Názory vyjádřené přispěvateli podnikatele jsou jejich vlastní.
Čtete Entrepreneur India, mezinárodní franšízu Entrepreneur Media.
Pokud je posledních několik let co nevidět, nadcházející roky by měly být vzrušující pro technologické inovace v oblasti elektrických vozidel (EV). Elektromobily nabývají na síle a nabízejí možnosti dopravy s nízkými až nulovými emisemi uhlíku, o nichž jsou lídři v oboru přesvědčeni, že brzy zaplní silnice po celém světě.
Hrozby globálního oteplování a znečištění zdůraznily potřebu nahradit vozidla poháněná naftou a benzínem bezemisními náhražkami. Po mnoha letech výzkumu našel automobilový průmysl elektromobily jako nejlepší náhradu za vozidla se spalovacím motorem (ICE).
Technologické inovace a marketingové úsilí rostou se stálou podporou ze strany vlády, výrobců automobilů i nevládních organizací. Tyto agentury nepracují pouze ve prospěch podpory prodeje vozidel s nízkými emisemi, ale také podnikají kroky k příznivým politikám, infrastruktuře dobíjení a finanční podpoře.
Podpora ze strany vlády a vyvíjející se přístup k EV vedly ke zvýšené poptávce po těchto ekologických vozidlech a ke snížení nákladů. Také faktory, jako je prodloužený dojezd vozidel a nabíjecí infrastruktura, podpořily poptávku dále. Zde jsou některé z nejslibnějších technologických inovací a trendů.
Nabíjecí technologie
Vylepšení technologie nabíjení bude jedním z nejzajímavějších trendů, na které je třeba na trhu EV dávat pozor. Podle spotřebitelského průzkumu jsou dojezd a doba nabíjení dvě významné výzvy ve srovnání s vozidly ICE, která jsou mnohem pohodlnější pro cestování na dlouhé vzdálenosti.
Přestože jsou elektromobily mnohem šetrnější k životnímu prostředí, je nepohodlné je každých pár hodin nabíjet. K překonání tohoto problému budou muset výrobci automobilů pracovat na zvýšení dostupnosti dobíjecí infrastruktury. V mezinárodním měřítku již některé společnosti pracují na přeplňovacích stanicích a přenosných nabíjecích řešeních.
Baterie Tech
Pokroky v technologii baterií jsou velmi pomalé a zdá se, že lithium-iontová baterie tu zůstane ještě několik let. Přestože v procesu dochází ke zlepšení chemie článků, materiálů katody a anody a výrobního procesu, což by mělo velmi brzy snížit náklady na baterii.
Probíhá také několik zajímavých novinek v oblasti alternativy pro lithium-iontové baterie. Lithium-iontová řešení by v budoucnu mohla brzy nahradit řešení jako hliník-grafit, grafen-polymer, mikrokondenzátory, miniaturizované palivové články s pevným oxidem a alternativy na bázi sodíku.
Autonomní řízení
Globálně mnoho společností zabývajících se elektromobily již učinilo velký skok směrem k autonomnímu řízení, aby se v blízké budoucnosti stalo realitou. Díky technologii autonomního řízení bude jízda na dlouhé vzdálenosti nejen pohodlnější, ale také mnohem bezpečnější. Sníží nehodovost na silnicích, která je důsledkem rozptýlení řidičů, sníží dopravní zácpy a nabídne lepší přístup pro seniory a osoby se zdravotním postižením.
Automatizované systémy řízení by také mohly v mnoha ohledech ovlivnit kapsy veřejnosti, kromě snížení počtu nehod by také snížily účty za lékařskou péči, peníze vynaložené na opravu vozidla a dokonce i náklady na pojištění. Autonomní řízení by nabídlo pohodlí vysazení jezdců na místo určení a vlastní parkování.
Budoucnost elektrických vozidel
S pokrokem v technologii a infrastruktuře elektromobilů bude počet tohoto typu vozidel nadále růst. Je sice faktem, že počet nabíjecích stanic je v současnosti řídký, ale nabíjecí infrastruktura celostátně roste. Lidé z výzkumu a vývoje také aktivně pracují na řešeních, jak zvýšit kapacitu elektromobilů a snížit jejich výrobní náklady. Tato vylepšení pomohou snížit cenu vozidel a zlepšit jejich dojezd.
