World IP Day 2020: The search for eco-friendly materials in the automobile industry

Международный день интеллектуальной собственности – Инновации для «зеленого» будущего

Поиск экологичных материалов для автомобильной промышленности

Автор: Джон Зарокостас, журналист-фрилансер

Сегодня автомобильная промышленность, одна из крупнейших отраслей мира, — это эпицентр активизирующихся глобальных усилий по поиску экологичных материалов, способных обеспечить ограничение и снижение высокого уровня вредных выбросов парниковых газов (ПГ) на фоне углубляющегося климатического кризиса. Поскольку автомобильные перевозки являются одним из основных источников загрязнения, выработка экологически устойчивых решений приобретает особую актуальность. По данным Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН), которая обеспечивает работу авторитетного Всемирного форума для согласования правил в области транспортных средств (Рабочая группа 29), на этот сектор приходится 18% глобальных выбросов ПГ, причем источником 96% энергии, потребляемой в автомобильных перевозках, является ископаемое топливо.

Гидо Гилен, технический директор отделения Международной автомобильной федерации (FIA)по региону 1, базирующегося в Брюсселе, и Чарльз Д. Утус, вице-председатель по вопросам международной политики Американского совета по автомобильной торговой политике (AAPC), обсуждают отраслевые инициативы, технологические разработки, тенденции и трудности по обеим сторонам Атлантического океана в контексте задачи по снижению выбросов углерода в автомобильных перевозках.

Гидо Гилен, технический директор отделения Международной автомобильной федерации (FIA)* по региону 1 рассказывает о тенденциях и сложностях, связанных с уменьшением углеродного следа в сфере автомобильных перевозок.

Как можно сделать транспорт более экологичным?

Я лично считаю, что в плане снижения потребления энергии, выбросов ПГ и загрязнений большим потенциалом обладают облегченные транспортные средства, а также транспорт с электрическим приводом. Снижение массы транспортного средства помогает существенно уменьшить его сопротивление качению. Пока производители не осознают в полной мере, какие экологические выгоды можно получить, если сделать конструкцию транспортного средства более экологичной. Но одного снижения массы недостаточно. Поэтому FIA выступает за применение технологически нейтральных решений и различных конструкций ходовой части для достижения экологических целей, а также за повышение уровня безопасности, так как эта задача всегда является актуальной.

Какие новые кузовные материалы можно использовать для производства облегченных автомобилей?

Существует множество материалов, которые могут обеспечить снижение массы транспортного средства и при этом обладают достаточной прочностью с точки зрения требований безопасности. Например, большим потенциалом в этой связи обладает не только высокопрочная сталь, но и алюминий и некоторые виды пластика. Но одного идеального решения здесь нет. У производителей есть знания для проектирования и производства инновационных и экологичных автомобилей, но им не хватает рыночных и законодательных стимулов для применения этих ноу-хау в серийном производстве и установления адекватных с точки зрения покупателей цен.

Одна из проблем, связанных с поступающими на рынок электромобилями (ЭМ) с приводом от аккумуляторов, заключается в большом весе электродвигателя?

Масса автомобилей увеличивается уже несколько десятилетий подряд. Сегодня автомобиль на электрической тяге весит в среднем на 200–300 кг больше, чем аналогичный автомобиль, оснащенный только двигателем внутреннего сгорания. Есть мнение, что это не проблема, так как система управления аккумуляторной батареей в ЭМ обеспечивает рекуперацию значительной части энергии во время замедления движения. Однако в целом мы выступаем за технологически нейтральные решения и считаем, что снижение массы полезно для транспортных средств как с электрическими двигателями, так и с двигателями внутреннего сгорания.

Автомобильный сектор вкладывает огромные деньги в исследования и разработки. В какие области инвестируют больше всего?

