يختبئ بين المعالم المعمارية لمركز Warren Tech Center المترامي الأطراف التابع لشركة جنرال موتورز خارج ديترويت، وهو حجر الزاوية الجديد لرهان شركة صناعة السيارات البالغ 900 مليون دولار على مستقبلها الكهربائي.
قد لا يبدو هذا الزوج من الصناديق ذات اللون الأبيض الفاتح الذي لا يوصف والذي تبلغ مساحته 500.000 قدم مربع، والذي يضم مركز تطوير خلايا البطارية الجديد التابع لشركة جنرال موتورز، كثيرًا. لكن البقاء في الداخل هو المفتاح لخطة جنرال موتورز لخفض تكلفة سياراتها الكهربائية بنسبة 10٪ تقريبًا.
في الوقت الذي تتراجع فيه بعض شركات السيارات عن السيارات الكهربائية، يعد مركز تطوير خلايا البطارية الجديد التابع لشركة جنرال موتورز جزءًا من عملية إعادة التشغيل. وهي إحدى البطاريات التي قالت جنرال موتورز لـ TechCrunch إنها ستسمح لها بإحضار قائمة جديدة من البطاريات منخفضة التكلفة إلى السوق بشكل أسرع بعام مما هو مخطط له.
لم تكن جنرال موتورز محصنة ضد الضيق في سوق السيارات الكهربائية في الولايات المتحدة. في العام الماضي، حصلت شركة صناعة السيارات على رسوم بقيمة 1.6 مليار دولار أثناء إعادة تشكيل طاقتها الإنتاجية للمركبات الكهربائية، مما أدى إلى تسريح آلاف العمال في هذه العملية. وبحسب ما ورد، فقد قامت أيضًا بتعليق تحديث شاحناتها الكهربائية وسيارات الدفع الرباعي كاملة الحجم، ولو مؤقتًا.
ولإعادة استراتيجية السيارات الكهربائية إلى المسار الصحيح، يعزو كورت كيلتي، نائب رئيس قسم البطارية والاستدامة في جنرال موتورز، نجاح الشركة إلى كيمياء البطاريات الجديدة المعروفة باسم LMR. كيلتي، الذي قاد سابقًا تكنولوجيا البطاريات في شركة تيسلا، جعلها منتجه المميز خلال العامين اللذين قضاهما مع الشركة.
وقال كيلتي لـ TechCrunch: “سيكون هذا حقًا خبزنا وزبدتنا”. “سيكون هذا هو خط إنتاجنا الرئيسي.”
إعادة تشغيل البطارية
يعكس توقف جنرال موتورز عن طرح السيارات الكهربائية صناعة البطاريات الأوسع في الولايات المتحدة، والتي تطورت على مدى العقدين الماضيين بشكل متقطع. ولم تفِ الشركات الناشئة المبكرة بوعدها، وفي الآونة الأخيرة، دفعت المنافسة الشديدة من الشركات الصينية شركات صناعة السيارات وشركات تصنيع البطاريات إلى إعادة التفكير في الخطط التي وضعتها قبل خمس سنوات.
في شركة جنرال موتورز، أدى هذا الضغط إلى تقصير عمر Ultium، منصة البطاريات ذات العلامة التجارية التي تدعم سياراتها الكهربائية الحالية. مثل الكثير من الصناعة، راهنت شركة صناعة السيارات بشكل كبير على كيمياء البطاريات باهظة الثمن ولكنها قوية تُعرف باسم NMC (النيكل والمنغنيز والكوبالت). أدى ارتفاع تكاليف المواد وهيمنة الصين على المعادن المهمة إلى إبقاء أسعار السيارات الكهربائية أعلى من المتوقع. لن تختفي NMC، ولكن في جنرال موتورز، سوف يقتصر الأمر على سيارات جنرال موتورز المتطورة.
وبدلاً من ذلك، قامت جنرال موتورز بتطوير LMR (غني بالليثيوم والمنغنيز)، والذي تقول إنه كثيف الطاقة تقريبًا مثل NMC ولكن بتكلفة مماثلة للكيميائيات الأرخص مثل LFP (فوسفات الليثيوم والحديد) التي تعمل على تشغيل النماذج المنخفضة 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 نطاق السيارة الذي يزيد عن 400 ميل مع خفض التكاليف بما لا يقل عن 6000 دولار. بالنسبة لنموذج متوسط المدى، فإن ذلك من شأنه أن يجعله على مسافة قريبة من نسخة الغاز.
