Rekli so mi, naj pridem pogledat, kako v neki čisto novi stavbi v lekarniškem okolju razvijajo baterije. Ko sem prišel, se je izkazalo, da sta me v 200 milijonov evrov vredno ustanovo povabila sam globalni šef BMW-ja Oliver Zipse in predsednik bavarske vlade ter verjetni nemški kancler Markus Söder.
BMW je namreč pred kratkim odprl vrata svojega povsem novega centra za raziskavo in razvoj baterijskih celic, ki leži nedaleč stran od slovite BMW stolpnice v Münchnu.
Glede na pomen, ki ga bodo imela v prihodnosti električna oziroma elektrificirana vozila, pri premijskem proizvajalcu trdijo, da bo center osrednja točka v razvoju vsega, kar bodo v naslednjih desetletjih postavili na ceste, naj si bo čista električna vozila ali priključne hibride.
"Tehnologija baterijskih celic je ključna za uspeh naših električnih avtov, saj sta od nje odvisna tako zmogljivost kot tudi strošek izdelave avtov," je povabljenim visokim gostom in izbranim novinarjem dejal Oliver Zipse, ki je na čelo BMW stopil pred komaj nekaj meseci in s tem prevzel vodenje drugega največjega premium velikana na svetu (za Mercedesom) ravno v času, ko avtomobilska panoga doživlja najbolj tektonske premike.
"Leta 2013, ko smo predstavili našega i3, nismo začeli le proizvajati električnih avtov, temveč jih tudi raziskovati. V nasprotju z drugimi proizvajalci, ki zaradi prehoda na električno mobilnost odpuščajo delavce, jih mi dodatno zaposlujemo," je še pojasnil Zipse.
"Kupec potrebuje baterijo, ki bo delala vsaj osem let, ki bo kolikor je mogoče lahka, ki ne bo zagorela in ne bo zanj ter ostale potnike pomenila nobene nevarnosti. Naši konkurenti pa imajo marsikdaj povsem drugačen pristop, baterije, ki izgubljajo moč že po enem letu, ki so lahko nevarne in ki se starajo na nerazumno hiter način."
Oliver Zipse, predsednik upravnega odbora BMW
Prav novoodprti center, ki se razprostira na osem tisoč kvadratnih metrih, bo eno od torišč BMW prihodnosti in nasploh nemškega tehničnega razvoja. Kako pomembna je pridobitev ne le za avtomobilsko znamko, temveč zaradi predvidenega sodelovanja tudi za bavarsko in nasploh nemško industrijo, razvojne inštitute in univerzitetne programe, je potrdila prisotnost bavarskega premierja in šefa vladajoče stranke CSU Markusa Söderja, ki se ga je v zadnjih tednih večkrat omenjalo kot naslednika zvezne kanclerke Angele Merkel.
"Potem ko je bila Nemčija dolgo ujeta v oklep dieselgata, s tem centrom vidimo, da je storila panoga korak naprej, avtomobilnost prihodnosti pa se kaže v povsem drugi luči," je dejal Söder in ni pozabil omeniti, da je nedavna napoved Tesle po gradnji tovarne v Berlinu poleg BMW centra še en dokaz o Nemčiji kot avtomobilski velesili naslednje dobe.
BMW se z raziskavo baterijskih celic sam in v sodelovanju s partnerji načrtno ukvarja že od leta 2007, resneje pa od leta 2012. Eden prvih rezultatov teh raziskav je bil model i3 leta 2013, ki so mu nato že večkrat posodobili zmogljivosti baterije in nasploh pogona.
Danes na podlagi spremljanja rabljenih i3 z zadovoljstvom ugotavljajo, da so se vse njihove bistvene napovedi glede delovanja baterij na dolgi rok praktično v celoti uresničile oziroma so današnje rabljene baterije glede ohranjanja kapacitete še boljše od predvidevanj.
Kaj je torej v novem centru tako posebnega in zakaj BMW trdi, da se izdelave električnih avtov in priključnih hibridov na takšen način ne loteva noben drug proizvajalec na svetu, tudi Tesla s svojo "gigatovarno" ne?
Center je oziroma bo nosilec BMW strategije, da bi bilo delovanje njegovih EV in PHEV avtov čim manj odvisno od zunanjih partnerjev. Poenostavljeno povedano BMW stavi na to, da mora tako elektromotorje kot baterije za pogon razvijati sam. Le tako si namreč po njihovi razlagi lahko zagotovijo maksimalno kompatibilnost baterij oziroma sploh celotnega pogona s svojimi avti, dosežejo predviden rok trajanja baterij, imajo nadzor nad strategijo zmanjševanja izpustov med proizvodnjo, zagotavljajo varnost pred samovžigi baterij, pa seveda v končni fazi tudi znižajo stroške proizvodnje.
