În spatele arhitecturii impunătoare a complexului tehnologic Warren Tech Center al General Motors, situat în apropiere de Detroit, se ascunde o piatră de temelie esențială pentru viitorul electric al companiei: o investiție de 900 de milioane de dolari. Clădirea cu o suprafață de 500.000 de metri pătrați, un complex de două corpuri de clădire de culoare alb-off, adăpostește noul Centru de Dezvoltare a Celulelor de Baterii al GM. Deși aspectul său poate nu impresionează, în interiorul său se află cheia planului GM de a reduce costul vehiculelor sale electrice cu aproape 10%.
Într-o perioadă în care unele companii auto își reorientează strategiile privind vehiculele electrice, noul centru de dezvoltare reprezintă o relansare pentru GM. Compania a declarat pentru TechCrunch că această investiție îi va permite să lanseze pe piață o nouă gamă de baterii mai ieftine cu un an mai devreme decât era planificat.
GM nu a fost imună la încetinirea pieței vehiculelor electrice din SUA. Anul trecut, producătorul auto a înregistrat o pierdere de 1,6 miliarde de dolari în timp ce își reconfigura capacitatea de producție pentru vehicule electrice, concediind mii de muncători. De asemenea, se pare că a amânat, cel puțin temporar, actualizarea gamei sale de camioane și SUV-uri electrice de mari dimensiuni. Pentru a repune strategia sa pentru vehicule electrice pe drumul cel bun, Kurt Kelty, vicepreședinte pentru baterii și sustenabilitate la GM, mizează succesul companiei pe o nouă chimie a bateriilor cunoscută sub numele de LMR (Litiu-Mangan-Securizat). Kelty, care a condus anterior tehnologia bateriilor la Tesla, a făcut din acest produs semnătura sa în cei doi ani petrecuți la companie.
Relansarea bateriilor
Lansarea ezitantă a vehiculelor electrice de către GM a oglindit tendințele mai largi ale industriei de baterii din SUA, care, în ultimele două decenii, s-a dezvoltat în etape. Startup-urile timpurii nu și-au atins potențialul, iar mai recent, concurența intensă din partea companiilor chineze a determinat producătorii auto și pe cei de baterii să își regândească planurile făcute acum cinci ani. La GM, această presiune a dus la scurtarea ciclului de viață al Ultium, platforma de baterii brevetată care stă la baza vehiculelor electrice actuale. Ca și o mare parte din industrie, producătorul auto a pariat masiv pe o chimie a bateriilor costisitoare, dar puternică, cunoscută sub numele de NMC (Nichel-Mangan-Cobalt). Creșterea costurilor materialelor și dominația Chinei asupra mineralelor critice cheie au menținut prețurile vehiculelor electrice mai ridicate decât se anticipa. NMC nu va dispărea, dar la GM va fi restricționat la vehiculele de lux ale companiei. În locul său, GM a dezvoltat LMR (Litiu-Mangan-Securizat), despre care susține că are o densitate energetică aproape la fel de mare ca NMC, dar la un cost comparabil cu chimii mai ieftine, precum LFP (Litiu-Fosfat de Fier), care alimentează modelele de bază, cum ar fi Chevrolet Bolt. Când GM a introdus LMR anul trecut, a precizat că, pe un camion precum Chevrolet Silverado EV, noua chimie ar trebui să păstreze majoritatea autonomiei de peste 400 de mile a vehiculului, reducând în același timp costurile cu cel puțin 6.000 de dolari. Pentru un model de clasă medie, acest lucru l-ar apropia semnificativ de versiunea pe benzină.
Descoperirea unei noi chimii a bateriilor este un lucru. Producția de gigawați-oră ai acesteia este altul, mai ales în ritmul rapid al industriei vehiculelor electrice. Confruntat cu presiunea din partea giganților auto precum BYD și a titanilor bateriilor precum CATL, GM intenționează să scoată pe piață vehicule cu LMR până în 2028. GM are nevoie ca noul Centru de Dezvoltare a Celulelor de Baterii să livreze dacă vrea să respecte acest termen. Noua clădire servește drept piatră de temelie a strategiei GM pentru baterii. Compania a deschis Centrul de Inovație pentru Celule de Baterii Wallace și prima sa gigafabrică în 2022. Ceea ce lipsea era o modalitate de a conecta inovațiile apărute la Wallace cu liniile de producție din Tennessee și Ohio. BCDC, așa cum îi spun inițiații, este similar cu o linie pilot, dar mai mare. Când va fi complet operațional, va fi capabil să producă aproximativ 2.500 de celule pe zi, sau aproximativ jumătate de gigawatt-oră pe an. Acesta va prelua bateriile dezvoltate în loturi mici – aproximativ 30 până la 50 pe zi – la Centrul de Cercetare pentru Celule de Baterii Wallace, aflat în imediata apropiere, și va determina dacă sunt pregătite pentru producție.
