Automobilul, de la idee până în serie

E atât de minunat să ai o scăpărare de geniu care vizează un viitor produs – iar dacă acela ar trebui să fie automobil sau sistem de propulsie, atunci bineînţeles că va fi  întotdeauna, dar întotdeauna, universal şi epocal.

El nu va consuma nici un fel de energie, dimpotrivă, cu toate că se va mişca, ne va mai dărui şi energie, nu va avea emisii poluante, ba le va înghiţi şi pe cele existente. În rest, va face lumea mai bună, mai fericită şi planeta mai înfloritoare. Râdeţi, da? În ultimii douăzeci şi cinci de ani am primit, pentru expertiză, sau, mai bine zis, pentru a le face lobby la autorităţi, finanţatori sau în mass-media, zeci de asemenea schiţe de proiect sau de brevet de invenţie. Faţă de descrierile respective, atributele pe care le-am enumerat eu mai sus sunt scurte, moderate şi sărăcăcioase.

Tuburi magice care descompuneau aerul la intrarea în motor, pe bază de forţe oculte, acele forţe care acum au intrat în politică, descompunând aerul, oxigenul la motor, restul la gunoi, pentru noi; centrifuge diavoleşti care maionezau aerul în acelaşi scop; tot felul de uleiuri şi alifii care trezeau la viaţa nu piciorul de lemn, ci, mai mult, populaţii întregi de molecule de o anumită rasă pe suprafeţele pistoanelor, pentru a ne face pe toţi mai fericiţi (nu fac glume proaste, respectivul zănatec avea şi un titlu de profesor), tot felul de foarfeci, pârghii sau rotiţe dinţate între pistoane şi arborele mai mult sau mai puţin cotit. O mare categorie o formau şi o formează sistemele de propulsie care produc cu mult mai multă energie în formă de lucru mecanic, decât energia primită, pe baza alifiilor sau a încrengăturilor de pârghii descrise. Dar cea mai mare categorie a fost şi este cea a vehiculelor în sine, care pot să meargă pe asfalt, peste noroiul sau zăpadă de pe uliţa strămoşească, prin aer, prin apă, pe sub apă, împinse de o sursă inepuizabilă de aer comprimat din interior, sau de unde electromagnetice din exterior, în general din lumi paralele – vedeţi că şi acelea sunt bune la ceva?

AirPod - vehicul cu propulsie pe bază de aer comprimat (2009)

Mă înclin cu respect în faţă şi în memoria mărilor, dar şi a micilor inventatori ai lumii noastre, care ne-au făcut, într-adevăr viaţa mai uşoară sau mai veselă. Din numeroasele exemple referitoare la mobilitate putem evidenţia roata (3650 i. Chr.), maşina cu aburi (1769), motorul electric (1821), cauciucurile cu aer (1845), automobilul cu motor cu ardere internă (1886), motorul Diesel (1890), taxiul (1896), radarul (1904) şi autostradă (1921).

Benz-Patent-Motorwagen Nr. 1 (1886)

Dar de aici încolo încep dramele: unii dintre inventatorii mai noi, aceia de produse universale şi epocale, apte de a schimba viaţa pe planetă, nu cunosc pur şi simplu legile fizicii! Alţii le ignoră, dar cel mai rău lucru se întâmplă atunci când cei mai convinşi de ei înşişi îşi bat joc în mod conştient de procesele naturale, pentru că ceea ce fac ei e spiritual, adică peste legi, care sunt făcute doar pentru vulgul ăla retardat. Am eu impresia, sau nu numai fizica e siluită în asemenea hal, când e vorba de băieţi deştepţi şi de legi? Vestea mea bună, bazată pe destulă experienţă, este că asemenea întreprinzători o termină, cam întotdeauna, prost.