يعد اكتشاف كيمياء البطارية الجديدة أمرًا واحدًا. ويعد تصنيع ما يعادل جيجاوات/ساعة أمرًا آخر، خاصة في ظل الوتيرة التي تتحرك بها صناعة السيارات الكهربائية. في مواجهة الضغوط من عمالقة السيارات مثل BYD وعمالقة البطاريات مثل CATL، تقول جنرال موتورز إنها تريد إطلاق مركبات LMR على الطريق بحلول عام 2028. وتحتاج جنرال موتورز إلى مركز تطوير خلايا البطارية الجديد للتسليم إذا أرادت الوصول إلى هذا الموعد النهائي.
يعتبر المبنى الجديد بمثابة حجر الأساس لاستراتيجية بطاريات جنرال موتورز. افتتحت الشركة مركز والاس لابتكار خلايا البطاريات وأول مصنع ضخم لها في عام 2022. وما كان مفقودًا هو وسيلة لربط الإنجازات التي ظهرت من والاس بأرضيات المصانع في تينيسي وأوهايو.
إن مركز BCDC، كما يطلق عليه المطلعون على المنشأة، يشبه الخط التجريبي، ولكنه أكبر. وعند تشغيله بكامل طاقته، سيكون قادرًا على إنتاج حوالي 2500 خلية يوميًا، أو حوالي نصف جيجاوات/ساعة سنويًا. سوف يستغرق الأمر تطوير البطاريات على دفعات صغيرة – حوالي 30 إلى 50 يوميًا – في مركز والاس لأبحاث خلايا البطاريات المجاور وتحديد ما إذا كانت جاهزة للإنتاج.
إتقان وصفة البطارية
تفشل العديد من الوصفات الخاصة بالبطاريات الجديدة في تحقيق النجاح عندما يتم إنتاجها على نطاق تجاري، ولا تملك الشركات سنوات لحل مكامن الخلل. إذا لم تتمكن الكيمياء الجديدة من تحقيق عائد يصل إلى 85% خلال 18 شهرًا على خط الإنتاج، فلا ينبغي اعتبارها قابلة للتطبيق تجاريًا، وفقًا لتقرير ماكينزي.
تشبه التحديات استخدام وصفة مخصصة لعائلة مكونة من أربعة أفراد وتوسيع نطاقها إلى حفل زفاف يضم 400 ضيف. لا يقتصر الأمر على الإنتاجية الهائلة للمصنع أيضًا. البطاريات التي تخرج من مركز الأبحاث هي عبارة عن خلايا صغيرة تعمل بقطع النقود المعدنية، لكن الخلايا الموجودة في حزمة المركبات الكهربائية تبدو أشبه بلوحة تقطيع صغيرة.
“بمجرد أن تتعلم كيفية إعداد الوصفة في والاس، عليك أن تكتشف، حسنًا، كيف يمكنك إعداد هذه الوصفة بكميات كبيرة؟” قال كيلتي. “إنك تتعلم الكثير حقًا بالانتقال من تلك الخلية المعدنية إلى الشكل الكبير لأنها لا تنتقل بشكل مثالي.”
تهدف BCDC إلى جعل هذه الخطوة أقل إيلامًا.
تبلغ تكلفة الاختبار في المنشأة حوالي 200 ألف دولار، وهو أقل بكثير من تكلفة مصنع Ultium بالحجم الكامل. وقال كيلتي إنه عندما يكون فريق BCDC واثقًا من نجاح العملية، فإن الانتقال إلى الإنتاج الكامل يجب أن يكون أسهل. “المعدات هي نفسها تقريبًا بينهما، ولذا لا ينبغي أن يكون تسليمها بهذه الصعوبة.”
إن BCDC أصغر بمقدار واحد أو اثنين من حيث الحجم من مصنع بطاريات Ultium الذي تبلغ مساحته 2.8 مليون قدم مربع في ولاية تينيسي. وينتج مصنع Ultium حوالي 300 ألف خلية سنويًا، أو ما يعادل 45 جيجاوات/ساعة. يحتوي مركز BCDC على عدد أقل من خطوط الإنتاج، ويصنع حوالي جزء من مائة من عدد الخلايا، كما أن خزانات الخلط الخاصة به، حيث يتم خلط مواد البطارية، تحتوي على 40 لترًا بدلاً من 2000 لتر. على الرغم من أن مركز BCDC أصغر حجمًا، إلا أنه لا يزال أكبر حجمًا من مركز والاس المجاور.