Kromě rozšiřování nabíjecích stanic je také potřeba přinést pokroky v možnostech veřejné dopravy pro zajištění dopravy do a z nabíjecích stanic. Po překonání těchto výzev jistě dojde k drastickému rozšíření EV.
Automobilový sektor je největším dopravním sektorem, s přibližně 80-90 miliony prodaných vozů ročně po celém světě. Globální vozový park čítající přibližně 1.1 miliardy používaných automobilů skutečně nejvíce přispívá k emisím ze silnic, což vede k tomu, že se toto odvětví stává přirozeným ohniskem pro tvůrce zelené politiky.
Zatímco projekty elektromobilů se datují před sto lety, trhy s elektromobily, jak je známe dnes, rostou přibližně od roku 2011. IDTechEx předpovídá, že za 20 let budou elektromobily generovat 76 % všech příjmů z elektronické dopravy. Automobilové trhy díky svému rozsahu vytvářejí největší příležitosti pro hráče v dodavatelském řetězci elektrických vozidel, od pokročilých materiálů až po baterie, výkonovou elektroniku a elektromotory. Navíc pohánějí rychlé tempo inovací, které umožňují elektrifikaci v jiných odvětvích dopravy, ať už v oblasti technologií, regulace nebo obchodních modelů.
Chcete-li se dozvědět více, nová zpráva IDTechEx, «Electric Cars 2023-2043», poskytuje hluboký ponor do budoucích automobilových trhů s dlouhodobými podrobnými prognózami. Regionální pokrytí zahrnuje USA, Čínu, Norsko, Spojené království, Francii, Německo, Nizozemsko, Dánsko a RoW. Technologické pokrytí zahrnuje elektromobily (BEV), hybridní (PHEV a HEV) a vozy s palivovými články (FCEV); autonomní vozidla (L2, L3, L4); Li-ion baterie (NMC, NCA, LFP, křemíkové, polovodičové); elektromotory (PM, WRSM, ACIM, Axial-Flux, In-wheel); výkonová elektronika (SiC, Si IGBT) a další. V následujícím článku IDTechEx nastiňuje klíčové trendy z technologických kapitol, na které se vztahuje tato zpráva.
„Elektromobily“ zahrnují akumulátorové elektrické, palivové články a hybridní varianty. Mezi další sektory elektronické dopravy sledované IDTechEx patří dodávky, nákladní auta, autobusy, dvoukolky, stavebnictví, námořní doprava a letadla. Zdroj: IDTechEx — «Elektromobily 2023-2043«
Pokročilé Li-ion bateriové články a sady
Li-ion baterie na bázi grafitových anod a vrstvených oxidových katod (NMC, NCA) ovládly velkou část trhů s elektrickými vozidly. Jakmile však začnou dosahovat svých výkonových limitů a zdůrazňují se rizika pro životní prostředí a dodávky, stávají se stále důležitější vylepšení a alternativy k Li-ion bateriím.
Pokročilý Li-ion se týká křemíkových a Li-kovových anod, pevných elektrolytů, katod s vysokým obsahem Ni a také různých konstrukčních faktorů článku. Vzhledem k důležitosti trhu s elektrickými vozidly, konkrétně elektromobilů s bateriemi, při určování poptávky po bateriích se předpokládá, že si Li-ion udrží své dominantní postavení. Klíčové jsou však postupné zlepšování katod, anod, konstrukce článků a hustoty energie. Zpráva IDTechEx uvádí, že do roku 400 bude na běžných trzích přítomno až 2030 Wh na kg bateriových článků.
Inovace se dějí také na úrovni balení. K sestavení sady baterií je zapotřebí několik různých materiálů, včetně materiálů pro tepelné rozhraní, lepidel, těsnění, impregnace, zalévání, plniv a dalších. Probíhá obecný trend směrem k větším tvarovým faktorům článků a nemodulárním konstrukcím baterií typu cell-to-pack, což sníží počet spojení, přípojnic a kabelů mezi články a moduly.
