SSAB skapar ett ”framgångsindex för elfordon” för materialval

Text: Michael Nash, www.automotivemanufacturingsolutions.com

När bilkonstruktörer måste fatta avgörande beslut om vilka material de ska använda i sina nya elfordon har de en rad olika tekniska lösningar att välja mellan. För att hjälpa dem fatta dessa beslut har experter på SSAB skapat ett framgångsindex för elbilar (”EV Success Index”) – ett mätvärde som betygsätter materiallösningar baserat på deras prestanda, kostnad, vikt och miljöpåverkan. Andra faktorer som de betonar är prestanda-viktförhållandet samt val av kostnadseffektiva lösningar tidigt i konstruktionsfasen, områden där stål kan spela en avgörande roll.

Den stora koldiodixutmaningen

”Fordonsindustrin har fastställt ambitiösa mål med sikte på koldioxidneutralitet”, konstaterar Jonas Adolfsson, Business Development, Mobility Manager på SSAB. ”SSAB siktar på att bli koldioxidneutralt till 2045. Vi har satt upp olika mål längs vägen, som att använda mer utsläppssnåla material och att öka cirkulariteten med återvunna material. Allt detta är mycket viktigt för att hantera klimatfrågan.”

Att uppnå koldioxidneutralitet är också en viktig utmaning för fordonstillverkare, materialspecialister och underleverantörer. Jonas Adolfsson ser den långsamma takten inom fordonsforskning och -utveckling som ett hinder för att minska koldioxidutsläppen inom sektorn och han betonar vikten av att biltillverkarna ökar takten. Detta har många kinesiska biltillverkare satsat på, vilket lett till ett snabbt växande utbud av elfordon.

”Det tar tid att utveckla bilar och nya material, men vi kan helt enkelt inte vänta längre”, understryker Jonas. ”Alla vet att vi redan idag måste påbörja resan mot koldioxidneutralitet och minska utsläppen drastiskt.”

Det genomsnittliga fordonet släpper ut cirka 60 ton koldioxid under hela sin livscykel, vilket inkluderar anskaffning av råmaterial, tillverkning och användningsfas. Det mesta av detta, fortsätter Jonas, kommer från avgasutsläpp. Så det logiska steget, konstaterar han, är att helt elektrifiera den globala fordonsparken. Därefter bör fokus riktas på produktionsfasen och materialrelaterade utsläpp.

De sällsynta jordartsmetaller som används i batterier och aluminium är den näst största källan till koldioxidutsläpp, följt av stål. Jonas bekräftar att ett genomsnittligt nytt fordon på marknaden idag innehåller cirka 900 kg stål, och att ståltillverkningen resulterar i cirka 1,8 ton koldioxidutsläpp beroende på tillverkningsmetod. Medan detta kan mätas direkt i förhållande till utsläppen för andra material så måste även andra faktorer tas med i beräkningen av framgångsindex för elfordon.

Väga samman alla faktorer

Att ändra stålets tillverkningsmetod kan leda till enorma koldioxidbesparingar. Vid tillverkning av SSAB Zero™-stål används återvunnet stål och fossilfri energi, vilket gör att koldioxidutsläppen minskar med cirka 70 procent jämfört med modernt masugnsbaserat stål. Även om det är en betydande förbättring så måste man enligt Robert Ström – Senior Design Specialist inom Automotive på SSAB – ta hänsyn till en mängd faktorer för att beräkna framgångsindex för elfordon.

”Våra materialval har stor inverkan på elbilens livscykelutsläpp”, konstaterar han. ”Ett index är praktiskt eftersom det ger oss en sammanlagd siffra att jämföra men denna totalsiffra består av många olika delsiffror.

En av de uppenbara faktorer vi måste ta med i beräkningen är exempelvis kostnaden. En annan viktig faktor är prestanda-viktförhållandet.”

Robert medger att de flesta av dagens elfordon fortfarande är relativt dyra jämfört med motsvarande fordon med förbränningsmotor (ICE). Priserna faller dock sakta men säkert i takt med att nya modeller lanseras och tekniken förbättras. Prestanda-viktförhållandet är enligt Robert en av de viktigaste frågorna för materialspecialister som SSAB eftersom företag – som utvecklar andra lösningar – kommer att försöka använda detta mått för att utmanövrera stålleverantörer.

”Prestanda-viktförhållandet är alltid viktigt eftersom fordonstillverkarna inte är intresserade av ett material som har ett lågt värde”, fastslår han. ”Kolfiberförstärkt plast är det material som har bäst prestanda-viktförhållande, men eftersom det inte kan återvinnas och är dyrt kommer det troligen inte att förekomma i någon större utsträckning i massproducerade bilar. Därför kommer stålets främsta konkurrerent att vara aluminium, som också har ett mycket bra prestanda-viktförhållande.”

Genom att använda ultrahöghållfasta stål har leverantörer kunnat minska fordonens vikt. Rullformat ultrahöghållfast stål har ett imponerande prestanda-viktförhållande och kan vara lika lätt som aluminium om man använder rätt konstruktion. Produktionsprocesserna kan vara både miljövänliga och kostnadseffektiva – två fördelar jämfört med det dyrare aluminiumet”, säger Robert. Alla dessa faktorer måste inkluderas i ett framgångsindex för elfordon, för att få en helhetsbild av det bästa materialet vid konstruktion och tillverkning av ett elfordon.

Eliminera avfall och onödig vikt

Målet att uppnå koldioxidneutralitet inom fordonsindustrin kommer utan tvekan att vara en enorm utmaning för både biltillverkare och underleverantörer. För att minska koldioxidutsläppen kommer de troligtvis att behöva använda metoder för utsläppsminskning som ännu inte är allmänt spridda, där vissa kan vara okonventionella.

Jonas betonar att återvinning och cirkularitet får allt större betydelse, och att stålleverantörerna kan komma att öka sina investeringar i tekniker och processer som främjar dessa syften. Det finns redan flera företag som är specialiserade på återvinning av material för användning i fordonstillverkning men han tror att alla som är involverade måste samverka för att sluta kretsloppet och minska beroendet av primära råmaterial.

Ett annat förbättringsområde skulle kunna vara konstruktion med avseende på fordonets totalvikt och hur mycket material som faktiskt behövs för att producera högkvalitativa komponenter. Genom att eliminera onödigt material kan man minska vikten och energiförbrukningen och därmed uppnå lägre koldioxidutsläpp.

Det slutliga och kanske mest lovande förbättringsområdet är övergången till ren, förnybar energi i alla tillverknings- och produktionsprocesser. ”Vi försöker ställa om hela energisystemet genom att ersätta fossila bränslen och koldioxidutsläpp med ren elektricitet”, säger Jonas. ”Det är en känslig process eftersom det måste finnas en balans mellan det vi producerar och de pengar vi kan tjäna. När allt kommer omkring så driver vi ett företag och utgör en länk i en större kedja. Jag tror det är viktigt att vi drar vårt strå till stacken, och vi hoppas att andra människor i kedjan har övertygelsen och förmågan att göra detsamma eftersom vi behöver varandra för att skapa en koldioxidneutral fordonsindustri. Det är genom samarbete och gemensamma insatser som vi kan skapa en hållbar framtid.”

Jonas Adolfsson, Business Development, Mobility Manager, och Robert Ström, Senior Design Specialist, från SSAB.