Militära elfordon

”Military grade” är synonymt med produkter som har en hög kravbild och är byggda för krävande miljöer. Militära fordon som terrängbilar, pansarbilar och stridsfordon har en komplex kravbild rörande skydd, vikt, kompatibilitet med annan militär utrustning och operativ räckvidd. Hur passar eldrivlinor in i denna kontext? Vilka fördelar och nackdelar finns? Och hur långt har utvecklingsarbetet kommit för en elektrifiering av militära markfordon? Dessa är några av de frågor som undersöks i det här nyhetsbrevet. Som mycket annat inom det militära så börjar resan i USA.

DARPA och den amerikanska militären arbetar med elektrifiering

Redan 1992 skapade den amerikanska kongressen ”The Electric and Hybrid Vehicle Technologies program”. Elektrifiering ansågs ha stor potential att lösa militära utmaningar rörande prestanda, ”stealth” och bränsleförbrukning. Programledare var DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency). Över 300 projekt med 450 partners har deltagit i programmet, vilket också har visat sig kommersiellt värdefullt [1]. 2018 visade DARPA ett konceptfordon med elektriska navmotorer (100 kW) från brittiska företaget Qinetiq [2], [3].

Den amerikanska armen har ett dedikerat team för elektriska drivlinor; TARDEC [4]. En fordonsprotyp har gjorts i samverkan mellan TARDEC och GM Defense (ett dotterbolag till GM) [5]. Pickupen Silverado ZH2 har dubbla elmotorer och en bränslecell som ska ge en räckvidd på över 64 mil [5]. Visioner för framtida fordon har också gjorts, där helelektriska fordon på upp till 75 ton med laddning via 10 – 50 kW generatorer verkar vara teoretiskt möjligt [6].

Som en del av arbetet med att utveckla en ny elektrisk utvecklingsstrategi för armen höll TARDEC under 2018 två diskussionsforum med representanter från bland annat försvarsindustrin [4]. Två nyckelutmaningar relaterade till kraftelektroniken har identifierats; storlek och termiska begränsningar [4].

Snabba framsteg i batteriteknik har dock fått flera militära experter att förutspå att en implementation i militära fordon av hybrid och helelektriska drivlinor endast är en tidsfråga [4]. Även om framsteg har gjorts så ligger en större elektrifiering av den amerikanska militären ännu långt i framtiden. Lågt oljepris, begränsat intresse från Trump-administrationen och nuvarande tekniska begränsningar är några nämnda anledningar [4].

Eldrivlinan har vissa fördelar i militära applikationer

Militära fordon har en komplex kravbild där skydd och förmåga att utföra en given uppgift under ibland extrema förhållanden har högsta prioritet. Som exempel är räckviddsproblematik i militära applikationer betydligt allvarligare än i det civila, vilket dock inte är fallet för hybridlösningar. Det finns ett antal egenskaper hos eldrivlinor som skulle kunna vara fördelaktiga i militära fordon:

• Tyst och mindre värme: En liten akustisk signatur (militärspråk) kan i vissa situationer vara kritiskt [9]. T ex för specialförband som vill förbli oupptäckta eller vid operationer på natten. Företagen Nikola och Zero Motorcyles utvecklar elektriska fordon till specialförband [7], [8]. En annan fördel är att lägre värmeutveckling från drivlinan ger ökat skydd mot infraröda vapen [9].
• Prestanda och manövrerbarhet: Direkt vridmomentet och snabb acceleration ger taktiska fördelar och när det kommer till elektriska navmotorer så ökar också manövrerbarhet då hjulen kan styras individuellt [9].
• Effektivitet och ekonomi: Ökad effektivitet och minskat underhållsbehov kan ge vissa logistiska fördelar (t ex minskat behov av bränsleförsörjning) [9], [4].
• Plattform för modern utrustning: Ökad mängd sensorer och annan utrustning ökar behovet av elförsörjning i fält [10] vilket i elektriska fordon kan ske direkt från batteriet eller bränslecellen istället för att köra på tomgång. Den elektriska drivlinan ökar också möjligheterna att skapa ett integrerat system av framdrivning, kommunikation samt vapensystem [9].
• Möjlighet att generera vatten (bränsleceller): Vattenavgaserna från bränsleceller kan efter kemisk behandling konverteras till dricksvatten ute i fält [9].

Sverige var tidigt ute men utvecklingen verkar nu vara lågintensiv

Splitterskyddad Enhetsplattform (SEP) var ett svenskt-brittiskt militärprojekt drivet av Hägglunds Vehicles AB (nuvarande BAE System Hägglunds). SEP ämnade att ersätta olika typer av pansrade fordon med en flexibel enhetsvagn. SEP var utrustad med en serie-hybrid bestående av två dieselmotorer, batterier och elektriska navmotorer på alla hjulen [11]. Projektet lades ner 2008 då SEP förlorade upphandlingen för att förse svenska armen med nya stridsfordon.

Efter samtal med ett antal insatta personer inom den svenska försvarssektorn är en slutsats att svensk utveckling/inköp av hybrid- eller helelektriska militärfordon inte verkar vara ett högprioriterat område just nu. Dock finns ett stort teknisk kunnande inom Sverige efter tidigare projekt. Hybridisering anses generellt vara mer attraktivt jämfört med helelektrisk drivlina, då begränsningar kring laddning och räckvidd anses stora. En fördel med hybrider relativt endast förbränningsmotor anses vara ökad effektivitet och räckvidd vilket ökar förmågan att utföra uppdraget, samt minskar bränsleförsörjningsbehovet. Kostnadsbesparingar under drift verkar mindre viktiga. Hybriddrivlinor ger också ökad flexibilitet i designen jämfört med endast en förbränningsmotor vilket SEP prototypen visade, där två mindre förbränningsmotorer kunde placeras mer optimalt i fordonet och navmotorer stod för framdrivningen.

Helelektrifiering ansågs av vissa vara en sårbar lösning då många kringliggande system är nödvändiga för elproduktion och -distribution. Laddning av fordonen i fält kan bli problematisk, redan idag finns det en komplexitet att ladda t ex kommunikationsutrustning, vilket ofta sker med hjälp av mobila dieselgeneratorer. Diesel anses vara en smidigare energibärare som dessutom kan produceras på syntetisk väg i en krigssituation.

Egen kommentar

De militära fordonskraven är omfattande och det verkar ännu oklart om eldrift kan uppfylla de mest kritiska kraven för att kunna implementeras i militära markfordon. Det finns emellertid ett antal aspekter som gör elektrifiering intressant, som skiljer sig en del från den civila sektorn.

För militära applikationer verkar bränsleceller ha en bra position, längre räckvidd och logistik kring tankning är viktiga militära krav. Även möjligheten att agera som extern kraftkälla för t ex kommunikationsutrustning är attraktivt. Hybrider fyller även de ett tydligt behov; klara mer med mindre energi. Dagens nyhetsbrev handlade om markfordon, i andra militära applikationer har elektrifieringen en tydligare roll. Exempelvis i ubåtar och UAV:er (drönare).

Källor

[1] Center for Transportation and the Environment. länk

[2] DARPA. länk

[3] Electrek. länk

[4] National Defense Magazine. länk

[5] Motor Trend. länk

[6] Inside EVs. länk

[7] Nikola Motor. länk

[8] Zero Motorcycles. länk

[9] Qinetiq. länk

[10] Forbes. länk

[11] Ny Teknik. länk