Электрическое будущее GM зависит от новой батареи — и от этого здания.

Среди архитектурных достопримечательностей обширного технологического центра Уоррена, принадлежащего General Motors и расположенного недалеко от Детройта, скрывается новый краеугольный камень ставки автопроизводителя в размере 900 миллионов долларов на его электрическое будущее.

Эти ничем не примечательные две светло-бежевые коробки площадью 500 000 квадратных футов, в которых размещается новый Центр разработки аккумуляторных элементов GM, могут показаться невзрачными. Но внутри них скрывается ключ к плану GM по снижению стоимости своих электромобилей почти на 10%.

В то время как некоторые автомобильные компании сокращают производство электромобилей, новый Центр разработки аккумуляторных элементов GM является частью перезапуска. И, как заявили в GM изданию TechCrunch, это позволит вывести на рынок новые, более дешевые батареи на год раньше запланированного срока.

Компания GM не избежала негативного влияния кризиса на американском рынке электромобилей. В прошлом году автопроизводитель понес убытки в размере 1,6 миллиарда долларов в связи с перенастройкой производственных мощностей по выпуску электромобилей, в результате чего были уволены тысячи сотрудников. Также сообщается, что компания временно приостановила обновление своих полноразмерных электромобилей — грузовиков и внедорожников.

Чтобы вернуть стратегию развития электромобилей в нужное русло, Курт Келти, вице-президент GM по аккумуляторным батареям и устойчивому развитию, связывает успех компании с новой химической формулой батарей, известной как LMR. Келти, ранее возглавлявший разработку аккумуляторных технологий в Tesla, сделал этот продукт своей визитной карточкой за два года работы в компании.

«Это действительно станет нашим основным источником дохода», — сказал Келти изданию TechCrunch. «Это будет наша главная линейка продукции».

перезагрузка батареи

Нестабильный запуск электромобилей компанией GM отражает общую ситуацию в аккумуляторной отрасли США, которая за последние пару десятилетий развивалась с перебоями. Первые стартапы не оправдали ожиданий, а в последнее время жесткая конкуренция со стороны китайских компаний заставила автопроизводителей и производителей аккумуляторов пересмотреть планы, разработанные пять лет назад.

В GM это давление привело к сокращению срока службы Ultium, фирменной аккумуляторной платформы, лежащей в основе современных электромобилей компании. Как и многие другие в отрасли, автопроизводитель сделал большую ставку на дорогостоящую, но мощную аккумуляторную химию, известную как NMC (никель-марганец-кобальт). Рост цен на материалы и доминирование Китая в ключевых критически важных минералах привели к тому, что цены на электромобили оказались выше, чем ожидалось. NMC не исчезнет, но в GM она будет использоваться только в автомобилях премиум-класса.

Вместо этого GM разрабатывает LMR (литий-марганцево-обогащенный), который, по утверждению компании, обладает почти такой же плотностью энергии, как NMC, но при этом стоит сопоставимо с более дешевыми химическими составами, такими как LFP (литий-железо-фосфат), которые используются в бюджетных моделях, например, Chevrolet Bolt.

Когда GM представила LMR в прошлом году, компания заявила, что в таком грузовике, как Chevrolet Silverado EV, новая технология должна сохранить большую часть запаса хода автомобиля, превышающего 400 миль, при одновременном снижении затрат как минимум на 6000 долларов. Для модели среднего класса это приблизит её к показателям бензиновой версии.

Открытие нового химического состава батарей — это одно. Производство гигаватт-часов такого материала — совсем другое, особенно учитывая темпы развития индустрии электромобилей. Под давлением таких автомобильных гигантов, как BYD, и гигантов аккумуляторной промышленности, как CATL, GM заявляет о своем желании вывести автомобили с литий-металлическими батареями на дороги к 2028 году. Для достижения этой цели GM необходимо, чтобы новый Центр разработки аккумуляторных элементов оправдал ожидания.

Новое здание служит краеугольным камнем стратегии GM в области аккумуляторных батарей. Компания открыла свой Инновационный центр по разработке аккумуляторных элементов имени Уоллеса и свою первую гигафабрику в 2022 году. Не хватало лишь способа связать прорывные разработки, полученные в Уоллесе, с производственными площадками в Теннесси и Огайо.

BCDC, как называют это предприятие специалисты, представляет собой нечто вроде опытной линии, но большего размера. После ввода в полную эксплуатацию она сможет производить около 2500 элементов в день, или примерно полгигаватт-часа в год. На ней будут брать батареи, разработанные небольшими партиями — примерно по 30-50 штук в день — в расположенном по соседству Научно-исследовательском центре батарейных элементов имени Уоллеса, и определять, готовы ли они к серийному производству.