V automobilové výkonové elektronice (měniče, palubní nabíječky, DC-DC měniče) dochází ke klíčovým pokrokům ke zlepšení účinnosti hnacího ústrojí, což umožňuje buď snížení kapacity baterie, nebo zlepšení dojezdu. Jednou z klíčových cest k dosažení vyšší účinnosti je přechod na MOSFETy z karbidu křemíku a vysokonapěťové platformy vozidel s napětím 800 V nebo vyšším. Renault, BYD, GM, Hyundai a další oznámili platformy pro vozidla s napětím 800 V, které do roku 2025 zavedou MOSFET z karbidu křemíku do své výkonové elektroniky.
Přechod představuje nové výzvy pro materiály obalů výkonových modulů, protože jsou požadovány vyšší spínací frekvence, vyšší hustota výkonu a vyšší provozní teploty, to vše při zachování 15leté životnosti. Zpráva uvádí, že 800V platformy a měniče SiC do roku 10 vzrostou na nejméně 2030 % trhu. Vzhledem k tomu, že hustota výkonu polovodičových čipů exponenciálně roste, umožní tento trend nové oboustranné chlazení, měděné dráty a olověné rámečky.
Trhy s elektromotory se dnes stále vyvíjejí s novými konstrukcemi zlepšujícími výkon a hustotu točivého momentu a více zohledňuje použité materiály. Nejedná se pouze o postupná vylepšení, s vývojem, jako jsou motory s axiálním tokem a různé OEM, které vzácné zeminy úplně eliminují.
Pro elektromotory existuje několik klíčových ukazatelů výkonu. Hustota výkonu a točivého momentu umožňuje lepší jízdní dynamiku v menším a lehčím balení, přičemž hmotnost a prostor jsou u elektromobilů na prvním místě. Další kritickou oblastí je účinnost jízdního cyklu. Zlepšení účinnosti znamená, že při zrychlování vozidla se plýtvá méně vzácné energie uložené v baterii, což vede ke zlepšení dojezdu při stejné kapacitě baterie. Kvůli mnoha různým úvahám o konstrukci motoru přijal trh EV několik různých řešení, včetně motorů s permanentními magnety, indukčních motorů a motorů s vinutým rotorem.
Zpráva odhaluje, že zatímco motorům budou i nadále dominovat permanentní magnety, budou příležitosti pro varianty bez magnetů, protože náklady a udržitelnost se v nadcházejících letech dostanou do popředí.
Příležitosti pro palivové články na automobilových trzích jsou omezené, ačkoli trhy stále rostou, podpořeny vládní podporou. Nasazení palivových článků ve vozidlech není nový koncept. Velcí OEM, včetně Toyota, Ford, Honda, GM, Hyundai, Volkswagen, Daimler a BMW, investovali za posledních 30 let velké částky do rozvoje této technologie. U osobních automobilů bylo vynaloženo obrovské množství úsilí a nákladů na vývoj palivových článků, ale v roce 2022 mají vozy FCEV ve výrobě pouze dva hlavní výrobci OEM, Toyota a Hyundai, a v roce 20,000 se prodalo méně než 2021 XNUMX FCEV.
Zavádění vozidel s palivovými články čelí značným výzvám, včetně snižování nákladů na komponenty systému palivových článků a zavádění dostatečné infrastruktury pro doplňování vodíku. Zásadní bude také dostupnost levného „zeleného“ vodíku, vyrobeného elektrolýzou vody za použití obnovitelné elektřiny, což analýza v nové zprávě IDTechEx zdůrazňuje, že bude životně důležité pro FCEV, která dodají ekologický certifikát, na kterém se prodávají.
„Autonomní vozidlo“ (AV) je zastřešující termín pro šest úrovní definovaných SAE. Dnes většina nových vozů přichází s možností funkčnosti úrovně 2 a průmysl je technicky připraven na úroveň 3, jakmile budou odstraněny regulační překážky.
V posledních letech rozsáhlá vylepšení technologií autonomních vozidel, jako je radar, lidar, HD kamery a software, posunula robotickou osu na vrchol připravenosti trhu. Ve skutečnosti je v určitých scénářích autonomie úrovně 4 (sporně) nyní komercializována v roce 2022, přičemž Cruise a Baidu zavádějí počáteční služby v USA a Číně. Předpovědi IDTechEx odhalují, jak tyto služby začnou dominovat během 20 let. Celkově zpráva shledává, že autonomní vozidla se stanou masivně rušivou technologií, která poroste rychle až o 47 % a transformuje automobilový trh během příštích dvou desetiletí.
