ДВС что в бизнесе

Совет Европейского союза согласовал новый пакет мер, которые направленны на борьбу с глобальными изменениями климата и сокращением вредных выбросов в атмосферу. В соответствии с этим решением, к 2035 году в странах TC будет запрещена продажа новых авто, которые оснащаются исключительно двигателями внутреннего сгорания.

Так, к 2035 году вредные выбросы CO2 должны быть сокращены на 100%, при этом уже к 2030 году члены Совета Евросоюза планируют сократить их уровень на 55% для новых легковых автомобилей и до 50% для коммерческого транспорта.

Соглашение ЕС о поэтапном отказе от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания в течение чуть более 12 лет является сложной задачей, но куда более серьезным препятствием, по мнению руководства Volkswagen, будет производство достаточного количества аккумуляторов для электромобилей.

Аккумуляторы преткновения

Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?

Неспособность обеспечения достаточных запасов лития, никеля, марганца или кобальта может в значительной мере замедлить массовый переход на электромобили, сделав их более дорогими для покупателей и менее прибыльными для автопроизводителей.

Генеральный директор Stellantis Карлос Таварес заявил в прошлом месяце, что он ожидает, что нехватка аккумуляторов для электромобилей ударит по автомобильной промышленности в 2024-2025 годах, поскольку производители будут пытаться нарастить продажи электромобилей, продолжая строить новые заводы по производству аккумуляторов.

«Самая сложная задача — не наращивание автомобильных заводов. Самой сложной задачей будет наращивание цепочек поставок аккумуляторов», — сказал финансовый директор VW Арно Антлиц в интервью агентству Reuters на конференции Reuters Automotive Europe в среду. – Это непростая цель, но мы думаем, что она достижима».

При этом в VW заявили, что концерн прекратит продажу автомобилей с двигателями внутреннего сгорания в европейском регионе к установленной цели, но некоторые автопроизводители, которые отстают в гонке по разработке электромобилей, такие как Toyota, могут столкнуться с трудностями при достижении этой цели. Японский автопроизводитель отказался от комментариев в среду.

Инспекция комиссии, которая состоится в 2026 году, позволит оценить, какие технологические достижения были достигнуты при создании гибридных автомобилей и электромобилей, чтобы понять, возможно ли достижение амбициозных целей Совета ЕС.

Источник: Reuters

Источник: kuzov-media.ru

Сверхэффективный двигатель внутреннего сгорания

Срок изготовление опытного образца – год, доводка блоков, испытания – еще 1 год, создание нескольких двигателей разной мощности для серийного производства – еще год. Финансирование на три года 85 млн руб по сегодняшним ценам.

Бизнес идея в своём гараже, кратко за почти месяц работы

Затраты на производство двигателя мощностью 200 кВт, массе 70 кг и сроком службы более 20 тыс. часов составят примерно 400 тыс руб. Продажная цена мин – 1,2 млн руб. 200 шт за год можно собрать практически в «гараже». Прибыль составит 160 млн. руб. С учетом всех первоначальных затрат 75 млн. На пятый год от начала работ: продажи 600 шт, чистая прибыль за год — 480 млн руб.

Вот такая экономика.

+79857784022 Александр Николаевич. Полный текст здесь https://yadi.sk/i/1XSrcDgL3DLh7A

Сегодня уже мало кого устраивает, что 60-70 % теплоты вырабатываемой двигателями внутреннего сгорания просто выбрасывается в атмосферу. Когда же энергетика с ее ограниченными сырьевыми ресурсами не сможет мириться и с 20-30 % потерями тепла в рамках все той же классической термодинамики, то без сомнения будут востребованы только те технические решения, которые смогут преодолеть основные недостатки существующих тепловых машин, позаимствовав от них только плюсы.