Освоение рецепта батареи

Многие рецептуры новых батарей оказываются неэффективными при запуске в коммерческом масштабе, и у компаний нет лет на устранение недостатков. Согласно отчету McKinsey, если новая химическая формула не может достичь 85% выхода годных изделий в течение 18 месяцев на производственной линии, ее не следует считать коммерчески жизнеспособной.

Задачи схожи с теми, которые возникают, когда рецепт, предназначенный для семьи из четырех человек, масштабируется до свадебного банкета на 400 гостей. Дело не только в огромной производительности завода. Батареи, выпускаемые исследовательским центром, представляют собой небольшие дисковые элементы, но элементы в аккумуляторном блоке для электромобиля больше похожи на маленькую разделочную доску.

«Как только вы освоите рецепт, описанный в книге Уоллеса, вам нужно будет понять, как производить это в больших объемах?» — сказал Келти. «Переходя от использования монетного лотка к большому формату, вы многому научитесь, потому что результат не всегда получается идеальным».

Цель BCDC — сделать этот шаг менее болезненным.

Пробный запуск на предприятии обходится примерно в 200 000 долларов, что значительно меньше, чем на полномасштабном заводе Ultium. Когда команда BCDC будет уверена, что отладила процесс, переход к полномасштабному производству должен пройти легче, сказал Келти. «Оборудование практически одинаковое, поэтому переход не должен быть таким сложным».

Завод BCDC на один-два порядка меньше, чем расположенный по соседству завод по производству батарей Ultium площадью 2,8 миллиона квадратных футов в Теннесси. Завод Ultium производит около 300 000 элементов в год, или 45 гигаватт-часов. У BCDC меньше производственных линий, он производит примерно в сто раз меньше элементов, а его смесительные резервуары, где смешиваются материалы для батарей, вмещают 40 литров вместо 2000. Несмотря на меньшие размеры, BCDC все же на порядок больше, чем расположенный по соседству Центр Уоллеса.

«Цель BCDC — заполнить этот пробел», — заявил Мо Гальегос, руководитель BCDC в GM, в интервью TechCrunch.

Переходим к моделям искусственного интеллекта.

Чтобы еще больше сократить расходы, GM работает над моделированием как можно большего количества процессов с использованием различных моделей искусственного интеллекта. Компания вложила значительные средства в вычислительные мощности, и хотя никто не называет конкретных цифр, мне сказали, что они «соответствуют масштабам национальной лаборатории».

Автопроизводитель разработал физические модели для моделирования того, как изменения в химическом составе или производственном процессе повлияют на характеристики аккумуляторной батареи.

«В рамках проекта LMR мы зафиксировали более 150 миллионов процессорных часов», — сообщил TechCrunch Раду Тейюнни, директор по глобальной виртуальной электрификации и силовым агрегатам GM. «Большинство программ по разработке двигателей не используют столько ядерных часов».

Существует также цифровая копия всего BCDC, включая панели управления оборудованием, проводку и даже лопасти в смесительных резервуарах. Прежде чем я вошел в BCDC, команда предложила мне надеть VR-гарнитуру и провела меня по цифровой копии, где я смог проследить производственную линию от начала до конца.

По мере формирования BCDC цифровой двойник использовался для решения целого ряда задач. В одном случае команда использовала его для определения того, достаточно ли свободного пространства вокруг оборудования для обычной эксплуатации и ремонта. В другом случае они имитировали системы управления оборудованием, чтобы убедиться, что все будет работать должным образом.

«Работает ли оборудование так, как должно? Работает ли оно безопасно? Выполняет ли оно все те функции, которые, как мы предполагаем, должна выполнять эта система управления? Это сокращает время отладки и наращивания мощности», — сказал Гальегос. В целом, по словам GM, моделирование позволило сэкономить миллионы долларов.

GM нужна вся возможная скорость.

Хотя рынок электромобилей в США в последнее время несколько замедлился, в глобальном масштабе он вырос на 20% в прошлом году. Надвигающаяся угроза высоких цен на нефть в сочетании со снижением стоимости батарей предполагает, что переход от ископаемого топлива произойдет рано или поздно, если не раньше.

Если LMR будет готов вовремя, это может помочь GM предложить конкурентоспособные по цене электромобили с достаточным запасом хода, чтобы успокоить обеспокоенных американцев. Но сначала LMR должен пройти через BCDC (Центр разработки и производства электромобилей). Гальегос ожидает, что первые партии сойдут с конвейера позже в этом году.

В ближайшее десятилетие разработка аккумуляторов будет для автопроизводителей столь же важна, как и разработка двигателей в прошлом столетии. Будущее электромобилей GM зависит от ее способности продвигать новые химические составы от исследований и разработок до производства.

Келти любит говорить, что GM разрабатывает «правильную батарею для правильного применения», возможно, повторяя старый слоган компании: «Автомобиль на любой кошелек и для любых целей».

LMR может стать первым испытанием для BCDC, но вряд ли последним.

Источник: techcrunch.com