Odată, la un congres în Paris, într-o sală care aducea bine cu Sala Palatului din Bucureşti, unde trebuia să ţin o alocuţiune, urca la pupitru, înaintea mea, un tip care vroia să vândă o chestie cam de calibrul menţionat, începând cu agresivitatea caracteristică respectivilor salvatori ai lumii: „dacă era după ingineri, oamenii n-ar fi ajuns niciodată pe lună, dacă nu am fi noi…“. A fi sau a nu fi, de atunci nu l-a mai văzut nimeni, compania înfiinţată ad-hoc, sprijinită cu mulţi bani şi cu multă influenţă, a dat în scurt timp faliment. Ideea lor genială? În loc să alimentezi bateria maşinii electrice ore întregi la priză, mai bine o schimbi pe dedesubt, în 2 minute, pe o rampă. Doar ca la 300-800 de kilograme de baterie structura maşinii ar fi trebuit să fie complet şi în mod dezavantajos schimbată, iar şuruburile, respectiv piesele de fixare ar deveni inutilizabile doar după câteva schimbări, fără a intra în detalii referitoare la logistică şi la managementul energiei electrice pentru asemenea staţii.

Invenţiile în domeniul automobilului au de parcurs un drum extrem de dificil între un produs obiectiv deosebit de complex şi o lume cu elemente obiective şi subiective, chiar cu mult mai complexă, între care trebuie stabilită o legătură armonică.

Gradul doi de inventatori moderni care vor să schimbe lumea, după cei cu idei de care ei înşişi sunt foarte convinşi, e format din cei care nu au numai idei, ci şi foarte, foarte mulţi bani. Câteodată banul ajuta ideea: fie bună, fie rea, cu bănuţi o vom lansa! Am (re-re-)inventat mobilitatea electrică? Dăm un ban, le arătăm la toţi că iese, îi trezim din letargie. E adevărat, iese, dar după ce se întâmplă acum în industria şi pe piaţa automobilelor, va ieşi la alţii, mult mai experimentaţi, specializaţi şi organizaţi, nu la re-re-inventator. Oricum, respect, şi acesta e un mod de a duce lumea mai departe.

Gradul trei de inventatori moderni care vor să schimbe lumea e format din cei care nu au numai idei şi foarte, foarte mulţi bani, ci sunt şi specialişti în domeniu, cu cunoştinţe solide de fizică şi inginerie. Vă veţi întreba: cum cade un asemenea om în capcană salvatorului lumii? Ambiţie? Fanatism? Cunosc unul, unul care a vrut să arate lumii că poate construi în premieră mondială un automobil în serie obişnuită, cu un consum mediu sub 3 litri de combustibil pe sută de kilometri. Şi l-a şi construit, chiar cu succes. Motor Diesel în 3 cilindri, injecţie directă cu sistem separat de injecţie (pompa-injector) pe fiecare chiulasă, caroserie extrem de aerodinamică, construită din aluminiu şi magneziu. Problema: acea maşinuţă foarte, foarte firava şi costeliva, costa cât cel mai scump automobil de lux, mare şi confortabil al companiei respective. S-au vândut foarte puţine costelive economicoase, după câţiva ani producţia lor de serie a fost oprită. Nu ştiu, dar parcă ceva îmi aduce aminte de exemplul de (re-re-)pionierat electric de dinainte.

Dar să revizuim puţin gradele: există şi gradul zero, inventatorul care nu vrea să schimbe nici lumea, nu are nici bani şi nu e decât inginer simplu – dar pragmatic, cu minte sănătoasă, în corp sănătos. Corp sănătos, pentru că omul despre care e vorba se ducea mereu la schi, în Alpii apropiaţi de compania lui, doar ca respectiva companie nu producea decât berline, nu familiale, amuzându-se de concurenţa ei ceva mai vestică  - aşa e de când lumea între bavarezi şi şvabi -  că făcea breakuri pompoase pentru instalatori şi electricieni înstăriţi, în timp ce ei făceau numai berline de lux. Cu mintea lui sănătoasă bavarezul inginer şi schior şi-a lungit berlina până a ajuns break, cu ceva traverse sudate şi cu uşa din spate împrumutată de la cea mai detestată concurenţă, una mai din nord. Preşedintele companiei, un om foarte deştept şi foarte şcolit, care a descoperit nelegiuirea din întâmplare, a trecut peste obrăznicia faptului şi a introdus acel intrus în serie. Succesul a fost imens, breakul a cucerit aproape toate modelele companiei.