Trenutno je v uporabi in serijski proizvodnji četrta generacija baterij, ki so jo pri BMW začeli uporabljati leta 2018. Še leta 2015 so uporabljali drugo generacijo, za leto 2020 pa napovedujejo že peto generacijo. Razvoj pri zmogljivosti baterij je v veliki meri plod raziskav in razvoja materialov, pravijo pri BMW.
Kaj sem videl v strogo varovanem futurističnem centru
Z nalepkami prek kamer mobilnega telefona in pod budnim stalnim nadzorom mrkih spremljevalcev, ki so nam sledili kot sence, smo si smeli ogledati majhen del izmed številnih laboratorijev in soban za proizvodnjo.
V centru množica 200 v povprečju zelo mladih strokovnjakov ob pomoči najnovejših in naprednih orodij preučuje materiale, ki sestavljajo štiri najpomembnejše dele vsake baterijske celice: anodo, katodo, elektrolit in separator.
Raziskujejo in primerjajo obnašanje različnih materialov ter iščejo meje, pri katerih bi lahko celica zagotavljala kar najvišjo energijsko gostoto ob porabi najmanjše količine materiala, ob tem pa seveda prenesla vse klasične in neklasične obremenitve, vključno s hitrim polnjenjem in praznjenjem.
"Baterija je morda najpomembnejši del avtova, saj zelo vpliva na počutje voznikov, pa tudi na same proizvodne procese," je v pogovoru z nami razloge za tako osredotočenost na vir energije e-vozil pojasnil Peter Zisch, vodja nabave in dobaviteljske mreže pri BMW.
Po njegovem mnenju je BMW danes pri razvoju baterijskih celic povsem poravnan z ostalimi najbolj naprednimi proizvajalci baterij na svetu. "Morda se oni znajo bolj hvaliti, ampak mi smo ves ta čas delali in imamo tudi veliko za pokazati, kar nam na relevantnih strokovnih srečanjih in konferencah priznavajo tudi drugi."
"Pri celicah je potrebno vedeti, da je vse skupaj kot torta. Ni vseeno, kako zmešaš sestavine. V našem centru delamo na razvoju in načinu vpeljevanja različnih sestavin v eno celico in nato v vozilo. Hkrati pa lahko vse evalviramo in vračamo naše nove ideje neposredno v proizvodnjo. Naši tekmeci še ne delajo na takšen način."
Peter Zisch, BMW
Osem korakov izdelave do baterije
Razvoj baterij se začne že daleč stran od Münchna z izbiro primernih rud, med katerima sta najbolj rizična litij in kobalt. Nadaljuje pa z iskanjem najboljše kombinacije sestavin in njihovega zlaganja na način, da bodo baterijske celice dovolj močne, dovolj vzdržljive in tudi okoljsko sprejemljive tako za proizvodnjo kot reciklažo.
Na koncu tega razvoja ob pomoči naprednih proizvodnih orodij v hermetičnih razmerah (nadtlak, napredno prečiščevanje laboratorijskega zraka ...) drage unikatne naprave izdelajo posamezne elemente in jih združijo v prototip baterij. Te baterijske celice nato čaka še najbolj zahtevna faza - hala z velikim testnim poljem, kjer vsako baterijo mučijo v najrazličnejših scenarijih polnjenja in praznenja ob hkratnem spreminjanju zunanjih razmer (temperatura, vlaga …). Med drugim jih "ciklajo" tudi po 10-tisočkrat, da s tem iščejo meje njihove trajnosti.
Vse, kar laik vidi od zunaj na tem testnem polju, so sicer le velikanskim omaram podobne aparature, na katerih se prižigajo rumene in zelene lučke, če bi šlo kaj narobe, pa tudi rdeče. V primeru požara pa je mogoče v celotni hali v trenutku spremeniti ozračje in ogenj pogasiti ob pomoči dušika.
Na podlagi vseh teh rezultatov in upoštevaje drugih dejavnikov nato izberejo najboljše baterijske celice, ki gredo lahko v serijsko proizvodnjo za posamezne modele.
"Nima smisla, da pretiravamo in kupcu govorimo, da ima naša baterija ne vem kakšno moč polnjenja, če pa jo bo lahko lastnik izkoriščal kvečjemu pet odstotkov časa, bo pa to zelo vplivalo na hitro postaranje baterije."
Peter Lamp, BMW
Nekaj zanimivih podrobnosti v BMW pristopu
Zakaj litij in kobalt kupujo sami brez posrednikov?
Od surove rude do baterije za električni avto je osem korakov predelave. Da bi imeli popoln nadzor že nad prvo fazo, so pri BMW šli dobesedno do vsakega kopa na svetu in se na podlagi videnega zavestno odločili, da bodo sami kupovali potrebne materiale neposredno od verodostojnih rudnikov. V tej nameri pa so storili še korak dlje, saj so se zavezali, da morata biti kobalt in litij proizvedena na trajnostni način in v okviru poštenega odnosa do delavcev. Še posebej rizičen za pridobivanje je trenutno kobalt, ker iz Konga, kjer je doma 58 odstotkov trenutne svetovne proizvodnje, prihajajo poročila o otroškem delu, kršenju pravic in zelo umazane proizvodnje.
