Bιοµηχανία σιδήρου: Τo πλεονέκτηµα των ηλεκτρικών οχηµάτων
Καθ’ όλη τη διάρκεια της µαζικής παραγωγής του αυτοκινήτου, ο χάλυβας ήταν το κύριο υλικό επιλογής για την κατασκευή οχηµάτων. Θα διατηρήσει την κυριαρχία του καθώς η αυτοκινητοβιοµηχανία επιδιώκει τις νέες ιδέες κινητικότητας;
Καθώς τα αυτοκίνητα κατασκευάζονται όλο και περισσότερο αυτοµατοποιηµένα, κοινόχρηστα και ηλεκτροκίνητα (CASE), θα µπορούσε να υποστηριχθεί έντονα ότι η αυτοκινητοβιοµηχανία θα αλλάξει περισσότερο την επόµενη δεκαετία από ότι τον προηγούµενο αιώνα.
Ισχυρός, δύσκαµπτος, σχετικά ανέξοδος και εύκολος στη συγκόλληση, ο χάλυβας ήταν ο στυλοβάτης της κατασκευής οχηµάτων, δεδοµένου ότι στη µαζική παραγωγή πρωτοστάτησε από την εποχή του Henry Ford. Όµως θα διατηρήσει την κυριαρχία του δεδοµένου, ότι οι κατασκευαστές αυτοκινήτων αγκαλιάζουν το µέλλον και τη χρήση διαφορετικών µετάλλων;
Ενώ η ευρεία υιοθέτηση των αυτόνοµων οχηµάτων µπορεί ακόµα να είναι µερικά χρόνια µακριά, η ηλεκτροδότηση των αυτοκινήτων βρίσκεται σε καλό δρόµο. Μια πρόσφατη έκθεση που συντάχθηκε από την εταιρεία έρευνας αγοράς Bloomberg NEF (BNEF) προβλέπει ότι τα ηλεκτρικά οχήµατα (EVs) θα αντιπροσωπεύουν το 57% των πωλήσεων επιβατικών αυτοκινήτων παγκοσµίως µέχρι το 2040.
Πράγµατι, η BNEF αναµένει ότι οι πωλήσεις επιβατικών EVs θα αυξηθούν από δύο εκατοµµύρια παγκοσµίως το 2018, σε 28 εκατοµµύρια το 2030 και 56 εκατοµµύρια έως το 2040. Εν τω µεταξύ, οι πωλήσεις συµβατικών επιβατικών οχηµάτων θα µειωθούν σε 42 εκατοµµύρια έως το 2040, από περίπου 85 εκατοµµύρια που ήταν το 2018.
Ο κύριος οδηγός για αυτή την αύξηση των πωλήσεων EV, σύµφωνα µε την BNEF, θα είναι η απότοµη µείωση του κόστους των µπαταριών που χρησιµοποιούνται σε αυτά τα οχήµατα. Γεγονός που θα τις καταστήσει φθηνότερες από τις εναλλακτικές λύσεις, από αυτά που κινούνται µε κινητήρα εσωτερικής καύσης (ICE) από τα τέλη της δεκαετίας του 2020 σχεδόν σε κάθε αγορά, µε βάση τόσο το κόστος ζωής όσο και το αρχικό κόστος.
Από το 2010, το µέσο κόστος των µπαταριών ιόντων λιθίου ανά κιλοβάτ-ώρα έχει µειωθεί κατά 85% λόγω οικονοµίας στην κατασκευή τους και στη βελτίωσης της τεχνολογίας.
Παρά τον αντίκτυπο
της ηλεκτροκίνησης
στην αυτοκινητοβιομηχανία,
είναι πολύ πιθανόν να παραμείνει
η εξάρτηση από ένα μείγμα χάλυβα.
Η περιβαλλοντική νοµοθεσία ήταν ένα από τα κύρια κίνητρα για την αυτοκινητοβιοµηχανία να διερευνήσει τη χρήση εναλλακτικών συστηµάτων µετάδοσης κίνησης. Η Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ), για παράδειγµα, έχει νοµοθετήσει τα νέα αυτοκίνητα να µην εκπέµπουν περισσότερα από 130 γραµµάρια CO2 ανά χιλιόµετρο, µε στόχο να µειωθεί σταδιακά σε 95 γραµµάρια ανά χιλιόµετρο το 2021, µε πιθανότητα να γίνει ακόµη πιο αυστηρή το 2030.
