Auto 2.0. Już czas na nowy archetyp samochodu [MOTO 2030]

Łukasz Kifer
Wkrótce nowe samochody pod względem technicznym staną się zupełnie inne niż teraz. Będą też inaczej wyglądać. Takie zmiany wymusza rewolucja w motoryzacji, którą na wzór francuskiej można określić trzema słowami: elektryfikacja, automatyzacja, komunikacja.

MOTO 2030 to copiątkowy cykl Gazeta.pl, w którym poruszamy najważniejsze tematy dotyczące przyszłości motoryzacji, transportu, technologii. Samochody, drogi i miasta bardzo dynamicznie zmieniają się na naszych oczach. Co piątek dziennikarze Moto.pl będą o tych zmianach pisać. Tutaj znajdują się wszystkie artykuły z cyklu MOTO 2030.

Od samych początków motoryzacji aż do niedawna archetyp samochodu nie zmieniał się. O sylwetce decydował zastosowany zespół napędowy - silnik i układ przeniesienia napędu. To wokół niego zawsze powstawał projekt auta. Przemiana, która właśnie dokonuje się w przemyśle motoryzacyjnym, zmieni to na zawsze.

To będzie jeden z efektów motoryzacyjnej rewolucji. Od niedawna auta przyszłości mogą i wręcz powinny być projektowane inaczej. Z tego powodu będzie zmieniał się ich wygląd. Taki proces już się rozpoczął i postępuje. Można podać wiele powodów, z których tak się dzieje, ale jeden jest podstawowy.

Samochody przyszłości. Elektryczne silniki są zupełnie inne

Napęd elektryczny umożliwia nowe podejście do sposobu projektowania samochodów. To prawda, samochody na prąd były od początku motoryzacji, ale dopiero od niedawna ma to znaczenie. Wbrew temu, co twierdzą niektórzy, one też bardzo się zmieniły.

Silniki spalinowe mają wiele wad. Jedną z nich jest wyjątkowo mała "ustawność" w schemacie technicznym samochodu. Mówiąc prościej, muszą być zlokalizowane w miejscu z łatwym dostępem, ze względu na czynności serwisowe, ale nie tylko. Ponieważ pracują mało efektywnie, stosunkowo nieduża część (do 40 proc.) energii ze spalania paliwa zmienia się w mechaniczną, a wyjątkowo duża - w cieplną, którą trzeba skutecznie odprowadzić. Inaczej zaczną się przegrzewać.

Cadillac LYRIQCadillac LYRIQ fot. GM

Dlatego komora silnika spalinowego musi gwarantować dobre chłodzenie i odprowadzanie ciepła. Odprowadzać trzeba też spaliny, a dostarczać paliwo ze zbiornika. Jego rozmiary są zbliżone do kompletu akumulatorów, ale znów jest od nich znacznie mniej ustawny.

Akumulatory aut elektrycznych natomiast da się podzielić na pakiety i wypełnić nimi wolną przestrzeń w nadwoziu. W najnowocześniejszych autach ich obudowy stanowią nawet strukturalną część samonośnego nadwozia. Pełnią równocześnie dwie funkcje: zasilającą i wzmacniającą konstrukcję. Plany takich zmian w swoich samochodach ogłosiła niedawno Tesla.

Poza tym silniki elektryczne prawie w ogóle nie wibrują i nie hałasują. W ich przypadku nie są potrzebne zawieszenia eliminujące drgania, wygłuszenia tłumiące wibracje i osłony ekranujące ciepło. A przede wszystkim takie silniki są nieporównanie mniejsze i można użyć kilku jednostek zamiast jednej.

Ile silników? Ile klient sobie życzy

Powszechną praktyką jest stosowanie dwóch elektrycznych silników w celu uzyskania napędu na obie osie. Niektórzy producenci stosują nawet trzy - dwa napędzają tylne koła, a trzeci przednie. W planach są również samochody z oddzielnym silnikiem umieszczonym przy piaście każdego koła.

To niezły pomysł. Cztery kompaktowe jednostki napędowe są w stanie zapewnić osiągi porównywalne do jednej, a przy okazji praktycznie w całości wyeliminować układ przeniesienia napędu. Jedyne o co należy zadbać, to żeby nie były częścią mas nieresorowanych - nie poruszały się razem z kołami, bo to wpływa negatywnie na komfort i własności jezdne.