Данный проект можно назвать революционным. Предлагаемый двигатель является синергией поршневого и газотурбинного двигателя. Также как в газовой турбине, используется режим постоянного горения топлива, но при большем давлении и температуре, и также как в поршневом двигателе, расширение газа происходит в замкнутом объеме. Так от газовой турбины будет взята неограниченная мощность, малые габариты и вес; от поршневого двигателя — высокая экономичность. В нем удастся полностью или частично отказаться от: охлаждения и смазки, убрать глушитель шума, маховик, и это при количестве деталей не большем, чем в двухтактном двигателе.

Двигатель внутреннего сгорания, как тепловая машина, потребляющая ценное углеводородное топливо, до сих пор не может преодолеть рубеж по его расходу—200 г/кВт. Лишь в отдельных случаях, ценой сложных конструктивных ухищрений удается лишь ненамного улучшить этот показатель. Как правило, цена произведенных затрат несоизмерима с получаемым экономическим эффектом. На настоящий момент максимальный эффективный КПД крупных дизельных двигателей, работающих по циклу Тринклера, достигает 46+51%. Установки, работающие по другим тепловым циклам: Отто, Стирлинга, Рснкина, Брайтона и др.. имеют Эффективный КПД гораздо ниже; бинарные же циклы, как минимум, вдвое усложняют любую тепловую машину.

Силовые механизмы тепловых машин, реализующие тот или иной термодинамический цикл, подразделяются в свою очередь на машины периодического или непрерывного действия.

К машинам периодического действия относятся поршневые и роторные двигатели объемного типа. Полезная работа в них совершается только в период рабочего такта. Остальные такты— вспомогательные, они способствуют очистке и наполнению объемов двигателя рабочим телом.

Интенсивное охлаждение камеры сгорания позволяет значительно поднять температуру и давление, а значит, и эффективность рабочего процесса тепловой машины. Однако, приходиться мириться с тем, что большая часть теплоты, выделенной в период рабочего такта, не реализуется, а отводится в систему охлаждения двигателя (15+35%) и уносится с отработанными газами (25+40%), имеющими еще достаточно высокую температуру и давление. Использование низкопотенциального тепла путем, например, продолженного расширения рабочего тела требует увеличения объема расширительной части тепловой машины втрое, что приведет к резкому усложнению и нецелесообразному увеличению весогабаритных показателей двигателей с одновременным уменьшением его суммарного механического КПД.

Другой тип машин составляют двигатели непрерывного действия – газо-турбинные двигатели или установки (ГТУ), состоящие из газовой турбины, камеры сгорания и компрессора, расположенных на одном валу. Воздух в компрессор засасывается непрерывно, сжимается до 400+600 кПа и направляется в камеру сгорания. На пути движения воздуха посредством топливных форсунок в него непрерывно впрыскивается топливо. Образованная топливо-воздушная смесь поджигается. Сгоревшие газы, расширяясь, приводят во вращение турбину, и она, часть получаемой на валу мощности возвращает компрессору.

Описанная установка компактна, имеет малую массу, не содержит деталей, совершающих возвратно-поступательное движение. В ГТУ можно сжигать любое жидкое или газообразное топливо. Несмотря на указанные преимущества, расчетный эффективный КПД установки при температуре газа перед турбиной в 750°С равен 21%.

Столь низкий уровень эффективного КПД двигателя и не­возможность создания силовой установки малой мощности (из-за больших протечек рабочего тела) позволяет сделать вывод о том, что на базе этого класса машин нельзя создать универсальный двигатель, в котором сочетались бы высокая удельная мощность, низкая стоимость и высокая экономичность. Для ГТУ очень остро стоит и проблема снижения собственного шума, который значительно превышает все допустимые нормы. Решение основных проблем затрудняется вследствие высокой, чувствительности газовой турбины к дросселированию газов на впуске и выпуске, при том что она потребляет на единицу мощности в несколько раз больше воздуха, чем поршневой двигатель внутреннего сгорания.

