Varis automobilių elektros sistemose ištisus dešimtmečius nebuvo kvestionuojamas dėl savo nepriekaištingo elektrinio laidumo ir lankstumo, tačiau drastiškai brangstant šiam metalui ir griežtėjant svorio reikalavimams, inžinieriai priversti laužyti senas tradicijas.
Naujausiuose „Ferrari“, BMW bei didžiųjų masinės gamybos koncernų modeliuose sunkūs ir brangūs variniai laidai pamažu užleidžia vietą aliuminiui.
Tokią žaliavų optimizavimo kryptį jau kiek anksčiau pasirinko elektromobilių lyderė „Tesla“ bei agresyviai kaštus mažinantys Kinijos gamintojai.
Investicinio banko „JPMorgan“ analitikų vertinimu, sparčiai automobilių pramonėje vykstantis vario keitimas aliuminiu jau šiemet paveiks apie 2 procentus pasaulinės vario paklausos, o iki 2030 metų ši dalis patrigubės ir pasieks 6 procentus.
„Ferrari“ laidyną palengvino penktadaliu, BMW šią technologiją šlifuoja 15 metų
Italijos superautomobilių gamintojas „Ferrari“ aliumininius aukštos įtampos galios laidus pirmą kartą pritaikė išleidžiant į kelius išskirtinį hibridinį „296“ modelį, o vėliau šis inžinerinis sprendimas buvo integruotas ir į kitus projektus.
Gamintojo techninių projektų vadovo Dario Esposito teigimu, aliuminis leido net 20 procentų sumažinti bendrą transporto priemonės elektros laidyno masę.
„Ferrari“ inžinieriai pabrėžia, kad ši medžiaga pasirinkta pirmiausia dėl dinamikos ir svorio optimizavimo, o ne dėl finansinių paskatų, mat numesti kiekvieną nereikalingą kilogramą tapo gyvybiškai svarbu montuojant sunkius elektromobilių ar hibridų baterijų blokus.
Bavarų koncernui BMW tai nėra jokia naujiena, nes pirmieji aliumininiai laidininkai 1 serijos modeliuose buvo slapta išbandyti dar 2011 metais.
Ilgainiui vokiečiai šią praktiką išplėtė, todėl naujausios kartos „eDrive“ elektrinės pavaros sistemose aliumininiai kabeliai sėkmingai naudojami tiek žemos, tiek aukštos įtampos elektros grandinėse.
Naujausiais naujienų agentūros „Reuters“ duomenimis, analogiškas transformacijas gamyklose jau pradėjo ir automobilių milžinas „Stellantis“, nors pats koncernas oficialių komentarų kol kas vengia.
Fizikos iššūkiai inžinieriams
Pagrindinė šios tylios revoliucijos varoji jėga slypi elementarioje ekonomikoje. Šių metų pradžioje vario kaina pasaulinėse biržose trumpam buvo priartėjusi prie istorinės 15 tūkst. JAV dolerių (apie 13,8 tūkst. eurų) už toną ribos, o aliuminiu šiuo metu prekiaujama už maždaug 3,1 tūkst. dolerių (apie 2,8 tūkst. eurų).
Kabelių gamintojų skaičiavimais, investuoti į aliuminio laidyno technologijas ekonomiškai apsimoka tada, kai varis tampa bent 3,5 karto brangesnis, o šio metalo deficitą pasaulyje kursto ne tik autoindustrija, bet ir masinė duomenų centrų bei atsinaujinančios energetikos infrastruktūros plėtra.
Visgi fizikos dėsnių apgauti neįmanoma, todėl aliuminis negali tapti tiesioginiu vario pakaitalu absoliučiai visuose mazguose. Aliuminio elektrinis laidumas siekia tik apie 60 procentų vario laidumo, todėl norint perduoti identišką elektros srovės kiekį, tenka naudoti gerokai didesnio skerspjūvio kabelius. Tai sukelia rimtų galvos skausmų konstruktoriams, bandantiems storus laidus sutalpinti itin ribotose kėbulo ertmėse.
Be to, aliuminis reikalauja specifinės jungčių apsaugos, mat susiliečiant su kitais metalais ir esant drėgmei prasideda agresyvi korozija, o dėl skirtingo terminio plėtimosi koeficiento ilgainiui gali atsilaisvinti kontaktiniai taškai, sukeldami trumpojo jungimo riziką.
Kinija spaudžia pedalą iki dugno
Didžiausioje pasaulio automobilių rinkoje – Kinijoje – šis technologinis virsmas skatinamas valstybiniu lygmeniu. Oficialiuose valdžios dokumentuose vietos pramonė raginama maksimaliai atsisakyti importuojamo vario ir persiorientuoti į vietinius aliuminio išteklius, o į šį traukinį jau spėjo įšokti tokie elektromobilių gigantai kaip „Avatr“, „XPeng“ bei „Xiaomi“.
Kinijos komponentų tiekėja „Jonver“ skaičiuoja, kad aliumininių laidų dalis bendruose pardavimuose vos per vienus metus šoktelėjo nuo 20 iki maždaug 30 procentų. Šiems gamintojams perėjimas prie aliuminio padeda išgyventi negailestingą vidinį kainų karą, o sutaupyti kilogramai tiesiogiai konvertuojasi į ilgesnį viena įkrova nuvažiuojamą atstumą.
Tokių pačių principų vedama dar 2019 metais aliuminį plačiai diegti pradėjo ir JAV kompanija „Tesla“, pritaikiusi jį ne tik masiniame „Model Y“ krosoveryje, bet ir futuristiniame pikape „Cybertruck“.
Ir nors visiška vario mirtis automobilių pramonėje artimiausiu metu negresia – pavyzdžiui, net 85 procentai itin dideles apkrovas patiriančių baterijų srovės laidininkų vis dar gaminami iš gryno vario – bendra tendencija yra akivaizdi.
Aliuminis iš pavienių inžinerinių eksperimentų galutinai virto strategine medžiaga, leidžiančia gamintojams suvaldyti kaštus ir neprarasti konkurencingumo elektromobilių eroje.