Yeni Batarya ve Yeni Bina: GM’nin Elektrikli Geleceği Nereye Gidiyor?

Detroit’in dışında bulunan General Motors’un geniş Warren Teknoloji Merkezi’nin mimari simgelerinin arasında, otomobil üreticisinin elektrikli geleceğine yaptığı 900 milyon dolarlık yatırımı destekleyecek yeni bir merkez açıldı.

Birbirine bitişik, sıradan görünümdeki 500,000 metrekarelik iki beyaz kutu, GM’nin yeni Pil Hücresi Geliştirme Merkezi’ni barındırıyor. Görünüş olarak önemsiz olsa da, içinde GM’nin elektrikli araçlarının maliyetini %10 kadar azaltma planının anahtarı bulunuyor.

Bazı otomobil şirketleri elektrikli araç üretiminden geri çekilirken, GM’nin yeni Pil Hücresi Geliştirme Merkezi bir yenilenme sürecinin parçası. GM, TechCrunch’a bir dizi daha uygun fiyatlı bataryayı planlanandan bir yıl daha erken piyasaya sunacağını açıkladı.

GM, ABD elektrikli araç pazarındaki durgunluktan etkilenmedi. Geçen yıl, otomobil üreticisi, elektrikli araç üretim kapasitesini yeniden yapılandırırken 1.6 milyar dolarlık bir kayıp yaşadı ve binlerce işçi çıkardı. Ayrıca, tamamen elektrikli araç kamyonetlerinin ve SUV’larının güncellenmesini geçici olarak duraklatmış durumda.

EV stratejisini yeniden rayına oturtmak için GM’nin pil ve sürdürülebilirlikten sorumlu başkan yardımcısı Kurt Kelty, yeni bir pil kimyası olan LMR’ye güveniyor. Daha önce Tesla’daki pil teknolojilerinden sorumlu olan Kelty, şirketin yeni tesisinde iki yıl boyunca bu ürün üzerinde çalıştı.

“Bu gerçekten bizim ana işimiz olacak,” diyor Kelty. “Bu, ana ürün hattımız olacak.”

Pil Yenilemesi

GM’nin elektrikli araçlarının yavaş ilerleyişi, son birkaç on yılda ABD’deki batarya endüstrisinin genel durumu ile paralellik gösteriyor. Erken dönem girişimleri, vaat ettikleri sonucu veremedi ve son zamanlarda Çinli şirketlerden gelen yoğun rekabet, otomobil üreticilerini ve batarya üreticilerini beş yıl önce kabul ettikleri planlarını yeniden gözden geçirmeye zorladı.

Otomobil üreticisi, mevcut elektrikli araçlarının temelini oluşturan Ultium adlı batarya platformunun ömrünü kısalttı. Endüstrinin çoğunda olduğu gibi, GM yüksek maliyetli ancak güçlü bir batarya kimyası olan NMC’ye (nikel-mangan-esas) büyük bir yatırım yapmıştı. Yükselen hammadde maliyetleri ve Çin’in kritik minerallerdeki hakimiyeti, elektrikli araç fiyatlarını beklenenden daha yüksek seviyede tutmaya devam ediyor. NMC yok olmayacak ancak GM’de bu teknoloji yalnızca üst düzey araçlarla sınırlı kalacak.

Yerine, GM, LMR (lityum-mangan-zengin) üzerine çalışıyor ve bu yeni kimyanın NMC kadar enerji yoğun olduğunu ancak daha ucuz kimyalarla, örneğin Chevrolet Bolt gibi daha düşük model araçlara enerji veren LFP (lityum-demir-fosfat) ile kıyaslanabilir fiyatlarda olduğunu iddia ediyor.

Geçen yıl GM, LMR’yi tanıttığında, Chevrolet Silverado EV gibi bir kamyonette bu yeni kimyanın, aracın 400 milin üzerindeki menzilini koruyacağını ve maliyetleri en az 6,000 dolar azaltacağını belirtti. Bu, orta seviye bir model için, benzinli versiyonuna yakın bir fiyata ulaşmasını sağlayabilir.

Yeni bir batarya kimyası keşfetmek bir şey, ancak bunu gigawatt-saatlerce üretmek oldukça farklıdır, özellikle elektrikli araç endüstrisi bu hızda ilerlerken. BYD gibi otomotiv devleri ve CATL gibi batarya titanlarından gelen baskı altında GM, LMR araçlarını 2028 yılına kadar yola çıkarmak istiyor. Bu sürecin yürütülmesi için yeni Pil Hücresi Geliştirme Merkezi’ne ihtiyaçları var.

Bu yeni bina, GM’nin batarya stratejisinin anahtarı olarak hizmet ediyor. Şirket, 2022’de Wallace Pil Hücresi İnovasyon Merkezi’ni ve ilk gigafactory’sini açtı. Ancak, buralardan elde edilen yeniliklerin Tennessee ve Ohio’daki fabrika zeminlerine nasıl bağlanacağı eksikti.

İçeride, BCDC olarak adlandırılan bu tesis, bir tür pilot hat gibi ama daha büyük. Tamamı çalıştığında, günde yaklaşık 2,500 hücre üretecek veya yılda yarım gigawatt-saat kapasiteli olacak. Yanındaki Wallace Pil Hücresi Araştırma Merkezi’nde günlük 30-50 adet küçük partiler halinde geliştirilen bataryaları alacak ve bunların üretime hazır olup olmadığını belirleyecek.

Batarya Tarifesinin Ustası Olmak

Yeni batarya tarifelerinin birçoğu, ticari ölçeğe ulaştıklarında beklenen sonuçları veremiyor ve şirketlerin bu sorunların üstesinden gelecek yıllara ihtiyacı yok. Eğer yeni bir kimya, üretim hattında 18 ay içinde %85 verimlilik sağlayamazsa, ticari olarak uygulanabilir olduğu düşünülmüyor, bir McKinsey raporuna göre.

