się stawić czoła temu wyznaniu poprzez zaprojektowanie, opracowanie prototypu i przetestowanie synchronicznego reluktancyjnego urządzenia wspomaganego stałym magnesem wolnym od metali ziem rzadkich (PMaSYRM). "Urządzenie to zostało zaprojektowane z myślą o wyeliminowaniu materiałów z ziem rzadkich w magnesach za pomocą ferrytów", mówi De Gennaro. "W tym celu ambitnie podeszliśmy do rozwoju innych podzespołów silnikowych, np. nowatorskiego szpikowego uzwojenia stojana oraz innowacyjnego projektu lekkiego modułu tłoka obrotowego". Oprócz silnika w ramach projektu opracowano również projekt całkowitego napędu ze zintegrowanymi modułami elektrycznymi i obudową chłodzoną powietrzem. Zgodnie z wynikami testów ostateczny projekt napędu pozwala na uzyskanie maksymalnego momentu obrotowego 133 Nm przy 3 600 obr./min. oraz maksymalną moc 52,9 kW przy 4300 obr./min. Projekt SYRNEMO realizuje poziom gotowości technologicznej 5 (tj. technologii w zatwierdzonej w rzeczywistym środowisku) dostosowanej do produkcji średnionakładowej, tj. dziesiątek tysięcy sztuk rocznie, i jest całkowicie skalowalny dla innych segmentów samochodowych. Projekt SYRNEMO został oceniony w oparciu o stałą maszynową wartość mocy mechanicznej i gęstości momentu obrotowego, które stanowią odpowiednie wartości wzorcowe dla silników elektrycznych. Podczas oceny wykazano poprawę o +45% i +25% w na tle testów porównawczych z 2016 r. "To sprawia, że SYRNEMO jest najlepszą w swojej klasie pozbawioną pierwiastków ziem rzadkich maszyną synchroniczną spełniającą oba kryteria", dodaje De Gennaro.
Słowa kluczowe
SYRNEMO, silnik elektryczny, pojazd elektryczny, zmiana klimatu, gaz cieplarniany, emisje CO2