مستقبل جنرال موتورز الكهربائي يعتمد على بطارية جديدة — وهذه البناية
مخفي بين المعالم المعمارية لمركز وارن للتكنولوجيا التابع لشركة جنرال موتورز المتوسعة خارج ديترويت، يوجد حجر الزاوية الجديد لرهان الشركة على مستقبلها الكهربائي بقيمة 900 مليون دولار.
قد لا تبدو الصناديق البيضاء المكونة من 500,000 قدم مربع، والتي تضم مركز تطوير خلايا البطاريات الجديد لدى جنرال موتورز، الكثير. لكن مغلقة بداخلها هي مفتاح خطة جنرال موتورز لخفض تكلفة سياراتها الكهربائية بنسبة تقارب 10%.
في وقت تتراجع فيه بعض شركات السيارات عن EVs، يعتبر مركز تطوير خلايا البطاريات الجديد لدى جنرال موتورز جزءًا من إعادة تشغيل. وذكرت جنرال موتورز لتقنية “تك كرانش” أنه سيسمح لها بإطلاق مجموعة جديدة من البطاريات منخفضة التكلفة إلى السوق قبل عام من المخطط له.
اقرأ أيضاً
لم تكن جنرال موتورز محصنة من الكساد في سوق السيارات الكهربائية في الولايات المتحدة. في العام الماضي، تكبدت الشركة خسارة بقيمة 1.6 مليار دولار حيث أعادت تشكيل قدرتها على إنتاج السيارات الكهربائية، مما أدى إلى تسريح آلاف العمال في هذه العملية. كما أفيد أيضًا أنها أوقفت، إن كان ذلك مؤقتًا، تجديد شاحنات EV الكبيرة وسيارات الدفع الرباعي.
لإعادة استراتيجية سياراتها الكهربائية إلى المسار الصحيح، يعول كيرت كيلتي، نائب رئيس البطاريات والاستدامة في جنرال موتورز، على نجاح الشركة في الكيمياء الجديدة للبطاريات المعروفة باسم LMR. كان كيلتي قد قاد سابقًا تكنولوجيا البطاريات في تسلا، وقد جعلها منتجه المميز في العامين الذين أمضاهم مع الشركة.
“هذا هو بالفعل ما سيكون خبزنا وزبدتنا،” قال كيلتي لتقنية “تك كرانش”. “هذا سيكون خط الإنتاج الرئيسي لدينا.”
إعادة تشغيل البطارية
تتوافق عملية إطلاق جنرال موتورز المتقطعة للسيارات الكهربائية مع صناعة البطاريات الأوسع في الولايات المتحدة، التي تطورت على مدار العقدين الماضيين بشكل متقطع. لم تحقق الشركات الناشئة الأولى ما وعدت به، ومؤخراً، دفع المنافسة الشديدة من الشركات الصينية الشركات المصنعة للسيارات ومصنعي البطاريات إلى إعادة التفكير في الخطط التي وضعتها قبل خمس سنوات.
في جنرال موتورز، أدت هذه الضغوط إلى تقصير عمر أولتيوم، المنصة المحددة للبطاريات التي تدعم سياراتها الكهربائية الحالية. كما هو الحال في معظم الصناعة، كانت الشركة قد راهنت بشكل كبير على كيمياء بطارية مكلفة لكنها قوية تُعرف باسم NMC (نيكل-منغنيز-كوبالت). أدت زيادة تكاليف المواد وهيمنة الصين على المعادن الحرجة الأساسية إلى بقاء أسعار المركبات الكهربائية أعلى مما كان متوقعًا. لن تختفي NMC، ولكن في جنرال موتورز، سيتم تقييدها بمركباتها الفاخرة.
بدلاً من ذلك، تقوم جنرال موتورز بتطوير LMR (غنية بالليثيوم والمنغنيز)، والتي تقول إنها تقريبًا بنفس كثافة الطاقة مثل NMC ولكن بتكلفة تعادل كيميائيات أرخص مثل LFP (فوسفات الحديد والليثيوم) التي تشغل الطرازات منخفضة التكلفة مثل شيفروليه بولت.