Posledica BMW pristopa je, da bodo v prihodnje celotno količino potrebnega kobalta in litija pridobivali iz Maroka in Avstralije v okviru do narave trajnostne, do delavcev pa poštene pridelave, kar nameravajo stalno nadzorovati.
Ali je surovin sploh dovolj na svetu za vsak napovedana električna vozila?
Pri BMW so prepričani, da je materialov dovolj, saj kljub napovedani strmi rasti proizvodnje električnih vozil sami zelo delajo na temu, da bi zmanjšali ali celo odpravili potrebo po posameznih naravnih elementih v baterijah in elektromotorjih. Veliko se v prihodnosti nadejajo tudi od sekundarne izrabe, ker bo mogoče iz obstoječih baterij mogoče vrniti nazaj v proizvodnjo do 90 odstotkov kobalta. Težja pa je reciklaža litija.
Če sami razvijejo baterije, zakaj jih potem ne tudi sami izdelujejo za serijsko proizvodnjo?
Razvoj najboljše baterije je tisto, kar je po besedah sogovornikov ključno. Serijska proizvodnja je le posledica raziskav in odločitev. S svojimi partnerji, kot sta Basf ali Samsung, sicer sodelujejo že tudi v fazi razvoja. Tako razvito baterijo pa nato predajo strateškemu partnerju, ki poskrbi za serijsko proizvodnjo. Po lastnih navedbah na ta način prihranijo do 20 odstotkov denarja, kot če bi iskali že izdelane rešitve na trgu. Ne izključujejo pa niti možnosti, da bi v prihodnje pri BMW sami izdelovali baterije.
Ali je BMW zaradi baterij odvisen od Azijcev?
Odvisno, kako jemljete to odvisnost, pravijo pri BMW, kjer sicer resda sodelujejo z nekaterimi kitajskimi proizvajalci, po drugi strani pa so zelo dejavni v prizadevanjih po vzpostavitvi alternative pri izdelavi baterij v Evropi. Zavračajo pa model sodelovanja, kot ga imata Tesla in Panasonic, saj po njihovih besedah verjamejo v "globoko inženirstvo."
Kakšna je napoved glede nadaljnjega razvoja baterij?
V BMW i3 so od začetka proizvodnje leta 2013 do danes že podvojili energijsko gostoto v baterijskih celicah, saj so vmes spremenili kemijsko sestavo celic. Na zunaj to sicer ni vidno, ker je okvir baterije povsem enak. Po letu 2020 pa bo prišla v uporabo že nova generacija baterij s še boljšo gostoto, kar pomeni, da se cena na kWh stalno znižuje. Prav cena baterij pa bo v prihodnje izrednega pomena pri prodaji avtov.
Ena od smeri, v katero gre razvoj, so t. i. baterije s trdno notranjostjo (solid state), ki naj bi dodatno pocenile proizvodnjo. A pri BMW pravijo, da trenutne rešitve in zmogljivosti zanje še ne pridejo v poštev in da pred drugo polovico naslednjega desetletja tehnologija še ne bo dovolj dobra za njihove potrebe.
Zakaj baterija tako vpliva na ceno električnega avta?
80 odstotkov cene baterijskega sklopa odpade na ceno celice, le 20 odstotkov na integracijo različne elektronike. Od omenjenih 80 odstotkov cene celice pa kar 80 odstotkov cene odpade na ceno vgrajenih materialov.
Od kje BMW dobi elektromotorje?
"V celoti jih izdelujemo sami," pravi Peter Lamp, strokovnjak BMW za razvoj in izdelavo baterijskih celic. "Motorje smo intenzivno iskali po vsem svetu, a nismo našli nič takega, kar bi bilo primerno za nas. Zato ima že naš prvi električni avto i3 BMW lasten motor. Danes imamo razvito že naslednjo generacijo elektromotorjev, ki je še manjša, ne potrebuje več permanentnih magnetov in ki je narejena brez uporabe materialov iz kategorije "redkih zemelj"."
Se tudi pri BMW zgodijo primeri kot pri Tesli, ko baterija lahko zagori že ob blažji nesreči?
"Ne vem, kaj so naši konkurentje delali drugače ali narobe," je previden v komentarju Peter Lamp, vodja razvoja in izdelave baterijskih celic. "Dejstvo je, da mi pri bateriji ne iščemo izključno najdaljšega dosega, temveč kombinacijo, ki zagotavlja dolgo življenjsko dobo, doseg in tudi varnost. Slednja je za nas zelo pomembna, zato je že zasnova celic takšna, da pride v nujnih primerih do hipne prekinitve toka.
Nima pa smisla, da pretiravamo in kupcu govorimo, da ima naša baterija ne vem kakšno moč polnjenja, če pa jo bo lahko lastnik izkoriščal kvečjemu pet odstotkov časa, bo pa to zelo vplivalo na hitro postaranje baterije."
