Elfordon är grönare och säkrare, men fortfarande mycket utrymme för förbättringar på båda

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Elfordon som drivs från ett rent elnät är ett viktigt steg mot en framtid med nollutsläpp. Men ett fokus på att köra elektriska fordon (EV) som är lättare, säkrare och renare kan också säkerställa en bättre morgondag för alla. Stora, tunga elbilsbatterier tar plats och ökar fordonets totalvikt, vilket minskar bränsleeffektiviteten. Eftersom ungefär en tredjedel av vikten av en elbil är dess batteripaket, ökar behovet av bättre metoder för att lagra elektrisk energi. jagf den totala EV-vikten minskades igenom fortsatta batteriinnovationer, vad har varit kallas "den brådskande tickande klockan" för ren energi och klimatförändringar skulle kunna dämpas.

En artikel från oktober 2021 i Natur medger att problem med batterier redan åtgärdas runt om i världen, med elbilstillverkare som främst fokuserar på batterier som kostar mindre eller har högre energitäthet. Författarna hävdar att arbetet med batteriteknik också behöver intensifieras för att minska föroreningar från tillverkning och för att konsumera mindre kobolt och andra sällsynta metaller och mineraler. De säger system för återvinning och återanvändning av batteri och annat material måste sättas på plats innan tiotals miljoner elfordon kommer ut på världens vägar.

"Gör elfordon lättare för att maximera klimat- och säkerhetsfördelarna” skrivet av ett team av akademiker och civilingenjörer, välkomnar de omfattande nya och stora investeringar som äger rum runt om i världen i elbilar. Med Storbritannien, Kalifornien, EU och Kanada som planerar att fasa ut försäljningen av fossildrivna fordon så tidigt som 2030, blir fler och fler konsumenter fascinerade av verkligheten med helt elektriska transporter.

Sektorn "har kommit långt, men många utmaningar ligger framför oss, säger författarna. med EV-vikt ett särskilt problem.

Att ersätta energität petroleum med batterier har sina nackdelar

Med elektrifierande fordon ersätts brännbar, energität petroleum med skrymmande batterier. Resten av fordonet måste bli tyngre för att ge det nödvändiga strukturella stödet. Varför spelar detta roll?

Passagerarsäkerhet. Sannolikheten för att passagerare ska dödas i en kollision med ett annat fordon ökar med 12 % för varje 500 kg skillnad mellan fordon. Antalet offer i olyckor kommer sannolikt att öka när tunga elfordon ansluter sig till lättare befintliga flottor.
Tyngre fordon. Eftersom de genererar mer partikelföroreningar från däckslitage kräver tyngre fordon mer material och energi för att bygga och driva dem, vilket ökar utsläppen och energianvändningen.

Smakämnen Natur författare skisserar en lista över sätt som de rekommenderar att forskare, beslutsfattare och tillverkare kan ta itu med viktproblemet med elbilar.

Seregistreringsavgifter på grundval av fordonets vikt. Att betala baserat på vikt kan avskräcka tunga fordon och uppmuntra lätta. Att samla in viktbaserade avgifter tar också upp ett annat problem för regeringar - förlorade intäkter från uteblivna bensin- och dieselskatter när fler elbilar kommer in på vägarna. Att variera sådana avgifter efter vikt skulle bibehålla intäkterna samtidigt som människor uppmuntras att välja fordon som är mer energieffektiva och som medför färre sociala kostnader. Det skulle också minska andra utsläpp från materialproduktion och tillverkning.

Lägger till resavstånd till avgiften. Resedata kan samlas in av enheter ombord. Vissa försäkringsbolag erbjuder redan försäkringar som är baserade på total körsträcka och andra körvanor. Ett sådant tillvägagångssätt skulle uppmuntra människor att köra mindre.

Producera lätta batterier. Olika möjligheter att producera lätta batterier inkluderar att använda material som är mer energitäta och att ta bort tyngre komponenter. Solid state-batterier utan flytande elektrolyter och med den senaste anodkemin är mer kompakta och kan erbjuda högre energitätheter än vad som är möjligt för litiumjonceller. Litium-kiselbatterier kan uppnå högre energitätheter om tillverkare använder mer kisel i anoder snarare än grafit. Förbättringar kan också vara digitala – trådlösa batterihanteringssystem kan ta bort upp till 90 % av nätet av ledningar. Att använda färre material hjälper tillverkarna att spara pengar.

Ljusna upp ramar. Tesla, Volvo, GM och andra biltillverkare undersöker hur batteriförpackningar kan stödja en del av fordonets chassi och till och med göra själva fordonsramen till mediet för att lagra energi. Fordonskonstruktioner kan bli starkare och lättare genom att använda avancerade former av stål, mer aluminium och magnesium och polymerer förstärkta med kolfiber. Naturligtvis medför varje material sina egna kostnader och tekniska utmaningar samt utsläppseffekter från produktions- och leveranskedjor. Forskning och utveckling fortsätter med mål att förbättra ledningsförmåga, styrka och hur strukturella batterier hanterar krascher.