Εν τω µεταξύ, η καινοτοµία, και µάλιστα τα κέρδη, στην αυτοκινητοβιοµηχανία υλικών έχουν οδηγηθεί από την ανάγκη για ελαφρύτερα ή και ισχυρότερα υλικά που επιτρέπουν στους κατασκευαστές να µειώσουν τη µάζα των οχηµάτων, βοηθώντας τους να πετύχουν αυτούς τους στόχους.
Οι απαιτήσεις αυτές, τις τελευταίες δύο δεκαετίες, ώθησαν τους κατασκευαστές αυτοκινήτων να χρησιµοποιήσουν ελαφρύτερες, αλλά ακριβότερες, εναλλακτικές λύσεις για τον χάλυβα, όπως τα πλαστικά µε βάση το αλουµίνιο και τις ίνες άνθρακα (CFRPs).
Αλλά τα ΕVs, στην πραγµατικότητα, δεν παράγουν εκποµπές καυσαερίων και δηµιουργούνται µια σειρά από ενδιαφέροντα ερωτήµατα. Πρώτον, αυτά τα οχήµατα πρέπει να γίνουν ακόµα να ελαφρύτερα; Ο Jérôme Favero, επικεφαλής λύσεων χάλυβα αυτοκινήτων έρευνας και ανάπτυξης στην ArcelorMittal Global ανέφερε: «Τα τελευταία χρόνια αυτό το ζήτηµα ήταν πραγµατικά ανοιχτό και υπήρξαν πολλές συζητήσεις. Όλα αυτά κατέληξαν στο συµπέρασµα ότι, για τα EVs, η εξοικονόµηση βάρους δεν είναι πραγµατικά τόσο σηµαντική».
Η κύρια λογική πίσω από αυτή τη σκέψη ήταν, ότι το φάσµα των EVs θα µπορούσε να επεκταθεί µέσω της χρήσης των συστηµάτων που ανακτούν την ενέργεια κατά τη διάρκεια της πέδησης, καθιστώντας το κόστος και τις προσπάθειες που συνδέονται µε την ελάττωση κατά µερικά κιλά του βάρους από τις δοµές του αµαξώµατος, περιττή.
Μέσα σε ένα πλαίσιο EV, η βιομηχανία χάλυβα προσπαθεί να μειώσει το πλεονέκτημα
του κόστους, της απόδοσης και της βιωσιμότητας.
Αυτή η σκέψη έχει αλλάξει από τότε συνεχίζει ο Favero λέγοντας: «Η αυτοκινητοβιοµηχανία φαίνεται τώρα να είναι πεπεισµένη ότι µείωση βάρους παραµένει ένα σηµαντικό θέµα για το αµάξωµα. Υπάρχουν πράγµατι αρκετοί οδηγοί που θεωρούν την µείωση βάρους ελκυστική, αλλά το πιο σηµαντικό είναι η ανάγκη να αυξηθεί η αυτονοµία των EVs και να µπορούν να ταξιδέψουν χωρίς άγχος µε µία µόνο φόρτιση της µπαταρίας του αυτοκινήτου και χωρίς περιβαλλοντικές επιπτώσεις των υλικών που χρησιµοποιούνται.
Ακόµη και αν η ενέργεια ανακτηθεί όταν ένα EV φρενάρει, θα υπάρξουν απώλειες, οπότε αν είναι ελαφρύτερο, µειώνεται η συνολική ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για τη µετακίνησή του». Προσθέτει ακόµα «ότι οι παράµετροι απόδοσης ενός EV, είναι ο ρυθµός µε τον οποίο µπορεί να επιταχύνει και η βελτίωση της οδήγησης όταν είναι ελαφρύτερο σε βάρος».
Κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών, οι κατασκευαστές χάλυβα έχουν εργαστεί σκληρά για να αναπτύξουν ισχυρότερους τρόπους που τους επιτρέπουν να παράγουν ελαφρύτερα µέρη για τα οχήµατα µε κινητήρα εσωτερικής καύσης – ICE.
Με την αυξανόµενη ηλεκτροδότηση των συστηµάτων µετάδοσης κίνησης αυτοκινήτων, ποιες νέες εφαρµογές θα µπορούσαν να υπάρχουν για ισχυρούς και σχηµατοποιηµένους χάλυβες; Ο Favero αναφέρει: «Το εύρος των EV µπαταριών είναι ένα από τα πιο σηµαντικά κριτήρια για τους καταναλωτές. Οι ΟEΜ αναπτύσσουν στρατηγικές για την αύξηση της εµβέλειας αυτών των οχηµάτων και ως εκ τούτου, µεγιστοποιούν τον διαθέσιµο χώρο για τις µπαταρίες».