Dezvoltarea oricărui nou automobil, pe baza a nenumărate inovaţii şi invenţii este, aşa cum am menţionat mai sus, un drum extrem de dificil între un produs obiectiv deosebit de complex şi o lume cu elemente obiective şi subiective, cu mult mai complexă, între care trebuie stabilită o legătură armonică. Acest drum nu este liniar, într-o singură dimensiune, nu este nici măcar numai sinuos, pe o suprafaţă, deci în două dimensiuni, ci este cel puţin spaţial, tridimensional, dacă nu considerăm şi dimensiunile subiective. Rămânând la criteriile obiective, putem defini câteva staţii cruciale prin care trebuie să treacă un proiect de dezvoltare a unui nou automobil:

Staţii cruciale pentru dezvoltarea unui nou automobil

Necesitatea: bun, frumos, modern, eficient, inovativ? Dar cine are nevoie de el? Un om de decizie dintr-o mare companie de automobile spunea acum câtva timp: „aş putea umple piaţa cu automobile pe bază de gaz metan, consuma mai puţin decât cele pe benzină, poluează mai puţin decât cele Diesel, emisia de dioxid de carbon este mai redusă decât la ambele datorită raportului dintre carbon şi hidrogen din molecula gazului, cu pondere mai mare a hidrogenului decât la hidrocarburi; infrastructura există, întreţinerea e relativ simplă. Cu toate aceste avantaje, marea majoritate a clienţilor nu le acceptă“. Necesitatea unui produs este dictată în mod clar de piaţă. Se poate face, bineînţeles, un marketing mai convingător, se pot antrena mai mult politicienii în acest proces, dar ce nu se poate este că asemenea vehicule să fie produse la grămadă, în speranţa că se vor vinde. În asemenea cazuri falimentul este inevitabil.

Resursele: se estimează că rezervele de petrol ale lumii se vor epuiza în 30-80 de ani, în funcţie de cine le estimează. În ambele cazuri, limitele sunt totuşi foarte, foarte aproape de prezent. La ce nivele se duce bătălia pentru surse vă este cunoscut din diverse comentarii politice. Rezervele de gaz metan sunt estimate la aproximativ 60 de ani. Cele de cărbune la 500 de ani – şi v-aţi speria foarte tare dacă aş cita câteva din noile şi foarte periculoasele scenarii de exploatare şi utilizare a cărbunelui apărute în ultimul timp, de aceea prefer să nu o fac. Bun, acum trecem la maşini electrice şi la baterii, nu-i aşa? Rezervele mondiale de litiu sunt estimate între 15-35 milioane de tone, ceea ce e puţin. Bătaia internaţională pe zăcăminte şi mine, la fel ca şi în cazul cuprului, bauxitei sau a fierului a ajuns de pomină: unii se plâng de chinezi, pentru că au acaparat mai toate exploatările de materii prime de pe glob, în special cele necesare automobilelor şi bateriilor, alţii de ruşi pentru că au pus stăpânire pe polul nord, său şi pe cel de sud, pentru a scormoni după asemenea rarităţi, alţii de americani pentru că vor să le fure de pe lună. Ce să mai zicem de Marte: pe ăla îl aducem mai bine jos şi îl împărţim că pe cozonac. Bine că mai avem plante, care cresc tot timpul, cu energie de la soare. Vedeţi? Tot la automobilul cu ţuica ajungem!

Condiţiile ecologice: independent de îndeplinirea primelor două condiţii – necesitate şi resurse – orice fel de impact asupra sistemului ecologic natural ar trebui să ducă la blocarea oricărui proiect de dezvoltare a unei maşini, fie el foarte promiţător, inovativ sau eficient. Nu numai poluarea chimică şi sonoră sunt de mare importanţă, ci şi reciclarea aproape integrală a materialelor folosite la producţia maşinii respective.