Представленный краткий анализ не раскрывает всего существа проблемы, но уже сегодня можно утверждать, что оба различных направления в двигателестроении имеют свои наработанные базовые концепции. Методики, по которым разрабатываются все последующие модификации двигателей, содержат лишь незначительные улучшения того или иного показателя продукции, выпускаемой серийно.

Конечно и газовые турбины и поршневые машины непрерывно совершенствуются. Так изготовление лопаток газовых турбин из керамических материалов позволило поднять температуру газов перед турбиной до 1450° и тем существенно увеличить ее эффективный КПД. Но в малоразмерных ГТУ это практически недостижимо.

Составим таблицу, в которой отражены основные достижения и особенности лопаточных и поршневых машин, а также предлагаемого роторно-волнового двигателя (РВД), который должен удовлетворять все возрастающим требованиям ближайшего будущего.

2. ИЗДЕЛИЕ ПРОЕКТА «РВД»

Техническим результатом проекта «РВД» является создание базовых моделей роторно-волнового двигателя мощностью 100 и 200 кВт, предназначенных для легких вертолетов, самолетов и дирижаблей. Наземное применение может быть представлено быстроходными катерами, экранопланами, мощными вездеходами, передвижными электростанциями, приводным оборудованием для нефтегазового комплекса, некоторыми видами военной боевой и инженерной техники.

Роторно-волновой двигатель — это объемная машина, воспроизводящая последовательность работы газотурбинного двигателя. В нем совершенно устранено возвратно-поступательное движение рабочих органов, ротор полностью уравновешен и вращается с постоянной угловой скоростью. Рабочее тело, как и в турбине, движется вдоль оси двигателя, траектория движения — винтовая линия. В конструкции отсутствует вредное пространство, ограничивающее рост степени сжатия рабочего тела. Из-за отсутствия уплотнительных элементов и, соответственно трения в проточной части, снимаются ограничения по ресурсу и числам оборотов двигателя.

В основе кинематики РВД лежит сферический механизм, где оси его основных деталей пересекаются в одном месте — центре воображаемой сферы.

Установленный с минимальным зазором конический винтовой ротор совмещает вращение с противоположным ему планетарным обкатыванием по внутренним огибающим корпуса. Накладывая два эти вида движения на любые сечения ротора (кроме центра — точки его перегиба), можно увидеть, что они совершают в определенной последовательности равные угловые колебания в пазах корпуса, образуя волны, которые последовательно перекатываются по ходу винтовых поверхностей корпуса. Аналогичный процесс можно видеть на море, наблюдая в ветреную погоду за перемещением волн в «стоячей воде».

В компрессорном отсеке формирование и движение волн начинается от периферии по направлению к центру, а в расширительном отсеке — наоборот — от центра к периферии.

Рис. 1
1- Ротор; 2- Корпус; 3- Вал отбора мощности; 4- Шарнир равных угловых скоростей; 5- Эксцентрик; 6- Блок шестерен. А- впускное окно, Б- выпускное окно, В- компрессорный отсек, Г- камера сгорания, Д- расширительный отсек, φ- угол наклона ротора.

Ротор (1) и вал отбора мощности (3) соединяются между собой в центре двигателя шарниром Гука (4), который можно назвать шарниром равных угловых скоростей (ШРУСом). Необходимое же ротору «дополнительное» обкатывание по внутренним огибающим корпуса задается вспомогательным устройством — так называемым «генератором волн». Его основной элемент — вращающийся на основном валу эксцентрик (5), с приводом через блок шестерен (6) все от того же вала. Эксцентрик наклоняя ротор от 3 до 6 градусов обеспечивает угловое качание сечениям ротора в пределах от 12 до 24 градусов. В такой комплектации расчетный механический КПД двигателя составит невиданную цифру — 97 %.

С началом вращения, винтовые поверхности ротора начинают открывать внутренние полости винтовых каналов компрессорного отсека, засасывая и них воздух двумя потоками, смещенными относительно друг друга на 180 градусов. За один оборот ротора в оба канала компрессорного отсека засасываются и отсекаются от впускного тракта по две порции воздуха.

