Kuljetusalalla on jatkuva paine pienentää kustannuksia ja vähentää polttoaineenkulutusta, joten alan valmistajat haluavat tuottaa entistä kevyempiä ja polttoainetehokkaampia ajoneuvoja. Tällä tulee olemaan myös positiivisia ympäristövaikutuksia. Kehittynyt erikoisluja teräs (AHSS) tekee jo nyt tuotteista ympäristötietoisempia niiden elinkaaren kaikissa vaiheissa – materiaalien valmistuksesta aina käyttöön ja lopuksi tapahtuvaan kierrätykseen.
Tätä voi kysyvä vaikkapa opettajana toimivalta kevyiden rakenteiden suunnittelun asiantuntijalta, Jan-Olof Sperleltä. Sperle tutkii parhaillaan, miten AHSS-teräksillä voidaan valmistaa kevyempiä tuotteita, ja hän on myös mukana kehittämässä tapoja, joilla voidaan helpommin arvioida ympäristövaikutusten ja kustannusten pienentämisen vaikutuksia.
”Erikoislujilla teräksillä on merkittävä rooli polttoainekustannusten pienentämisessä ja hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä. Lujempi teräs on tutkitusti perinteistä terästä kestävämpi ratkaisu”, Sperle toteaa.
Kun ajoneuvoissa käytetään erikoislujaa terästä tavallisen teräksen sijaan, ajoneuvon uusien osien paino kevenee jopa 25–40 prosenttia. Tämä puolestaan tarkoittaa sitä, että ajoneuvo kuluttaa vähemmän energiaa, jolloin polttoaineenkulutus pienenee ja hiilidioksidipäästöt vähenevät samalla, kun ajoneuvon hyötykuorma kasvaa.
Keveyden ja ekologisuuden tuoma potentiaali
”Nostureiden ja muiden vastaavien laitteiden valmistajat havaitsivat erikoislujan teräksen tuomat mahdollisuudet ensimmäisinä”, Sperle kertoo. ”Nykypäivänä erikoislujilla teräksillä on hyvin monenlaisia käyttötarkoituksia, mutta olisi kaikkien etu, jos niitä käytettäisiin vielä entistäkin enemmän.”
Jos koko Euroopan maantiekuljetuskaluston valmistamiseen käytettäisiin miljoona tonnia kehittynyttä erikoislujaa terästä 1,3 miljoonan tavallisen terästonnin sijaan, hiilidioksidisäästöt olisivat 8 000 kt ja energiasäästöt 28 500 GWh. Yli 90 prosenttia säästöistä tapahtuisi ajoneuvojen käyttövaiheessa. Tämä tarkoittaa sitä, että hiilidioksidipäästöt pienenisivät kahdeksalla miljoonalla tonnilla jokaista Euroopan maantiekuljetuskaluston valmistamiseen käytettyä miljoonaa AHSS-terästonnia kohden.
Jos luvut ovat tällaisia, miksi useammat yritykset eivät käytä AHSS-teräksiä?
Sperlen mukaan syynä voi olla kokemuksen puute, muutoshaluttomuus ja vanhentuneet standardit. ”Toisaalta alalla myös tapahtuu paljon juuri nyt”, Sperle kertoo. ”Kiihtyvä keskustelu ympäristöasioista ja ilmastosta korostaa ajoneuvojen painon keventämisen tarvetta, sillä näin päästään nopeasti tuloksiin. Tutkimukseni käsittelee juuri tätä.”
Sperle osoittaa useiden esimerkkien avulla, että myötölujuuden kaksinkertaistaminen keventää rakenteiden uudistettujen osien painoa noin 30 prosenttia.
Kun erikoislujaa terästä käytetään enemmän, ajoneuvon valmistamiseen kuluu vähemmän luonnonvaroja ja teräksentuotannon päästöt pienenevät. Koska tällaiset ajoneuvot kuluttavat vähemmän polttoainetta, ne aiheuttavat myös vähemmän päästöjä.
Kestävä kehitys tuo tuotantoon ja suunnitteluun uuden ulottuvuuden
Nykyisin on saatavilla runsaasti tietoa AHSS-teräksistä sekä niiden käytöstä suunnittelussa ja tuotannossa. Sperlen tutkimusprojekti lisää olemassa oleviin tietoihin myös ympäristönäkökohdat.
”Jotta ympäristövaikutus olisi mahdollisimman suuri, on tärkeää, että tiedot ja materiaali ovat helposti saatavilla”, Sperle toteaa. ”Tämä tarkoittaa esimerkiksi sitä, että tutkimustuloksista täytyisi kertoa myös yksinkertaisemmassa muodossa, josta käy selkeästi ilmi teräksen ominaisuuksien, rakenteiden painon, käyttöolosuhteiden ja ympäristön välinen suhde.”
Tarkoittaako suurempi lujuus kevyempää painoa? Onko erikoisluja teräs entistä suorituskykyisempää kuormauskapasiteetin, törmäysturvallisuuden, iskunkestävyyden ja korroosionkestävyyden näkökulmasta?
”Erikoislujalla teräksellä on päästy tutkimuksissamme positiivisiin tuloksiin lähes kaikilla osa-alueilla”, Sperle kertoo.
Suurimmat ympäristöedut
Niissä käyttökohteissa, joissa paino on tärkeä tekijä, sen keventäminen voi kasvattaa hyötykuormaa ja pienentää tätä kautta myös ympäristövaikutuksia suoraan. Energiankulutus vähenee eniten, kun erikoislujaa terästä käytetään metrojunissa, rakennusalan kuorma-autoissa sekä mukautettuja ajolaitteita käyttävissä ajoneuvoissa. Polttoainetta säästyy erityisesti pysähdysten ja käynnistysten yhteydessä, nopeissa kiihdytyksissä, mäkisissä maastoissa sekä hitailla ja keskisuurilla nopeuksilla.
”Painon kevennyksestä ajoneuvojen tuotannossa on oikeasti hyötyä”, Sperle tiivistää.
(Jotkin tutkimuksen osat on tehty läheisessä yhteistyössä sellaisten terästeollisuuden toimijoiden kanssa, jotka käyttävät jo erikoislujien terästen suunnittelu- ja mitoitusoppaissaan joidenkin ympäristö- ja kustannus–hyötyanalyysien tuloksia.)