Platformy Ree w czasie prezentacjiPlatformy Ree w czasie prezentacji Ree Auto

Po co o tym wszystkim pisać? Małe silniki pozwalają na zmieszczenie całego układu napędowego (silniki, zasilanie, przeniesienie napędu) na poziomie kół. Umożliwiają obniżenie środka ciężkości (to poprawia własności jezdne), a przy okazji na zupełnie dowolne zaprojektowanie górnej części nadwozia.

To warunki niedostępne dla projektantów samochodów z silnikami spalinowymi i marzenie większości z nich. W ekstremalnej sytuacji taka bazowa platforma napędowa przypomina wielką deskorolkę, na której można opracować dowolne nadwozie. Albo kilka, co znacznie obniża koszty stworzenia różnych modeli samochodów.

Teoretycznie wykonalne jest nawet skonstruowanie samochodu modułowego, którego nadwozie dałoby się zmienić w razie potrzeby. Dałoby się też zrobić odwrotnie. Zachować to samo nadwozie, ale po kilku latach zamienić podwozie z układem napędowym na nowe - szybsze, bardziej wydajne i o większym zasięgu.

Samochody modułowe mogą być przyszłością transportu

Brzmi absurdalnie? Być może, ale gdyby sprostać wyzwaniu jakim na pewno jest bezpieczne łączenie takich modułów, to niewykluczone. Taki pomysł może mieć spory potencjał, jeśli nie wśród klientów prywatnych, to dla małych firm i przedsiębiorstw transportowych oraz transportu miejskiego.

Od niedawna furorę robi izraelski startup Ree, który zaprezentował prototypy właśnie takich "deskorolek" w kilku rozmiarach i z silnikami przy każdym kole. Najmniejsza miała służyć do dostarczania produktów na niewielkie dystanse (tzw. last mile delivery), średnia do transportu ludzi albo towarów w mieście, a największe - do konstrukcji pełnowymiarowych samochodów użytkowych.

Firma Ree zaprezentowała swój pomysł w spektakularny sposób: sterując zdalnie takimi samobieżnymi, elektrycznymi platformami. Poza zdalnie sterowaną wersją projektanci zapowiadają też autonomiczne odmiany.

Mogą służyć na przykład do transportu palet w wielkich magazynach albo ludzi w centrum miasta. Nawet jeśli taki pomysł nie wypali, jest bardzo dobrym sposobem zaprezentowania wolności, którą dają projektantom elektryczne samochody.

Rivian R1TRivian R1T fot. Rivian

Silniki przy kołach ułatwiają też niezależne sterowanie napędem każdego z nich. Zamiast skomplikowanych mechanizmów różnicowych i przekładni, potrzebna jest tylko elektroniczna jednostka zarządzająca całym napędem. Amerykański startup Rivian jakiś czas temu na filmie zaprezentował ułamek możliwości takiego rozwiązania. Ich pikap R1T potrafi zawracać w miejscu jak pojazd gąsienicowy.

Niezależne podwozie pozwala dowolnie zaprojektować nadwozie

Zajmijmy się teraz jednak górą samochodu. Nadwozie może mieć o jedną bryłę mniej, bo w aucie na prąd da się wyeliminować komorę silnika. Dzięki temu powstanie dwubryłowy sedan lub SUV o jednej owalnej bryle. Większość producentów jeszcze tego nie robi, ale to kwestia czasu. Zwłaszcza tradycyjne koncerny motoryzacyjne są bardzo przywiązane do tradycyjnych projektów nadwozia.

Ogranicza je technologia produkcji wprowadzona w wybudowanych wielkim kosztem fabrykach i projekty linii produkcyjnych opracowanych dla samochodów spalinowych. Również przyzwyczajenia klientów i wyobraźnia projektantów mają znaczenie. Czasem ona może być największą przeszkodą. Wielu z nich powtarza, że największym przekleństwem bywa brak konkretnych wytycznych.

Zmienią się nie tylko sylwetki, ale i szczegóły nadwozia. Bez konieczności chłodzenia silnika i odprowadzania ciepła można zrezygnować z większości wlotów powietrza w przedniej części samochodu, a nawet całkowicie odejść od uwzględniania w projektach atrap chłodnic.

Ich miejsce zajmie armia czujników - radarów, kamer i lidarów (laserowych radarów), które umożliwiają działanie układów bezpieczeństwa i autonomicznej jazdy. Mimo to samochody przyszłości będzie można zaprojektować bardziej niesztampowo i odważnie, ale także sprawić, że staną się znacznie bardziej aerodynamiczne. Dzięki temu poprawi się ich wygląd oraz zasięg.