Byt till återvunnet aluminium. Genom att ersätta stål med aluminium minskar fordonets vikt och förbättrar energieffektiviteten. Men eftersom aluminiumproduktion kan ha nästan 5 gånger så stora koldioxidutsläpp som stål, är det vettigt att byta till återvunnet aluminium med ett koldioxidsnålt rutnät, vilket kan sänka livscykelutsläppen till lägre än stålets.

Mer vägmedvetenhetsteknik. Med tyngre fordon på vägen blir säkerheten ännu viktigare. Kameror, radar och andra sensorer hjälper till att undvika kollisioner genom att övervaka döda vinklar och förarens uppmärksamhet, hålla fordon i körfält, justera hastigheter, styra strålkastarna och bromsa om en krock är nära förestående. Genom att använda sådan teknik över hela den amerikanska fordonsflottan kan tusentals dödsfall, mer än en miljon krascher och miljarder dollar i sociala kostnader årligen undvikas.

Gamla idéer för att förbättra gatusäkerheten. Att titta på vad som har fungerat för trafiksäkerheten bör fortfarande uppmuntras - hastighetsbegränsningar, trafikdämpande vägdesign och fotgängarfokuserad infrastruktur. Paris, Bryssel, Bilbao och andra städer har begränsade hastigheter på de flesta vägar till 30 kilometer i timmen.

Kör mindre. Att minska den körda sträckan kan hjälpa till att uppfylla klimatmålen eftersom elektriska och så småningom automatiserade fordon blir allmänt tillgängliga. Policyer bör säkerställa att alternativ som promenader, cykling och kollektivtrafik är säkrare, mer bekväma, tillgängliga, överkomliga och tillförlitliga.

Statsstöd. Spjutspetsteknik är dyra att införliva, vilket ökar kostnaderna för elbilar. Statligt stöd, från laboratoriet till fabriken till konsumenten, är därför väsentligt för att stimulera innovation och utveckling. Viktbaserade registreringsavgifter kan ge en del av dessa pengar. USA:s subventioner för elbilar ökar för närvarande med batteriets lagringskapacitet. Att istället basera elbilssubventioner på energilagring per kg (kWh kg−1) skulle stimulera till framsteg inom lättare batterier.

Se över zonindelningens effekter på körmönster. Stadsarkitekter bör överväga effekterna av zonindelning och utveckling på körmönster för att minimera genomsnittliga tillryggalagda sträckor och luftföroreningar som belastar utsatta samhällen oproportionerligt mycket. Ett arv från covid-19-pandemin är en insikt om hur mycket arbete som kan utföras på distans, med mindre pendling.

Sista tankar om EV-vikt och andra problem

Att lösa dessa utmaningar kommer att rädda liv och skydda klimatet. Med tiden kommer renare nät kontinuerligt att stärka klimateffekterna av elbilar. Att minska fordonsvikten kan på liknande sätt bidra till att öka klimat- och luftkvalitetsfördelarna.

CleanTechnica spårar senaste utvecklingen inom området hållbara elfordonsbatterier. Det inkluderar de senaste förbättringarna av hållbarhet och livslängd samt ansträngningar för att minska användningen av farliga eller giftiga material, förfina återvinningstekniken, och fokusera på försörjningskedjor som minskar eller eliminerar material som kommer från konfliktområden.

Till och med 2020, de flesta battericeller och batteripaket som används i amerikanska plug-in-fordon tillverkades i USA. Med tanke på att EV-batteriindustrin domineras av utländska företag – Koreas LG Energy Solution och Samsung SDI, Kinas CATL och Japans Panasonic – är detta fantastiska nyheter för dem som bryr sig om den amerikanska ekonomin. Ändå finns det verkligen tillräckligt fasta åtaganden för att batterimineralerna faktiskt ska matcha försäljningsmålen för elbilar och förväntad tillväxt om några år?

Det är viktigt att notera att Tesla arbetar på sin nya storformat 4680 battericeller, och det verkar som om de kommer att göra sitt första framträdande i Model Y som produceras i Tyskland. De större batterierna är bara en del av historien. De är tänkta att vara monterade i ett batteripaket som är ett strukturellt element i bilen snarare än att bara höjas på plats och skruvas fast i chassit underifrån.

Konceptet med batteriet som en integrerad del av fordonets strukturella integritet blir ytterligare en innovation som främjar kraften och platsen för elbilar och arbetar för att mildra klimatkrisen.

Uppskattar CleanTechnicas originalitet? Överväg att bli en CleanTechnica-medlem, supporter, tekniker eller ambassadör - eller en beskyddare på Patreon.