Condiţiile economice: chiar dacă primele 3 condiţii – necesitate, resurse şi adaptarea la sistemul ecologic – ar fi îndeplinite, criteriile economice pot stopa orice proiect de dezvoltare. Exemplul automobilului compact cu consum de 3 litri la sută de kilometri este deosebit de sugestiv, pentru faptul că nu a fost oprit în faza de proiect, ci, din ambiţia omului care a putut dicta asta, a şi fost introdus în serie, demonstrând pe deplin, cu cifre, ceea ce era de demonstrat. Mai nou, visăm la automobilele viitorului ca având propulsie cu motor electric şi generare de energie electrică la bord cu pilă de combustie, acţionată cu hidrogen obţinut în staţii fotovoltaice prin electroliză apei. E adevărat că sună frumos. Om trăi şi om vedea.

Fezabilitatea tehnică: haideţi să reluăm exemplul hidrogenului: necesar ar fi, şi lumea l-ar accepta; resursele sunt nelimitate, dacă îl producem din apă; ecologic ideal, produsul reacţiei fiind tot apă; economic, poate, dacă instalaţiile ar fi produse pe scara extrem de largă. Dar ne poticnim de o barieră fizică. Din cauza masei moleculare infime, hidrogenul are cea mai mare constantă de gaz dintre toate elementele din natură. Din această proprietate rezultă cea mai mică densitate la aceeaşi temperatură şi la aceeaşi presiune, dintre toate gâzele, ce să mai vorbim de lichide, într-un rezervor de aceeaşi capacitate. Un exemplu concret: dacă înlocuim benzină dintr-un rezervor de 60 de litri, la presiune şi temperatura atmosferică, cu hidrogen, vom putea stoca mai puţin de 5 grame, corespunzând energiei înmagazinate în 18,5 mililitri de benzină – nici măcar o ţuică mică. Pentru a compensa tehnic acest deficit fizic putem mări presiunea la 600, sau chiar la 900 de bari, sau putem scădea temperatura până la lichefierea hidrogenului, la minus 253°C, cum am menţionat într-un articol anterior. Primă măsură impune o construcţie de mare rezistenţă a rezervorului, a robineţilor şi racordurilor, până la injectoare; a doua măsură necesită o izolare termică deosebit de rafinată a aceluiaşi sistem. Cu un nivel tehnic deosebit de ridicat al producătorului şi al furnizorilor de module şi subansamble totul e realizabil. Reviziile şi reparaţiile? În Paris, New York sau Dubai, nici o problemă! Dar în Anatolia, în Moldova, în Podişul Altai, în Amazoane sau în Africa?

Fluenţa traficului: până acum am trecut toate staţiile cruciale cu brio. Ce ne-ar mai putea opri? Traficul! Cu puţin timp în urmă, responsabilul pentru sistematizarea circulaţiei dintr-un mare oraş european a răbufnit într-o şedinţă de politicieni şi experţi: „maşinile fără emisii, fără zgomot, cu accelerare şi frânare aproape spontane, sunt o invenţie dumnezeiască, da´ unde dracu´ să mai găsesc loc pe străzi şi pentru astea!“

Trafic urban contemporan

Siguranţă, confort, estetică, conectivitate: condiţiile şi sistemele de siguranţă activa şi pasivă sunt fixate în norme sau în legi. Confortul e mai degrabă un criteriu obiectiv decât unul subiectiv, începând de la încălzire sau climatizare, după anotimp, trecând prin amortizarea şocurilor, vibraţiilor sau a zgomotelor. Cu estetica trecem la criteriile subiective, dar clientul nostru e stăpânul nostru, el decide dacă cumpăra maşina. Conectivitatea? Sigur, avem mare nevoie de asta, prefer să vă las să judecaţi singuri dacă avem de-a face cu un criteriu obiectiv sau subiectiv.

Am trecut prin toate staţiile cruciale cu conceptul ultra-inventiv sau super-inovativ al noului nostru automobil, care va sparge piaţă? Minunat!

Şi acum? Cu cine´l facem? Cu oameni. Despre acei oameni, într-un viitor articol. Dar pentru a lăsa povestea frumoasă, în atmosfera Sărbătorilor, vă spun de pe acum cum nu-l putem niciodată face: cu zbierete, cu pumni în masă, cu “mă boule, te dau afară“.