Sähköautot – uusi tekniikka edellyttää uudenlaista voitelua
Sähköautomarkkinoilla rikotaan ennätyksiä. Muutos määrittää uudelleen koko ajoneuvoalaa ja vaikuttaa samalla voiteluainevalmistajiin ja muihin autoalan toimittajiin. Lue lisää muuttuvasta alasta, jolla tarvitaan sekä teknisiä ratkaisuja että uusia näkemyksiä liikkumisesta.
Ladattavien autojen myynti kasvaa hurjasti joka vuosi, ja autoteollisuus muuttuu jatkuvasti. Samaan aikaan monet suurkaupungit haluavat kieltää dieselautoilun kaduillaan. Pariisi, Mexico City, Madrid ja Ateena voivat ottaa tällaiset kiellot käyttöön vuonna 2025. Kartta menee sananmukaisesti uusiksi alalla, jolla uusien ajoneuvojen myynnin odotetaan nousevan kuluvana vuonna 77 miljoonaan ja jolla sähköautot siis muodostavat yhä nopeammin kasvavan segmentin.
– Huomaamme, että kehitys etenee eri vauhtia eri maissa. Norja ja Alankomaat ovat ottaneet käyttöön voimakkaita kannustimia ja asettaneet selkeän määräajan, josta lähtien kaikkien uusien ajoneuvojen on oltava sähköautoja. Näissä maissa myös sähköautojen osuus on kaikkein suurin suhteessa väkilukuun. Monissa muissa maissa, esimerkiksi Saksassa, sähkökäyttöisten ajoneuvojen myyntiluvut eivät päätä huimaa. Tämä ei kuitenkaan vaikuta tulevaisuuden ennusteeseen – sähköajoneuvot tulevat, ja tietyillä alueilla tämä tapahtuu nopeammin kuin uskallamme juuri nyt odottaa, toteaa Markus Garb, Head of Global Product Management, FUCHS SE.
Hän painottaa, että keskeisenä tekijänä on sähköautojen toimintasäde. Nykytekniikalla toimintasäde on useimmiten 100–300 kilometriä. Seuraavan sukupolven sähköautot kulkevat hyvin pian 500 kilometriä. Tämä voi johtaa läpimurtoon – osin siksi, että 500 kilometriä riittää suureen osaan yksityisestä käytöstä, ja osin siksi, että latausasemien verkosto on jatkossa entistä tiheämpi.
– Uskon, että vuonna 2030 Euroopassa on varsin paljon sähkökäyttöisiä ajoneuvoja, etenkin suurissa, tiheään asutuissa kaupungeissa, Markus Garb jatkaa. Maaseudulla ollaan jatkossakin osittain riippuvaisia hybridiratkaisuista.
Käyttäytyminen muuttuu
atsaus ajoneuvotilastoihin osoittaa, että pistokehybridien ja täyssähköautojen suurimpia markkinoita ovat Kiina, Yhdysvallat ja Japani. Vuonna 2016 näiden autojen määräksi maailmassa laskettiin runsaat 2 miljoonaa. Kasvu oli 60 prosenttia, ja suurinta nousu oli Kiinassa, jonka osuus myynnistä oli 40 prosenttia. Sähköautojen osuus maailman kaikista kevyistä ajoneuvoista oli kuitenkin edelleen vain 0,2 prosenttia. Poikkeuksena on Norja, joka on sähköautomaiden ykkönen erityisesti siksi, että se tukee sähköautoilua voimakkaasti. Sähköautojen osuus markkinoista oli Norjassa 29 prosenttia vuonna 2016. Seuraavaksi yleisempiä sähköautot olivat Alankomaissa, jossa niiden markkinaosuus oli runsaat 6 prosenttia, ja kolmantena oli Ruotsi, jossa sähköautojen markkinaosuus oli 3,5 prosenttia vuonna 2016.
Sähköautomarkkinoiden kehittyessä myös koko liikkuvuuden käsite on muuttumassa. Nykyään liikkuvuutemme perustuu oman auton tai julkisten liikennevälineiden käyttöön. Kun täysin itsenäiset ajoneuvot tulevat mahdollisiksi, yhä useammat kuluttajat jättävät oman auton tai pysäköintipaikan hankkimatta – etenkin suurimmissa kaupungeissa. Sen sijaan niin kutsutun ”car sharingin” merkitys kasvaa: auto varataan käyttöön tarpeen mukaan. Näin autosta pääsee ”eroon” kätevästi etsimättä pysäköintipaikkaa, sillä älykäs ohjausjärjestelmä välittää sen seuraavalle asiakkaalle.
– Voidaan olettaa, että tämä muuttaa useimpien ihmisten elämää ja liikkumistapoja Euroopassa ja muualla, muun muassa Aasiassa. Koska kaikki alueet eivät kehity samaan tahtiin, perinteisillä sovelluksilla on kuitenkin edelleen sijansa tietyillä mantereilla, Markus Garb sanoo.