При дальнейшем повороте, каждая порция воздуха начнет самостоятельно перемещаться к центру двигателя, непрерывно сокращаясь в объеме за счет уменьшения шага и амплитуды самого витка. Процесс сжатия будет продолжаться до тех пор, пока все уменьшающийся объем со сжатым воздухом не подойдет к камере сгорания.

В этот момент процесс внутреннего сжатия воздуха в компрессорном отсеке закончится, наступает следующий этап — выталкивание сжатого воздуха в камеру сгорания тыльной стороной витка, ближе других находящегося к центру ротора. Этот процесс сопровождается непрерывным распыливанием топлива в воздушном потоке с последующим его сгоранием в общей камере, куда и выталкиваются все порции воздуха. Для первоначального поджигания топливовоздушной смеси в камере устанавливается запальная свеча. После запуска дальнейшее поджигание смеси должно поддерживаться газами, оставшимися от предыдущих циклов в общей камере сгорания.

Нет сомнений в том, что реализация проекта «РВД» поднимет интерес российских и зарубежных участников рынка к созданному изделию, т.к. в мире двигатели, обладающие совокупностью характеристик РВД, еще не выпускаются. Расчетные характеристики приведены в таблице 2.

По данным ЦАГИ средняя цена 1л.с. авиационного поршневого двигателя мощностного ряда 300-700л.с. составляет 170$/л.с., а ГТД – 700$/л.с.

Учитывая простоту конструкции, малое количество деталей, возможность применения штампов при изготовлении основных деталей, стоимость серийного двигателя оценивается в половину стоимости автомобильного. По предварительным оценкам удельная стоимость производства РВД составит 70$ на кВт мощности. Т.е., себестоимость двигателямощностью 200 кВт составит 14000 $. Сейчас по такой цене продается двигатель ЯМЗ мощностью 140 кВт. Кроме того РВД в разы легче и имеет значительно больший срок службы. Таким образом РВД, как преобразователь тепловой энергии топлива в механическую работу находится вне конкуренции и при доведении образца до расчетных характеристик будет иметь неограниченные спрос.

Источник: nbiplus.com

Будущее без бензина: как заработать на отказе от двигателей внутреннего сгорания

По прогнозам экспертов, к 2030 году более половины всех продаваемых в мире автомобилей будут электрическими. О том, как заработать на мировом тренде, в своей колонке для Forbes рассуждает партнер Capital Lab Евгений Шатов

Автомобили с двигателем внутреннего сгорания постепенно уйдут в прошлое. Их продажу Норвегия запретит с 2025 года, Япония — с 2035, Сингапур — с 2040 года. Резко ограничить или запретить продажу таких машин собираются в Великобритании, Германии и Канаде. А с 2040 года наступит полный запрет на продажу любых грузовиков с традиционными моторами по всей Европе.

В 2019 году доля электромобилей в мировых продажах машин составляла 2,5%, по итогам 2020-го она выросла почти в два раза — до 4,2%. Эти факторы указывают на сильный рост производства электрокаров в ближайшие годы, главным «узким горлом» которого станут аккумуляторы.

Один из главных компонентов аккумуляторов — литий, который также используется в производстве аккумуляторов для смартфонов, ноутбуков и другой техники. Рост спроса на электромобили может привести к нехватке лития (а также кобальта и палладия), так как на производство аккумулятора для электрокара необходимо в десятки раз больше металла, чем при изготовлении мелкой техники. Согласно недавнему исследованию Международного энергетического агентства (МЭА) «Роль критических минералов в переходе к чистой энергии», в 2040 году спрос на литий может вырасти в 50 раз.