وقال مو جاليجوس، رئيس BCDC في جنرال موتورز، لموقع TechCrunch: “يهدف BCDC إلى سد الفجوة”.
أنتقل إلى نماذج الذكاء الاصطناعي
ولخفض التكاليف بشكل أكبر، تعمل جنرال موتورز على محاكاة أكبر عدد ممكن من العمليات باستخدام مجموعة متنوعة من نماذج الذكاء الاصطناعي. لقد استثمرت الشركة بكثافة في الطاقة الحاسوبية، وبينما لم يضع أحد رقمًا لها، قيل لي إنها “على نطاق المختبر الوطني”.
قامت شركة صناعة السيارات بتطوير نماذج قائمة على الفيزياء لمحاكاة كيفية تأثير التغييرات في الكيمياء أو عملية الإنتاج على أداء خلية البطارية.
قال Radu Theyyunni، مدير الكهرباء الافتراضية العالمية ومجموعة نقل الحركة في GM، لـ TechCrunch: “في LMR، سجلنا أكثر من 150 مليون ساعة عمل لوحدة المعالجة المركزية”. “معظم برامج المحركات لا تستخدم هذا العدد الكبير من الساعات الأساسية.”
يوجد أيضًا توأم رقمي لـ BCDC بالكامل، بما في ذلك لوحات التحكم في المعدات، والأسلاك، وحتى الشفرات الموجودة في خزانات الخلط. قبل أن تطأ قدماي مركز BCDC، جعلني الفريق أرتدي سماعة رأس للواقع الافتراضي ورافقني عبر التوأم الرقمي، حيث تمكنت من متابعة خط الإنتاج من البداية إلى النهاية.
ومع تشكيل BCDC، تم استخدام التوأم الرقمي لمجموعة من المهام. وفي إحدى الحالات، استخدمه الفريق لتحديد ما إذا كانت الخطط قد تركت مساحة كافية حول المعدات اللازمة للعمليات والإصلاحات المنتظمة. وفي تجربة أخرى، قاموا بمحاكاة أنظمة التحكم في المعدات للتأكد من أن كل شيء سيعمل على النحو المنشود.
وقال جاليجوس: “هل تعمل المعدات بالطريقة المفترضة؟ هل تعمل بأمان؟ هل تقوم بكل الأشياء التي نعتقد أن نظام التحكم هذا سيفعلها؟ وهذا يقلل من وقت تصحيح الأخطاء وزيادة الوقت”. وإجمالاً، تقول جنرال موتورز إن عمليات المحاكاة وفرت لها ملايين الدولارات.
تحتاج جنرال موتورز إلى كل السرعة التي يمكنها الحصول عليها.
وبينما تراجعت سوق السيارات الكهربائية في الولايات المتحدة مؤخرًا، فقد نمت عالميًا بنسبة 20٪ العام الماضي. ويشير شبح ارتفاع أسعار النفط الذي يلوح في الأفق، إلى جانب انخفاض تكاليف البطاريات، إلى أن التحول بعيداً عن الوقود الأحفوري سيحدث في نهاية المطاف، إن لم يكن عاجلاً.
إذا كان LMR جاهزًا في الوقت المناسب، فقد يساعد ذلك جنرال موتورز في تقديم سيارات كهربائية تنافسية من حيث التكلفة مع نطاق كافٍ لتهدئة الأمريكيين القلقين. لكن أولًا يحتاج LMR إلى المرور عبر BCDC. ويتوقع جاليجوس أن يتم طرح الدفعات الأولى من الخط في وقت لاحق من هذا العام.
في العقد القادم، سيكون تطوير البطاريات مهمًا بالنسبة لشركات صناعة السيارات مثلما كان تطوير المحرك خلال القرن الماضي. يتوقف مستقبل السيارات الكهربائية من جنرال موتورز على قدرتها على رعاية كيمياء جديدة بدءًا من البحث والتطوير ووصولاً إلى الإنتاج.
إن كيلتي مغرم بالقول إن جنرال موتورز تعمل على تطوير “البطارية المناسبة للتطبيق الصحيح”، وربما يردد شعار الشركة القديم: “سيارة تناسب كل الأغراض والأغراض”.
قد يكون LMR هو الاختبار الأول لـ BCDC، لكن من غير المرجح أن يكون الأخير.
عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد نكسب عمولة صغيرة. هذا لا يؤثر على استقلالنا التحريري.