Sorunlar, dört kişilik bir aileye uygun bir tarifeyi alıp, 400 misafiri ağırlayacağınız bir düğün resepsiyonuna uyarlamak gibi. Fabrikanın yalnızca yüksek üretim kapasitesine ihtiyaç duymadığı. Araştırma merkezinden çıkan bataryalar küçük bozuk paralar gibi, ancak bir elektrikli araç bataryasındaki hücreler daha küçük bir kesim tahtasına benziyor.

“Wallace’te tarife nasıl hazırlanacağını öğrendikten sonra, bunu yüksek hacimde nasıl yapacağınızı da öğrenmek zorundasınız,” diyor Kelty. “Küçük hücrelerden büyük formata geçmek pek de kusursuz bir şekilde geçiş sağlamıyor.”

BCDC, bu adımı daha az acı verici hale getirmek için tasarlandı.

Tesisdeki bir test çalışmasının maliyeti yaklaşık 200,000 dolar ve bu, tam boyutlu Ultium tesisinden çok daha az. BCDC ekibi, sürecin doğru şekilde işlediğinden emin olduğunda, tam üretime geçişin daha kolay olacağını belirtiyor Kelty. “Ekipmanın neredeyse hepsi birbirine benziyor, bu yüzden geçiş o kadar zor olmamalı.”

BCDC, Tennessee’deki 2.8 milyon metrekarelik Ultium batarya fabrikasına göre bir iki büyüklük sırasından daha küçüktür. Ultium fabrikası yılda yaklaşık 300,000 hücre üretiyor ve 45 gigawatt-saat kapasiteli. BCDC daha az üretim hattına sahip, yaklaşık 100 kat daha küçük hücre üretimi yapıyor ve karıştırma tankları, batarya malzemelerinin harmanlandığı yerler, 40 litre yerine 2,000 litre kapasiteli.

“BCDC, bu boşluğu doldurmak için tasarlandı,” diyor BCDC yöneticisi Mo Gallegos.

Yapay Zeka Modellerine Yönelmek

Maliyetleri daha da düşürmek için GM, mümkün olduğunca fazla süreci simüle etmek amacıyla çeşitli yapay zeka modelleri üzerinde çalışıyor. Şirket, hesaplama gücüne büyük yatırımlar yaptı, ve bunun için bir rakam vermek zor olsa da, bunun “ulusal laboratuvar ölçeğinde” olduğu bilgisini aldık.

Otomobil üreticisi, bir kimya veya üretim sürecindeki değişikliklerin bir pil hücresinin performansını nasıl etkileyeceğini simüle etmek için fizik tabanlı modeller geliştirdi.

“LMR üzerinde 150 milyon CPU saati kaydettik,” diyor GM’nin global sanal elektrifikasyon ve güç aktarma sistemleri direktörü Radu Theyyunni. “Çoğu motor programı bu kadar saat kullanmıyor.”

Ayrıca, BCDC’nin tümünü kapsayan bir dijital ikiz var, ekipman kontrol panellerini, kabloları ve hatta karıştırma tanklarındaki bıçakları içeriyor. BCDC’ye adım atmadan önce, ekip bana bir sanal gerçeklik gözlüğü taktırdı ve dijital ikiz boyunca beni gezdirdi. Üretim hattını baştan sona takip edebildim.

BCDC şekillendikçe, dijital ikiz çeşitli görevler için kullanıldı. Bir durumda, ekip, ekipmanın düzeninin normal operasyonlar ve onarımlar için yeterli boşluk bırakıp bırakmadığını belirlemek için onu kullandı. Diğer bir durumda ise, ekipmanın kontrol sistemlerini simüle ederek her şeyin beklendiği gibi çalışacağını sağlamak için kullanıldı.

“Ekipman düzgün çalışıyor mu? Güvenli mi çalışıyor? Kontrol sisteminin yapmasını düşündüğümüz tüm işlemleri gerçekleştiriyor mu? Tüm bunlar hata ayıklama ve üretime geçiş süremizi kısaltıyor,” diyor Gallegos. GM, tüm simülasyonların kendisine milyonlarca dolar tasarruf sağladığını belirtiyor.

GM, hızın ne kadar önemli olduğunu biliyor.

ABD’deki elektrikli araç pazarı son zamanlarda duraklasa da, global ölçekte geçen yıl %20 büyüdü. Yüksek petrol fiyatları ve düşen batarya maliyetleri, fosil yakıtlardan uzaklaşmanın nihayetinde gerçekleşeceğini gösteriyor.

Eğer LMR zamanında hazır olursa, GM, endişeli Amerikalılar için yeterli menzil ile maliyet açısından rekabetçi elektrikli araçlar sunabilir. Ancak LMR’nin BCDC’yi geçmesi gerekiyor. Gallegos, ilk partilerin bu yıl sonunda üretime geçmesini bekliyor.

Gelecek on yılda, batarya geliştirme, otomobil üreticileri için son yüzyılda motor geliştirmeye eşdeğer derecede önemli olacak. GM’nin elektrikli araç geleceği, yeni kimyaları Ar-Ge aşamasından üretime geçirebilme yeteneğine bağlı olacak.

Kelty, GM’nin “doğru uygulama için doğru bataryayı” geliştirdiğini sık sık dile getiriyor. Bu, eski bir şirket sloganını andırıyor: “Her bütçeye ve amaca uygun bir araç.”

LMR, BCDC’nin ilk testi olabilir ancak muhtemelen son olmayacak.