Производители электрокаров и современных аккумуляторов, способных удерживать заряд на больших расстояниях, нуждаются также в кобальте, графите, марганце и редкоземельных элементах для их двигателей и батарей. Кобальт, например, входит в состав электродов литиевых аккумуляторов, которых в свете зеленых инициатив властей во всем мире требуется все больше и больше. Это означает, что спрос на кобальт начинает превышать предложение, и шансов изменить это очень мало. МЭА прогнозирует рост спроса на кобальт и графит в 30 раз в случае замены автомобилей с масляным приводом на электромобили.

Растущий спрос, конечно, будет стимулировать промышленность осваивать новые запасы полезных ископаемых, но их потенциальные источники ограничены, а процесс доставки — дорогостоящий и сложный. Другими словами, мир может столкнуться с серьезной нехваткой критически важных материалов и существенными колебаниями цен на них.

Вызывает опасения то, что добыча и производство этих металлов сконцентрированы на небольшой территории нескольких стран. По данным МЭА, 80% мирового кобальта поставляет Демократическая Республика Конго, 70% редкоземельных металлов — Китай (в этом сегменте работают China Rare Earth (0769 HK), MMG (1208 HK), Ganfeng Lithium (1772 HK), производство лития в основном осуществляется в Аргентине и Чили (вместе они дают почти 80% мировых поставок), в то время как четыре страны — Аргентина, Чили, ДРК и Перу — обеспечивают большую часть меди на рынке.

Инвестиционные возможности

В последние несколько лет поддерживать тренд перехода на электрокары стало проще благодаря IPO таких компаний, как Tesla, Nio, Nikola Motor и других разработчиков электрокаров. В то же время эти компании сейчас очень высоко оценены рынком и зависят от внешних вливаний. Кроме того, есть риск со стороны разработок традиционных автопроизводителей — можно ожидать сильную волатильность акций (вплоть до массового банкротства) в случае провала или неудачных запусков их пилотных проектов. Например, Tesla только в последней отчетности показала выход на безубыточность основного направления бизнеса без учета продажи налоговых кредитов традиционным автопроизводителям.

Еще одним вариантом поучаствовать в тренде на электрификацию автомобильного транспорта в будущем является покупка акций производителей традиционных автомобилей (General Motors, Ford, Toyota, BMW, Hyundai, Volkswagen и др.), которые также делают успехи в этом направлении, активно разрабатывают и даже уже производят собственные EV пока в небольших объемах. Это также ставка на будущее, но уже без взрывного роста. Эти компании более понятны инвестору, они давно на рынке и финансируют капитальные затраты из собственного денежного потока.

Производители аккумуляторов

Еще одна большая группа бенефициаров тренда — производители аккумуляторов, которых можно разделить на три группы: LFP-батареи, NMC-аккумуляторы и аккумуляторы с твердотельным электролитом.

LFP-батареи (аккумуляторы на основе фосфата железа) используются, в частности, в младших версиях электромобилей Tesla китайской сборки. Аккумуляторные ячейки на основе фосфата железа хуже переносят низкие температуры, но более устойчивы к перегреву и обладают более длительным сроком службы. Лидером на рынке является китайская компания Contemporary Amperex Techn (CATL) с долей в 31,5 %, акции доступны на Шэньчжэньской бирже. За ней следуют корейские игроки LG Energy Solution, Samsung SDI и SK Innovation. Две последние компании также публично торгуются.

Более дорогие NMC-аккумуляторы (литий-никель-марганец-кобальт-оксидные) имеют меньший ресурс и более подвержены воспламенению в результате механических повреждений, но компенсируют это лучшей отдачей в морозную погоду и большей плотностью хранения заряда. Ведущими производителями выступают LG Energy Solution и Panasonic (публичная компания).