عندما قدمت جنرال موتورز LMR العام الماضي، قالت إنه في شاحنة مثل شيفروليه سيلفرادو EV، يجب أن تحافظ الكيمياء الجديدة على معظم مدى المركبة الذي يزيد عن 400 ميل مع تقليص التكاليف بمقدار 6000 دولار على الأقل. بالنسبة لطراز متوسط السعر، سيقرب ذلك من التكلفة من النسخة التي تعمل بالبنزين.
تطوير كيمياء جديدة للبطاريات هو شيء، ولكن تصنيع كميات كبيرة منها هو شيء آخر، لا سيما بالنظر إلى وتيرة تطور صناعة السيارات الكهربائية. ومع الضغط من عمالقة السيارات مثل BYD و Titans البطارية مثل CATL، تقول جنرال موتورز إنها تريد وضع مركبات LMR على الطريق بحلول عام 2028. تحتاج جنرال موتورز إلى مركز تطوير خلايا البطاريات الجديد لتحقيق ذلك إذا كانت ترغب في الالتزام بالموعد النهائي.
تعمل البناية الجديدة كحجر الزاوية لاستراتيجية بطاريات جنرال موتورز. افتتحت الشركة مركز ابتكار خلايا بطاريات والاس ومصنعها الأول للجيغافاوات في عام 2022. ما كان مفقودًا هو طريقة لربط الاختراقات التي نشأت من والاس بأرضيات المصانع في تينيسي وأوهايو.
يسمى مركز تطوير خلايا البطاريات (BCDC) كما يسميه المطلعون، هو نوع من خط تجريبي، لكن أكبر. عندما يكون التشغيل بكامل طاقته، سيكون قادرًا على إنتاج حوالي 2500 خلية يوميًا، أو ما يقرب من نصف جيغافاوات في الساعة سنويًا. ستأخذ البطاريات المطورة في دفعات صغيرة – حوالي 30 إلى 50 يوميًا – من مركز بحث خلايا بطاريات والاس المجاور وتحدد ما إذا كانت جاهزة للإنتاج.
إتقان وصفة البطارية
تفشل العديد من الوصفات للبطاريات الجديدة في تقديم النتائج عند تنفيذها على نطاق تجاري، ولا تمتلك الشركات سنوات لحل العقبات. إذا لم تتمكن كيمياء جديدة من تحقيق 85% من العائد خلال 18 شهرًا على خط الإنتاج، فلن تكون قابلة للاعتبار تجاريًا، وذلك وفقًا لتقرير من شركة ماكنزي.
التحديات مشابهة لاستخدام وصفة مصممة لعائلة من أربعة أشخاص وتكبيرها لتناسب حفل زفاف بحضور 400 مدعو. ليس فقط الإنتاج الكمي للمصنع. البطاريات التي تخرج من مركز البحث هي خلايا صغيرة، ولكن الخلايا في حزمة EV تشبه أكثر لوح تقطيع صغير.
“بمجرد أن تتعلم كيفية إعداد الوصفة في والاس، يتعين عليك أن تعرف كيف تصنع ذلك بكميات كبيرة؟”قال كيلتي. “تتعلم الكثير عندما تنتقل من تلك الخلية الصغيرة إلى الشكل الكبير لأنه لا يتحول بشكل مثالي.”
تهدف BCDC لجعل تلك الخطوة أقل إيلامًا.
تكلفة تجريبية في المنشأة حوالي 200,000 دولار، وهو مبلغ أقل بكثير من المصنع الكامل الحجم لألتيوم. عندما تكون فريق BCDC واثقًا من أنه أتم عملية التصنيع بشكل جيد، يجب أن يكون الانتقال إلى الإنتاج الكامل أسهل، كما قال كيلتي. “المعدات متشابهة تقريبًا في كليهما، لذا يجب ألا تكون هناك صعوبة في النقل.”
تعد BCDC واحدة أو اثنتين من أوامر الحجم أصغر من مصنع بطاريات أولتيوم الذي يبلغ مساحته 2.8 مليون قدم مربع في تينيسي. ينتج مصنع أولتيوم حوالي 300,000 خلية سنويًا، أو 45 جيغافاوات في الساعة. تمتلك BCDC خطوط إنتاج أقل، وتصنع حوالي مئة من عدد الخلايا، وخزانات المزج، حيث يتم خلط مواد البطارية، تحتوي على 40 لترًا بدلاً من 2,000. على الرغم من أنها أصغر، فإن BCDC لا تزال أكبر بكثير من مركز والاس المجاور.