В автомобильном секторе инвестиции привлекают несколько областей. Требования по сокращению выбросов ПГ и загрязнения заставляют работать над повышением экологичности транспортных средств. Еще одна важная сфера — доступ к данным, создаваемым «подключенными» автомобилями и средствами их автоматизации, а также (кибер)безопасность. Все заинтересованы в том, чтобы получать данные о функционировании автомобиля напрямую. К сожалению, нередко потребители не знают, что происходит со всеми теми данными, которые формируются в процессе вождения. Как было установлено в ходе одного из наших исследований, значительная доля данных передается напрямую с автомобиля на сервер производителя без ведома потребителя. Такие данные содержат, например, информацию о том, сколько раз водитель меняет положение кресла или как долго используется тот или иной режим вождения. При этом надо отметить, что сейчас, благодаря принятию Общего регламента по защите данных (GDPR), люди более критично относятся к тому, какие данные передаются производителю.

Помогают ли эти данные сделать автотранспорт безопаснее?

Да. Если данные передаются анонимно и поступают к уполномоченным и независимым поставщикам услуг, таким как автомобильные клубы, то это может способствовать повышению уровня безопасности и экологичности автотранспорта. Также повышению безопасности может содействовать рост автоматизации и развитие современных систем содействия водителю. Однако нужно более активно распространять информацию о преимуществах этих средств обеспечения безопасности среди пользователей и общества в целом. В этом контексте доступ к данным, создаваемым транспортным средством, играет очень большую роль.

Когда на улицах появятся автономные транспортные средства (АТС), насколько важны будут данные и защита данных?

TОчень важны. Сегодня безопасность данных имеет критически важное значение для уже используемых «подключенных» автомобилей с точки зрения как безопасности, так и охраны окружающей среды. Безопасность подразумевает гарантию целостности данных и функций автомобиля. Автопроизводители должны обеспечивать высочайший уровень безопасности в течение всего срока службы автомобиля. Это то, что нужно потребителям и чего они ожидают, поскольку таким образом можно предупредить хищение персональных данных и манипуляции с автомобилем. Более того, недопустимо, чтобы автопроизводитель или оператор сети определял, когда автомобиль должен выводиться из эксплуатации, путем, например, прекращения обновления системы безопасности в тот момент, когда это становится экономически невыгодно. Доступ к таким обновлениям — это фундаментальное право потребителей, которое должно быть защищено законом.

Цель обеспечения кибербезопасности — помешать хакерам управлять автомобилями удаленно и похищать данные. Это довольно новая для автомобильной отрасли проблема. Детально она обсуждается в ЕЭК ООН, где вскоре будут приняты новые регламенты по кибербезопасности и беспроводному обновлению ПО. Это очень важные вопросы как для отрасли, так и для пользователей по всему миру. Однако, как мы увидели в последние несколько лет в других секторах, где безопасность очень важна, высокий уровень безопасности и доступ к данным и функциям транспортного средства не являются взаимоисключающими понятиями.

Насколько важна охрана интеллектуальной собственности (ИС) и, в частности, патенты для развития инноваций в автомобильной отрасли?

ИС очень важна. Однако во многих случаях инновации создаются только в условиях использования и доступности знаний и ноу-хау для автомобильных клубов и других независимых операторов. Поэтому мы выступаем за предоставление прямого доступа к данным и функциям автомобилей уполномоченным и независимым поставщикам услуг.

Интеллектуальная собственность в автомобильной промышленности сегодня важна как никогда […]. И ее значимость будет расти по мере того, как мы быстрыми темпами движемся к появлению полностью автономных автомобилей

Чарльз Д. Утус, вице-председатель по вопросам международной политики AAPC

Другими словами, необходимо непроприетарное сотрудничество?

Да, но контролируемое и регулируемое.

В случае ЭМ насколько важен источник энергии, которая используется для зарядки аккумулятора?

Это очень важный аспект. Для специалистов наших автомобильных клубов мы разработали инструмент оценки жизненного цикла (LCA), который позволяет учесть материалы и энергию на протяжении всего жизненного цикла транспортного средства: от проектирования до окончания срока службы. Причем учитывается даже повторное использование транспортного средства или его компонентов (например, приводных аккумуляторов). Значимость этого аспекта будет возрастать. Однако на начальных этапах жизненного цикла транспортных средств измерить объем энергии, потребляемой для добычи сырья в целях производства, можно только очень приблизительно, во всяком случае на сегодняшний день. Более точная оценка была бы возможна в случае принятия общедоступного энергетического законопроекта, регулирующего источники получения материалов и вопросы производства транспортных средств.