Κατά συνέπεια, ο χώρος που θα ήταν διαθέσιµος για απορρόφηση ενέργειας σε περίπτωση σύγκρουσης σε ένα όχηµα ICE απορροφάται µερικώς από µπαταρίες στα EV. Ως αποτέλεσµα, η απόδοση των αµαξωµάτων πρέπει να βελτιωθεί για την προστασία αυτών των µπαταριών και τελικά των επιβατών.
Ακόµα ο Jérôme Favero, πιστεύει ότι οι χαλύβες υψηλής αντοχής martensitic roll-formable (AHSS) είναι ιδανικοί για αυτές τις εφαρµογές, προσθέτοντας ότι τα EV είναι πιο ακριβά για την κατασκευή από τα αντίστοιχα ICE. Ακόµα οι χάλυβες επιτυγχάνουν τη σωστή ισορροπία µεταξύ απόδοσης, µάζας και κόστους.
Με την υιοθέτηση των EV που πρόκειται να αυξηθούν ραγδαία, η ισχύουσα περιβαλλοντική νοµοθεσία που βασίζεται στην απόδοση καυσίµου και στις εκποµπές διοξειδίου του άνθρακα αρχίζει να δείχνει τα όριά της, σύµφωνα µε τον επικεφαλής µάρκετινγκ, βιωσιµότητας, στην ArcelorMittal Global Automotive and Mobility Solutions, Frédéric Painchault.
Για παράδειγµα, οι τεχνολογίες και τα καύσιµα που χρησιµοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που τροφοδοτούν τα EV µπορούν να έχουν δραµατική επίδραση στις εκποµπές διοξειδίου του άνθρακα που παράγονται καθώς είναι σε κίνηση. Αυτές οι έµµεσες εκποµπές αγνοούνται από τους ισχύοντες κανονισµούς.
Επιπλέον, καθώς οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις της χρήσης οχηµάτων µειώνονται, οι επιπτώσεις της παραγωγής και της διάθεσής τους πιθανότατα θα υπόκεινται σε αυξανόµενο έλεγχο. Στα τέλη του 2018, το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο αναγνώρισε τη σηµασία αυτού του κύκλου ζωής κατά την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της αυτοκινητοβιοµηχανίας µετά το 2020 και θα απαιτήσουν από τις αυτοκινητοβιοµηχανίες να αναφέρουν τις εκποµπές διοξειδίου του άνθρακα που σχετίζονται µε ολόκληρο τον κύκλο ζωής των νέων αυτοκινήτων από το 2025.
Αυτές οι αλλαγές θα µπορούσαν να είναι σηµαντικές για τους κατασκευαστές χάλυβα. Ο Frédéric συνεχίζει: «Για το αµάξωµα, οι εκποµπές διοξειδίου του άνθρακα που σχετίζονται µε την παραγωγή ενός εξαρτήµατος αυτοκινήτου από προηγµένο χάλυβα υψηλής αντοχής, είναι λιγότερες από τις µισές από αυτές που σχετίζονται µε ένα ισοδύναµο εξάρτηµα αυτοκινήτου αλουµινίου και λιγότερο από το ένα τρίτο εκείνων που σχετίζονται µε ένα µέρος κατασκευασµένο από CFRP. Επιπλέον, ο χάλυβας είναι εντελώς ανακυκλώσιµος».
Και προσθέτει: «η χαλυβουργία προσπαθεί τώρα να διπλασιάσει αυτό το πλεονέκτηµα και ArcelorMittal σκοπεύει να µειώσει σηµαντικά την παγκόσµια παραγωγή εκποµπών διοξειδίου του άνθρακα, µε στόχο να είναι ουδέτερη ως προς τον άνθρακα έως το 2050».
Οι επιπτώσεις της ηλεκτροδότησης στην αυτοκινητοβιοµηχανία είναι βαθιές, αλλά φαίνεται ότι η εξάρτησή της από τον χάλυβα είναι απίθανο να αλλάξει στο µέλλον.
Ίσως περισσότερο από ποτέ, οι αυτοκινητοβιοµηχανίες θα χρειαστούν ισχυρά, προσιτά και περιβαλλοντικά υπεύθυνα υλικά για την παραγωγή των οχηµάτων τους, και οι βιοµηχανίες σιδήρου τοποθετούνται για να ικανοποιήσουν αυτές τις απαιτήσεις.