На аккумуляторы с твердотельным электролитом делают ставку в том числе и крупнейшие автопроизводители мира: Toyota, Volkswagen, Ford, BMW, Hyundai и др. Volkswagen инвестирует в QuantumScape, Toyota разрабатывает такие аккумуляторы своими силами, а Ford и BMW недавно вложили $130 млн в американскую компанию Solid Power (работает с 2017 года). Уже в следующем году Solid Power начнет пилотное производство тяговых батарей с твердотельным электролитом. К серийному производству планируется приступить еще через несколько лет.

Корейская Hyundai начнет массовое производство таких батарей лишь к 2030 году, причем само производство будет поручено сторонним компаниям — сами корейцы лишь участвуют в разработке технологии. Еще одним серьезным игроком на рынке батарей с твердотельным аккумулятором может стать крупная тайваньская компания Foxconn, известный контрактный производитель мобильной и компьютерной техники, в частности, по заказу Apple.

Коммерческое производство аккумуляторов Foxconn планирует запустить в 2024 году, а первые прототипы будут изготовлены уже в этом году. QuantumScape — единственная публичная компания, непосредственно занимающаяся разработкой. Сейчас нет готового продукта, и ожидается, что компания будет убыточна до 2023 года. Компания вышла на IPO в конце 2020 года. Ее аккумуляторы должны быть готовы к выходу на рынок в ближайшие пять лет.

Перспективы рынка

Перспективы рынка аккумуляторов для электромобилей очевидны: автомобильная индустрия активно отказывается от машин с двигателем внутреннего сгорания в пользу экологически чистого (условно) транспорта. Например, только на территории Китая и только в этом году было анонсировано строительство 22 новых предприятий по производству тяговых аккумуляторов для транспорта. Инвестиции в эти проекты насчитывают $24,9 млрд.

У Индонезии также есть амбициозные планы в отношении батарей для электрокаров. Страна хочет стать мировым центром производства литиевых аккумуляторов, и у нее есть к этому все предпосылки. Индонезия обладает 22% мировых запасов никеля, в год она производит до 30 % этого металла в мире.

Руководство страны еще в 2019 году ввело ограничения на экспорт минеральной руды, что существенно повысило стоимость никеля на бирже. С тех пор ведутся переговоры с зарубежными компаниями о строительстве предприятий по производству аккумуляторов на территории Индонезии. Уже достигнуто соглашение с LG Energy Solution о создании предприятий, подразумевающих полный цикл производства батарей — от добычи никеля до получения готовых аккумуляторов. Корейцы собираются вложить в этот проект около $10 млрд. Также ведутся переговоры с компаниями Tesla, CATL, BASF, Eramet, так что, возможно, уже через пять лет индонезийские предприятия будут поставлять значительное число аккумуляторов на мировой рынок.

Американские автопроизводители также понимают перспективы рынка тяговых батарей: на территории США в ближайшее десятилетие появится не одно новое предприятие по производству таких товаров. К примеру, Ford и южнокорейская компания SK Innovation основали совместное предприятие под названием BlueOvalSK. Новая компания планирует уже к 2025 году выйти на мощность в 60 ГВт*ч суммарной емкости выпускаемых на производстве батарей, этого будет достаточно для комплектования 600 000 электромобилей. Компании вложат в новый проект не менее $5,3 млрд в ближайшие пять лет.

Еще одна южнокорейская компания LG Energy Solution инвестирует $4,5 млрд в производство аккумуляторов на территории США в ближайшие четыре года. Строительство первого завода в Огайо в партнерстве с General Motors уже близится к завершению. Планируемая мощность предприятия — 35 ГВт*ч. В планах LG Energy Solution также строительство второго завода — на территории Теннесси.

Курс на зеленую энергетику, поддерживаемый многими странами мира, меняет современную реальность. Появление новых индустриальных игроков с сопутствующей трансформацией существующих цепочек поставок открывает множество инвестиционных возможностей. Правильный выбор целей и момента для входа в них способны приумножить капитал инвесторов.

​​При участии Ольги Веретенниковой и Михаила Никитина (Borsell Research)

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора

Источник: www.forbes.ru