Правда ли, что более амбициозные цели, поставленные Европейским союзом в целях снижения выбросов ПГ (после знакового Парижского соглашения 2016 г. о борьбе с изменением климата), заставляют автомобильный сектор работать на опережение?

Да, и это очень важный момент. Помимо реагирования на вызовы, связанные с большими данными, отрасль должна также обеспечить снижение выбросов для всех новых типов транспортных средств. А помимо достижения средних общих целевых показателей по выбросам ПГ, отрасль должна также снизить потребление энергии и объем выбросов по отдельным автомобилям. Идет подготовка экологического стандарта Евро 7, который, возможно, вступит в силу в середине 2020 г. Возможно, некоторым производителям будет сложно снизить выбросы новых машин до целевых уровней, но если они этого не сделают, то им придется выплачивать большие штрафы, во всяком случае в ЕС.

На рынках, где действует политика, направленная на сокращение выбросов углекислого газа, уже серьезно меняется набор востребованных технологий. Эти меры сильно влияют на сами транспортные средства, их размер, вес и мощность.

Чарльз Д. Утус, вице-председатель по вопросам международной политики AAPC

FIA и входящие в нее автомобильные клубы участвуют в независимой программе тестирования Green NCAP, в рамках которой оцениваются экологические показатели новых автомобилей. Это дает потребителям гораздо более полную информацию об уровнях выхлопов и энергоэффективности, что позволяет принимать обоснованные решения при покупке. Можно надеяться, что эта программа станет для индустрии стимулом со стороны спроса и ориентиром для повышения эффективности, так как производители будут стремиться к тому, чтобы конструкция и реальная эффективность их продукции отвечали высоким экологическим стандартам Green NCAP.

Чарльз Д. Утус, вице-председатель по вопросам международной политики Американского совета по автомобильной торговой политике (AAPC), делится соображениями об отраслевых инициативах и технологических новшествах, реализуемых в США в целях снижения выбросов углерода в сфере автотранспорта.

Какие передовые инициативы в области поиска экологичных материалов реализуются в автомобильном секторе США?

В США национальные лаборатории играют большую роль в поиске альтернатив редкоземельным элементам, таким как кобальт, для использования в батареях электромобилей (ЭМ). Как следует из их названия, такие элементы встречаются редко и их запасы ограничены, в силу чего поиск адекватных и надежных источников представляет сложности.

Есть ли прогресс в разработке новых материалов, позволяющих сделать каркас транспортных средств легче?

В США, как и в других странах мира, наблюдается постепенный переход от стали к алюминию. Также все шире используются специальные стали, отличающиеся меньшим весом и высокой прочностью.

По данным исследований AAPC, глобальный автомобильный сектор ежегодно инвестирует около 115 млрд долл. США в исследования и разработки, т. е. примерно 1300 долл. США на каждый автомобиль. Сохранится ли такая тенденция?

На фоне глобальной тенденции к электрификации автомобилей американские производители вкладывают в эти технологии значительную часть своих инвестиций. История знает много примеров того, как прорывные разработки создавались в США, а монетизировались в других странах. Например, никель-металлогидридный аккумулятор, используемый в Toyota Prius, разрабатывался в Аргоннской национальной лаборатории в США, но воспользовалась этими наработками Toyota. Многие современные технологии типа литий-ионных батарей тоже были созданы в американских национальных лабораториях. Если отследить происхождение той или иной технологии и найти лежащие в ее основе патенты и лицензии на них, то нередко выясняется, что научная основа была разработана американскими государственными или промышленными структурами.

Какова роль патентов в стимулировании инноваций?

