Для выбора материалов компания SSAB создаёт «индекс успеха электромобилей»

Автор текста: Михаэль Наш (Michael Nash), www.automotivemanufacturingsolutions.com

Имея в распоряжении множество доступных технологий и решений, конструкторы должны принимать важные решения о том, какие материалы использовать для новых электромобилей. Чтобы помочь в этом выборе, эксперты SSAB создали «индекс успеха электромобилей» — показатель, который оценивает материалы по таким критериям, как производительность, стоимость, вес и воздействие на окружающую среду. Они также подчёркивают важность соотношения производительности к весу и внедрения экономически эффективных решений на ранних этапах проектирования, указывая, что сталь является ключевым фактором успеха.

Большая задача по снижению выбросов CO₂

«В автомобильной промышленности установлены амбициозные цели по достижению углеродной нейтральности, — отмечает Йонас Адольфссон, менеджер SSAB по развитию бизнеса в сфере мобильности. — SSAB стремится стать углеродно-нейтральной компанией к 2045 году. Вместе с тем мы установили промежуточные цели: использование материалов с низким уровнем выбросов и увеличение доли переработанного сырья. Всё это имеет большое значение для борьбы с изменением климата».

Достижение углеродной нейтральности будет важной задачей для автопроизводителей, специалистов по материалам и поставщиков. Йонас Адольфссон отмечает, что недостаточный темп исследований и разработок в автомобильной промышленности замедляет прогресс в снижении выбросов углерода, и подчёркивает необходимость ускорения работы автопроизводителей. Такой подход уже используют китайские автопроизводители, многие из которых активно расширяют линейку электромобилей.

«Разработка автомобилей и новых материалов занимает время, но ждать больше нельзя, — говорит Йонас. — Мы все понимаем, что нужно начинать уже сегодня, чтобы достичь углеродной нейтральности и резко сократить выбросы».

В среднем один автомобиль за весь жизненный цикл (от добычи сырья до производства и эксплуатации) выделяет около 60 тонн CO₂. Большая часть этих выбросов приходится на выхлопные газы. Поэтому, по словам Йонаса, логичный шаг — полная электрификация мирового автопарка. После этого внимание нужно сосредоточить на производстве и выбросах от используемых материалов.

Редкоземельные материалы, используемые в батареях, и алюминий являются следующими по величине источниками выбросов CO2. За ними идёт сталь. Сегодня средний автомобиль содержит около 900 кг стали, производство которой приводит к выбросу примерно 1,8 тонны CO₂ в зависимости от метода производства. Хотя эти показатели можно напрямую сравнить с выбросами, связанными с другими материалами, в «индексе успеха электромобилей» учитываются также другие факторы.

Оценка показателей

Изменение методов производства стали может привести к значительному сокращению выбросов CO₂. Например, в процессе производства стали SSAB Zero используется вторсырьё и энергия, выработанная без сжигания ископаемого топлива. Это позволяет сократить выбросы CO₂ примерно на 70% по сравнению с традиционной сталью, выплавленной в доменной печи. Хотя это значительное улучшение, Роберт Стрём, старший специалист SSAB по разработкам в автомобильном секторе, указывает, что для формирования «индексе успеха электромобилей» необходимо учесть целый ряд факторов.

«Выбор материалов напрямую влияет на углеродный след электромобиля, — соглашается он. — Индекс удобен тем, что даёт для сравнения одну итоговую цифру, основанную на множестве подфакторов, которые составляют общую картину.

Один из очевидных факторов, который необходимо учитывать, — стоимость. Но ключевой показатель — это соотношение производительности к весу».

Роберт Стрём признает, что большинство представленных на рынке электромобилей остаются относительно дорогими по сравнению с их аналогами, оснащёнными двигателем внутреннего сгорания. Однако с появлением новых моделей и улучшением технологий цена постепенно снижается. По мнению Роберта, соотношение производительности к весу является важным показателем для специалистов по материалам, например из компании SSAB, поскольку фирмы, разрабатывающие другие решения, будут его использовать, чтобы превзойти поставщиков стали.

«Соотношение производительности к весу имеет большое значение, потому что, если оно не отвечает ожиданиям, автопроизводители не будут заинтересованы в использовании материала, — утверждает он. Лучший материал с точки зрения соотношения производительности к весу — это углепластик. Однако из-за непригодности к переработке и высокой стоимости маловероятно, что он будет использоваться в значительных количествах в массовом производстве автомобилей. Поэтому сталь должна конкурировать с алюминием, который также имеет отличное соотношение производительности к весу».

Применение сталей сверхвысокой прочности позволяет снизить вес автомобилей. Продукция из стали сверхвысокой прочности, полученная методом роликового профилирования, имеет впечатляющее соотношение производительности к весу и при правильном дизайне может быть такой же легкой, как детали из алюминия. Процессы её производства могут быть одновременно экологичными и экономически эффективными — два преимущества перед более дорогим алюминием, отмечает Роберт. Все эти факторы должны учитываться при создании «индекса успеха электромобилей», чтобы иметь полную картину при выборе оптимальных материалов для проектирования и производства электромобилей.

Без отходов и лишнего материала

Цель достичь углеродной нейтральности станет непростой задачей для автопроизводителей и поставщиков. Для этого, вероятно, придётся внедрять новые методы снижения выбросов, которые пока мало распространены и могут быть нестандартными.

Йонас Адольфссон подчёркивает возрастающее значение переработки и повторного использования материалов, прогнозируя рост инвестиций в эти технологии со стороны производителей стали. Уже есть несколько компаний, специализирующихся на переработке материалов для использования в производстве автомобилей, но он считает, что все участники должны работать сообща, чтобы замкнуть цикл и снизить зависимость от первичного сырья.

Другим направлением улучшения может стать оптимизация массы автомобиля и определение количества материала, которое необходимо для производства качественных компонентов. За счёт устранения ненужной массы можно уменьшить вес и сократить потребление энергии, что приведёт к снижению выбросов CO₂.

Наконец, наиболее перспективным шагом может стать переход к возобновляемой энергии во всех производственных процессах. «Мы стремимся трансформировать всю энергосистему, отказавшись от ископаемого топлива и выбросов CO2 в пользу чистой электроэнергии, — отмечает Йонас Адольфссон. — Это деликатный процесс, потому что необходимо сохранять баланс между целями производства и его рентабельностью. Как бы там ни было, мы ведём свою деятельность и остаёмся частью цепочки. Я считаю важным, что мы выполняем свою часть работы, и надеюсь, что другие участники цепочки обладают способностями выполнять свою. Только совместными усилиями можно достичь углеродной нейтральности в автомобильной отрасли. Сотрудничая и прилагая совместные усилия, мы сможем создать экологически устойчивое будущее».

Йонас Адольфссон, менеджер SSAB по развитию бизнеса в сфере мобильности, и Роберт Стрём, старший специалист SSAB по разработкам в автомобильном секторе.