Uusi tekniikka, uudenlainen voitelu
Miten sähköautojen voitelutarve sitten eroaa perinteisistä autoista? Tämän selvittämiseksi on ensin määriteltävä, mitä sähköautolla tarkoitetaan. Aluksi on tehtävä ero täysin sähkökäyttöisten autojen ja hybridiratkaisujen välillä. Hybridiautoissa on edelleen pieni polttomoottori, joka pidentää osittain sähköisen voimansiirtojärjestelmän toimintasädettä.
– Hybridiratkaisujen osalta kehitteillä on monia erilaisia ratkaisuja, eikä kukaan tiedä nykyään tarkasti, mitkä konseptit ovat 15 vuoden kuluttua johtavia, toteaa Markus Garb. Kaikki OEM-valmistajat kokeilevat erilaisia ratkaisuja. Ne ovat itse oppimisvaiheessa ja pyrkivät parhaillaan selvittämään, mitkä konseptit ovat luotettavia ja soveltuvat tulevaisuuden tarpeisiin.
Hybridiautojen polttomoottorit edellyttävät jatkossakin voitelua. Näiden moottorien iskutilavuus on perinteistä pienempi, sillä autoissa on myös sähkömoottori eikä polttomoottorin tarvitse tuottaa täyttä tehoa.
– Moottorin iskutilavuuden pienentyessä äärilämpötilojen kestoa ja vanhenemista koskevat vaatimukset kasvavat. Tämä johtuu siitä, että kompaktimpi moottori on myös tiiviimmin koteloitu, mikä lisää moottoriöljyn kuormitusta, kertoo Markus Garb.
Pienissä suuritehoisissa moottoreissa käytetään nykyisin usein turboahdinta. Tämän vuoksi moottoria on suojattava entistä tehokkaammin saostumilta ja öljyyn kohdistuu erittäin suuria vaatimuksia.
Ennennäkemättömiä vaatimuksia
– Täyssähköautojen tulevaisuudenkuvaan kuuluu väistämättä moottoriöljyjen kehitys. Tämä sopii hyvin FUCHSin kaltaisille erikoisosaajille, jotka pystyvät mukautumaan muuttuviin vaatimuksiin nopeasti, painottaa Markus Garb.
Täyssähköautojen kehityksen kiihtymisellä on vaikutuksensa myös muihin tuoteryhmiin. Vaihteistoöljyille, jäähdytysaineille ja rasvoille asetetaan uusia, ennennäkemättömiä vaatimuksia muun muassa siksi, että ne ovat kosketuksissa sähkömoduuleihin, antureihin ja virtapiireihin ja ovat näin alttiina sähkövirran ja sähkömagneettisten kenttien vaikutuksille.
– Voiteluaineiden on oltava yhteensopivia niin kuparijohtimien ja sähkömoduulien kuin erikoismuovien ja eristemateriaalienkin kanssa. Niiden erikoistumisasteen on siksi oltava aiempaa korkeampi, jotta ne pystyvät huolehtimaan voitelusta näissä ympäristöissä, Markus Garb kertoo.
Sähköautojen moottorit tuottavat myös paljon lämpöä, joka on johdettava ulos sähkömoduulista. Tehokkaista jäähdytyskonsepteista tuleekin yhä tärkeämpiä. Lisäksi on odotettavissa, että tehokkuuden parantamiseksi sähkömoottoreilla ajetaan yhä suuremmilla kierrosluvuilla. Jatkossa kehitetään täysin uusia moottoreita ja keskustellaan uudenlaisista voitelu- ja jäähdytysainekonsepteista. Suurinopeuksisissa sähkömoottoreissa kierroslukua on alennettava voimansiirtovaiheessa. Tämä edellyttää uudenlaisia alennusvaihteistoja, joissa on aiempaa pienemmät vaihdevälit mutta potentiaalisesti korkeammat sisääntulonopeudet.
Koska alennusvaihteistot voidaan liittää sähkömoduuleihin, myös niissä käytettävien vaihteistoöljyjen on oltava yhteensopivia valittujen moduulimateriaalien kanssa. Tämä muutos on kokonaisvaltainen haaste voiteluaineiden kehittäjille, sillä se tarkoittaa merkittävää muutosta voiteluaineiden teknisiin ominaisuuksiin.
– Muutokset ovat aina haastavia, mutta me FUCHSilla olemme tottuneet mukautumaan muuttuviin tarpeisiin nopeasti, Markus Garb tiivistää. Omalta osaltamme sopeutamme nyt sekä kehitysstrategiamme että konkreettiset työskentelytapamme niin, että voimme kehittää öljyjä, jotka ovat yhteensopivia sähköisten voimansiirtolaitteistojen komponenttien kanssa. Samalla meillä on mahdollisuus laajentaa osaamistamme ja varmistaa, että olemme jatkossakin teknisen kehityksen eturintamassa.