Сегодня в автомобильной отрасли ИС важна как никогда, особенно с учетом масштабного перехода от двигателей внутреннего сгорания к электродвигателям и развития технологий автономного движения, таких как торможение, руление и удержание автомобиля в полосе. Роль ИС будет расти по мере того, как мы быстрыми темпами движемся к появлению полностью автономных автомобилей.

В США, особенно в Кремниевой долине, в доведение автомобилей до необходимого в будущем уровня вкладываются миллиарды долларов. Значительной долей этих инвестиций мы обязаны наработанным в Долине синергическим связям. Многие европейские, японские и корейские автопроизводители также делают инвестиции в Долине, чтобы обеспечить развитие своих технологий в этой области. Это место стало центром подобной работы.

Когда мы увидим на дорогах полностью автономные транспортные средства?

Ситуация довольно оптимистичная, но нужно проявлять осторожность. Реальность такова, что чем дальше идет развитие в этой области, тем больше встречается трудностей и вызовов. Каждый новый шаг сопряжен с новыми сложностями. На начальных этапах, когда, например, обеспечивается автоматическое торможение и удержание в полосе, все гораздо проще, чем когда эти технологии достигают более высокого уровня координации и речь идет о полной автономности. Вообще создание полностью автономного транспортного средства — это гораздо больший скачок, чем многие думают.

Ведутся ли исследования в области более чистых источников энергии, таких как электричество, гибридные установки, водородные элементы и т. д.?

Эти технологии следует рассматривать как комбинированную и дополняющую группу решений сложной проблемы, а именно — повышение энергоэффективности автомобиля. С помощью одной технологии решить эту проблему невозможно. В зависимости от рынка и региона мира могут быть актуальны разные технологии.

Какая новая топливная система получила популярность на американском рынке?

На данный момент популярность приобретают транспортные средства на аккумуляторных источниках питания (Battery Electric Vehicle, BEV). В качестве примера можно привести модель Chevrolet Bolt, которая стала результатом серьезных инвестиций General Motors в технологии электрификации. Однако в будущем лидером, возможно, станут технологии с использованием топливных элементов или другие альтернативные виды топлива. Очень важно, чтобы правительства сохраняли технологическую нейтральность, потому что невозможно предсказать, какие технологии или решения окажутся наиболее эффективными. В плане продвижения этих технологий американскому правительству хорошо удается применять нейтральный подход.

Повлияет ли на автопроизводителей налог на выбросы углерода, который вводится в Европе и других регионах?

На рынках, где действует политика, направленная на снижение выбросов углекислого газа, уже серьезно меняется набор востребованных технологий. Эти меры сильно влияют на сами транспортные средства, их размер, вес и мощность. Наши компании-члены являются глобальными автопроизводителями: они работают примерно на 130 рынках. Следовательно, они должны соблюдать установленные правительствами стандарты. Для этого им нужно производить широкий спектр автомобилей, в которых используются те технологии, которые необходимы для соблюдения таких стандартов.

Меняет ли восприятие новый инструмент оценки жизненного цикла?

На мой взгляд, люди редко обращают внимание на то, как производятся автомобили и сколько они потребляют энергии в течение жизненного цикла: от разработки до утилизации. Я думаю, что такая оценка вряд ли будет играть большую роль, но, возможно, правительства некоторых стран начнут обращать больше внимания на жизненный цикл транспортных средств и будут регулировать эту область более активно.

Автопроизводители должны обеспечивать высочайший уровень безопасности в течение всего срока службы автомобиля. Это то, что нужно потребителям и чего они ожидают, поскольку таким образом можно предупредить хищение персональных данных и манипуляции с автомобилем

Гидо Гилен, технический директор отделения Международной автомобильной федерации (FIA) по региону 1

Насколько важен источник энергии, которая используется для зарядки ЭМ?

Если говорить о воздействии на окружающую среду, то крайне важно, откуда поступает энергия для ЭМ — с угольной электростанции или с ветровой, солнечной или даже атомной энергоустановки. Если стратегическая цель заключается в сокращении выбросов углекислого газа, то простая замена выбросов от автомобилей на выбросы от угольной электростанции не имеет смысла.