Stăpânirea rețetei bateriilor
Multe rețete pentru baterii noi eșuează când sunt scalate la nivel comercial, iar companiile nu au ani la dispoziție pentru a rezolva problemele. Dacă o nouă chimie nu poate atinge un randament de 85% în 18 luni pe o linie de producție, nu ar trebui considerată viabilă comercial, conform unui raport McKinsey. Provocările sunt similare cu utilizarea unei rețete destinate unei familii de patru persoane și scalarea ei pentru o recepție de nuntă cu 400 de invitați. Nu este vorba doar de volumul producției din fabrică. Bateriile care ies din centrul de cercetare sunt celule mici de tip monedă, dar celulele dintr-un pachet de vehicule electrice arată mai mult ca o mică placă de tăiat. „Odată ce înveți cum să prepari rețeta la Wallace, trebuie să afli cum să o produci în volum mare?” a spus Kelty. „Înveți foarte multe trecând de la celula tip monedă la cea de format mare, deoarece nu se transferă perfect.” BCDC este conceput pentru a face acest pas mai ușor. Un test la facilitate costă aproximativ 200.000 de dolari, mult mai puțin decât la fabrica completă Ultium. Când echipa BCDC va fi convinsă că procesul este perfect, tranziția către producția completă ar trebui să fie mai ușoară, a spus Kelty. „Echipamentele sunt aproape aceleași între ele și, prin urmare, transferul nu ar trebui să fie atât de dificil.” BCDC este cu unul sau două ordine de mărime mai mic decât fabrica de baterii Ultium de 2,8 milioane de metri pătrați din Tennessee. Fabrica Ultium produce aproximativ 300.000 de celule pe an, adică 45 de gigawați-oră. BCDC are mai puține linii de producție, produce aproximativ o sutime din numărul de celule, iar tancurile sale de amestecare, unde sunt combinate materialele pentru baterii, au o capacitate de 40 de litri în loc de 2.000. Deși mai mic, BCDC este totuși cu un ordin de mărime mai mare decât Centrul Wallace din apropiere. „BCDC este conceput pentru a acoperi acest gol”, a declarat Mo Gallegos, șeful BCDC la GM, pentru TechCrunch.
Apel la modelele AI
Pentru a reduce și mai mult costurile, GM a lucrat la simularea cât mai multor procese posibil, folosind o varietate de modele AI. Compania a investit masiv în puterea de calcul, iar deși nimeni nu a oferit o cifră, se pare că este „la scara unui laborator național”. Producătorul auto a dezvoltat modele bazate pe fizică pentru a simula modul în care modificările unei chimii sau ale unui proces de producție vor afecta performanța unei celule de baterie. „Pe LMR, am înregistrat peste 150 de milioane de ore CPU”, a declarat Radu Theyyunni, directorul global pentru electrificare virtuală și propulsie la GM, pentru TechCrunch. „Majoritatea programelor de motoare nu folosesc atât de multe ore de procesare.” Există, de asemenea, un „digital twin” (replică digitală) a întregului BCDC, incluzând panourile de control al echipamentelor, cablurile și chiar paletele din tancurile de amestecare. Înainte ca eu să pășesc în BCDC, echipa m-a echipat cu o cască VR și m-a ghidat prin replica digitală, unde am putut urmări linia de producție de la început până la sfârșit. Pe măsură ce BCDC a prins contur, replica digitală a fost folosită pentru o serie de sarcini. Într-un caz, echipa a folosit-o pentru a determina dacă planurile lăsau suficient spațiu liber în jurul echipamentelor pentru operațiuni și reparații regulate. Într-un altul, au simulat sistemele de control ale echipamentelor pentru a se asigura că totul va funcționa conform intenției. „Echipamentul funcționează așa cum ar trebui? Funcționează în siguranță? Face toate lucrurile pe care credem că acest sistem de control le va face? Acest lucru ne scurtează timpul de depanare și de punere în funcțiune”, a explicat Gallegos. În total, GM susține că simulările i-au economisit milioane de dolari.
GM are nevoie de cât mai multă viteză posibil. În timp ce piața vehiculelor electrice din SUA s-a temperat recent, la nivel global, aceasta a crescut cu 20% anul trecut. Spectrul prețurilor ridicate la petrol, combinat cu scăderea costurilor bateriilor, sugerează că tranziția de la combustibili fosili se va produce inevitabil, dacă nu chiar mai devreme. Dacă LMR va fi gata la timp, ar putea ajuta GM să ofere vehicule electrice competitive ca preț, cu o autonomie suficientă pentru a mulțumi americanii îngrijorați. Dar, mai întâi, LMR trebuie să treacă prin BCDC. Gallegos se așteaptă ca primele loturi să iasă de pe linie mai târziu în acest an. În următorul deceniu, dezvoltarea bateriilor va fi la fel de importantă pentru producătorii auto precum a fost dezvoltarea motoarelor în secolul trecut. Viitorul vehiculelor electrice al GM depinde de capacitatea sa de a duce noi chimii de la cercetare și dezvoltare la producție. Kelty spune adesea că GM dezvoltă „bateria potrivită pentru aplicația potrivită”, ecouând, poate, un vechi slogan al companiei: „o mașină pentru fiecare buzunar și scop”. LMR ar putea fi primul test al BCDC, dar este puțin probabil să fie ultimul.