“تهدف BCDC إلى سد الفجوة،” قال مو غاليغوس، رئيس BCDC في جنرال موتورز، لتقنية “تك كرانش”.
التحول إلى نماذج الذكاء الاصطناعي
لتقليل التكاليف أكثر، تعمل جنرال موتورز على محاكاة العديد من العمليات الممكنة باستخدام مجموعة متنوعة من نماذج الذكاء الاصطناعي. استثمرت الشركة بشكل كبير في قوة الحوسبة، وعلى الرغم من أن لا أحد يمكنه تحديد رقم، قيل لي إنها “على مستوى مختبر وطني.”
طورت الشركة نماذج تعتمد على الفيزياء لمحاكاة كيف ستؤثر التغييرات في كيمياء البطارية أو عملية الإنتاج على أداء خلية البطارية.
“في LMR، قمنا بتسجيل أكثر من 150 مليون ساعة وحدة المعالجة المركزية،” قال رادو ثييوني، مدير الكهرباء الافتراضية العالمية ونظام الدفع في جنرال موتورز، لتقنية “تك كرانش”. “معظم برامج المحركات لا تستخدم هذا العدد من الساعات الأساسية.”
يوجد أيضًا توأم رقمي للـ BCDC بالكامل، بما في ذلك لوحات التحكم في المعدات، والأسلاك، وحتى الشفرات في خزانات المزج. قبل أن أدخل BCDC، جعلتني الفريق أضع نظارات الواقع الافتراضي وساروا بي عبر التوأم الرقمي، حيث تمكنت من متابعة خط الإنتاج من البداية حتى النهاية.
مع تطور BCDC، استخدم التوأم الرقمي لمجموعة من المهام. في أحد الحالات، استخدمته الفريق لتحديد ما إذا كانت الخطط تترك مساحة كافية حول المعدات للعمليات الروتينية والصيانة. في حالة أخرى، قاموا بمحاكاة أنظمة التحكم في المعدات للتأكد من أن كل شيء سيتصرف كما هو مقصود.
“هل تعمل المعدات كما يفترض؟ هل تعمل بشكل آمن؟ هل تفعل كل الأشياء التي نعتقد أن نظام التحكم سيقوم بها؟ هذا يقصر وقت التصحيح ووقت التنمية،” قال غاليغوس. بتنزيل كامل، تقول جنرال موتورز إن المحاكاة قد وفرت لها ملايين الدولارات.
تحتاج جنرال موتورز إلى كل السرعة التي يمكن أن تحصل عليها.
بينما تراجعت سوق السيارات الكهربائية في الولايات المتحدة مؤخرًا، نمت بشكل عالمي بنسبة 20% العام الماضي. يشير خيال أسعار النفط المرتفعة إلى جانب تراجع تكلفة البطاريات إلى أن الانتقال بعيدًا عن الوقود الأحفوري سيحدث في النهاية، إن لم يكن قريبًا.
إذا كانت LMR جاهزة في الوقت المناسب، فقد تساعد جنرال موتورز في تقديم سيارات كهربائية تنافسية من حيث التكلفة مع مدى كافٍ لتهدئة الأمريكيين المتوترين. لكن أولاً تحتاج LMR إلى المرور عبر BCDC. يتوقع غاليغوس أن تتدفق الدفعات الأولى من الإنتاج في وقت لاحق من هذا العام.
في العقد المقبل، سيكون تطوير البطاريات مهمًا لشركات صناعة السيارات مثل تطوير المحركات على مدى القرن الماضي. مستقبل جنرال موتورز الكهربائية يعتمد على قدرتها في توجيه كيميائيات جديدة من البحث والتطوير إلى الإنتاج.
يفضل كيلتي القول إن جنرال موتورز تطور “البطارية الصحيحة للتطبيق الصحيح”، ربما echoing شعار قديم للشركة، “سيارة لكل محفظة وغرض.”
قد تكون LMR هي الاختبار الأول لمركز BCDC، ولكن من غير المرجح أن تكون الأخيرة.
عند الشراء من خلال الروابط في مقالاتنا، قد نكسب عمولة صغيرة. هذا لا يؤثر على استقلاليتنا التحريرية.