Auta na prąd staną się też się bezpieczniejsze - dla pieszych i podróżujących. W elektrycznych samochodach da się uzyskać łagodniejsze linie i wygospodarować więcej miejsca na strefy kontrolowanego zgniotu. Dzięki temu elementy, które pochłaniają energię zderzenia, będą działać bardziej efektywnie. Mniejszą część energii kinetycznej w czasie wypadku będą musiały przyjąć nasze ciała.

The Audi e-tron GTThe Audi e-tron GT fot. Audi

Elektryczne silniki to nie jedyna zmiana

Dowolność w projektowaniu samochodów daje nie tylko nowe źródło napędu, ale też różnica w sposobie działania większości podzespołów w samochodzie. Od ponad dwóch dekad kolejne układy - kierowniczy, hamulcowy, przepustnice i skrzynie biegów - zamiast być sterowane ręcznie i hydraulicznie, stają się elektryczne.

To znaczy, że do ich pracy nie jest potrzebne mechaniczne połączenie pomiędzy elementem sterującym, a urządzeniem. Do działania wystarczą elektryczne siłowniki i silniki krokowe oraz elektronika, która tym wszystkim steruje. Ten element postępu technicznego również jest niezbędny do skonstruowania platform-deskorolek oraz innych odważnych projektów.

Skoro jest tak dobrze, to dlaczego jest tak źle? Większość samochodów nadal przypomina modele sprzed dekad. Ku uciesze jednych, a rozczarowaniu innych ten proces potrwa wiele lat, częściowo z powodów wymienionych wcześniej. Jedną z największych barier mogą być przyzwyczajenia klientów i obawy producentów przed podjęciem ryzyka.

Innym powodem jest to, że w większość firm przekształca istniejące konstrukcje i technologie produkcji, zamiast tworzyć zupełnie nowe. Tak jest szybciej i taniej. Dlatego przewagę mają firmy, których nie obciąża tradycyjna motoryzacyjna spuścizna. Lucid, Tesla, Rivian i wiele innych startupów projektuje swoje samochody zupełnie od nowa. To samo dotyczy fabryk, w których są wytwarzane.

Kolejnym atutem, który ułatwia bycie oryginalnym, jest jak największa liczba własnych rozwiązań. Najłatwiej i najszybciej zaprojektować samochód z gotowych podzespołów, a na starcie do tego wyścigu przewaga czasowa ma olbrzymie znaczenie. Za to takie samochody są mniej wydajne oraz... brzydsze. Producenci idący na skróty nie mogą dopasować rozwiązań technicznych do własnych projektów samochodów, tylko muszą robić na odwrót.

Projekty aut jeszcze nie są odważne, ale takie będą

Jak będą wyglądać samochody przyszłości? Powinny się różnić od siebie znacznie bardziej niż teraz. To ucieszy malkontentów słusznie twierdzących, że produkty współczesnej motoryzacji są bardzo podobne do siebie.

Przyszłe pojazdy miejskie mogą być bardzo kanciaste, dzięki temu lepiej wykorzystają przestrzeń. Samochody podróżne staną się wyjątkowo opływowe, aby zwiększyć zasięg na akumulatorze i poprawić ich efektywność. A sportowe auta będą mogły mieć odlotowe kształty, które zdobędą serca klientów.

Kiedy to się stanie? Transformacja wizualna potrwa dłużej niż technologiczna, bo będzie jej wynikiem. Widok szalonych projektów na ulicach może być znacznie częstszy po 2030 roku. Ale pierwsze jaskółki już widać. Ekstremalny pikap Tesla Cybertruck nie powstałby, gdyby nie zastosowano w nim elektrycznego napędu. Pierwszy sukces komercyjny tak odważnie nakreślonego samochodu zachęci innych producentów.

Od razu po premierze medialnej na Teslę posypały się gromy, ludzie przeżyli szok. Jednak z czasem coraz więcej osób przyznaje, że to przełomowy projekt. Inne są przerażone jego kontrowersyjnym wyglądem. Pewnie to te same osoby, które kręcą nosami, że samochody stały się zbyt podobne do siebie. Mam dla nich znakomitą wiadomość: za dziesięć lat będziecie mieli mnóstwo nowych powodów do narzekania.

Tesla CybertruckTesla Cybertruck fot. Tesla