Własna technologia

Zakład w Hopkinsville o powierzchni ok. 150 tys. mkw., którego budowa ma się rozpocząć w tym roku i który ma osiągnąć zdolność produkcyjną do końca 2023 r., będzie wykorzystywał opracowaną przez firmę technologię „hydro-to-cathode”, która przetwarza czarną masę z przetworzonych akumulatorów pojazdów elektrycznych bezpośrednio na nowe materiały katodowe – bez zwyczajowego etapu pośredniego, jakim jest hydrometalurgiczne rozszczepienie czarnej masy na poszczególne materiały, aby następnie wyprodukować nowe materiały katodowe.

Wiele lokalizacji

Firma rozważała ponad 50 lokalizacji dla zakładu w którym docelowo ma znaleźć zatrudnienie ok. 400 osób.

– Commerce Industrial Park II w Hopkinsville był jedynym miejscem, które spełniało wszystkie wymagania – powiedział prezes firmy Michael O’Kronley. Firma podkreśliła, że czynnikami decydującymi był m.in. łatwy dostęp do transportu, czysta energia i potencjał siły roboczej. Również bliskość producentów pojazdów elektrycznych i fabryk baterii litowo-jonowych w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych i dostępność do zakładu firmy w Covington w stanie Georgia (350 mil) były ważnymi argumentami za wyborem tej właśnie lokalizacji.

Środek globalnej transformacji

W Covington, Ascend Elements prowadzi zakład recyklingu baterii o nazwie „Base 1”. Czarna masa produkowana w Base 1 (produkt końcowy większości procesów recyklingu baterii przed obróbką hydrometalurgiczną) będzie kluczowym surowcem dla nowego zakładu Apex 1 w Kentucky.

– Znajdujemy się w samym środku globalnej transformacji energetycznej, a produkcja materiałów do baterii litowo-jonowych w Stanach Zjednoczonych ma kluczowe znaczenie. Od tego zależy nasza przyszła niezależność energetyczna i bezpieczeństwo narodowe. Nowy zakład w Hopkinsville będzie produkował zrównoważony, aktywny materiał do baterii dla około 250 000 pojazdów elektrycznych rocznie – podkreślił O’Kronley.

Źródło: na podstawie Ascend Elements

Rozwiązania z jazdy autonomicznej

Koncepcja prototypu oparta jest na rozwiązaniach wykorzystywanych do jazdy autonomicznej, sięgnięto także po technologię akumulatorów stosowaną dziś w samochodach elektrycznych. Dron w konfiguracji x-wing, o długości 11,2 metra i szerokości 10,6 metra, ma osiem wirników do lotu pionowego i dwa śmigła do lotu poziomego. Volkswagen przeprowadzi jeszcze w tym roku kilka testów w celu optymalizacji koncepcji, a ulepszony prototyp wykona kolejne loty testowe do lata 2023 roku. W produkcyjnej wersji, w pełni elektryczny i zautomatyzowany dron V.MO będzie mógł przewozić czterech pasażerów z bagażem na odległość do 200 km.

Misja „Z Chin dla Chin”

– Dzięki temu projektowi przenosimy długą tradycję Volkswagena w zakresie inżynierii precyzyjnej, projektowania i innowacji na kolejny poziom, opracowując produkt premium, który będzie zaspokajał potrzebę mobilności wymagających chińskich klientów. Jest to pionierski projekt, który od początku do końca jest dziełem zespołu młodych chińskich inżynierów. Wykorzystano w nim nowe koncepcje i materiały, przy okazji opracowano nowe standardy bezpieczeństwa. Prezentacja prototypu – V.MO – jest pierwszym krokiem na drodze do miejskich podróży lotniczych i doskonałym przykładem naszej misji ‘Z Chin dla Chin’. Naszym celem jest uruchomienie produkcji takich dronów i, niczym 'Latający Tygrys’, przełamanie kolejnych granic na tym wschodzącym i szybko rozwijającym się rynku nowej mobilności – powiedział dr Stephan Wöllenstein, prezes Grupy Volkswagen w Chinach.

Interdyscyplinarne myślenie

Jak informuje producent, pracownicy Volkswagena w Chinach stale poszerzają wiedzę z zakresu badań i rozwoju oraz oprogramowania, aby szybciej odpowiadać na potrzeby klientów i znacznie przyspieszyć tempo innowacji. Projekt Vertical Mobility wymaga interdyscyplinarnego i innowacyjnego myślenia, a Grupa stworzyła zespół młodych ekspertów, którzy będą go prowadzić. Wspierają ich chińscy partnerzy, w tym Hunan Sunward Technology, spółka należąca do grupy Sunward z Hunan. Firma ta specjalizuje się w rozwoju produktów lotniczych, sprzedaży i usługach i jest liderem na lokalnym rynku lekkich samolotów sportowych.

Premium dla wymagających Chińczyków

Miejska mobilność lotnicza to szybko powstający rynek, którego celem jest wykorzystanie przestrzeni powietrznej do obsługi połączeń na krótkich i średnich dystansach, zwłaszcza nad i pomiędzy dużymi miastami. W Chinach ma on szansę odegrać znaczącą rolę w transporcie miejskim i międzymiastowym w zatłoczonych megamiastach. W pierwszej fazie komercyjnego wykorzystania, dron V.MO będzie prawdopodobnie oferowany jako produkt premium dla wymagających chińskich klientów, obeznanych z technologią, na przykład w usługach transportu lotniczego dla VIP-ów. Drony eVTOL będą w stanie transportować pasażerów szybciej niż obecne konwencjonalne środki transportu naziemnego i są znacznie bardziej od nich elastyczne. W miarę rozwoju projektu Vertical Mobility, Grupa Volkswagen w Chinach będzie współpracować z chińskim władzami w celu uzyskania stosownych certyfikatów.

Źródło: na podstawie Volkswagen

Połączone siły

W ramach porozumienia obaj partnerzy połączą swoje siły w celu wykorzystania posiadanego know-how i doświadczenia do wspólnego opracowania unikatowego na rynku rozwiązania w zakresie elektroniki mocy. Grupa Renault wniesie swoje doświadczenie w zakresie napędów elektrycznych i hybrydowych, a Vitesco Technologies dostarczy technologie i metody produkcji „best in class”.

Elementy w jednej obudowie

Celem tej współpracy jest stworzenie rozwiązania, które pozwoli połączyć w jednej obudowie wszystkie elementy systemu: przetwornicę DC-DC1, ładowarkę pokładową OBC2 i falownik3. Specjaliści z Grupy Renault i Vitesco Technologies określą komponenty i procesy montażu „One Boxa” z wykorzystaniem najnowszych zaawansowanych technologii w celu zapewnienia najwyższego poziomu konkurencyjności pod względem wydajności i kosztów.

– Wspólnie zaprojektujemy i stworzymy najbardziej zaawansowany technologicznie, unikatowy na rynku system „One Box”, który zapewni nam zdecydowaną przewagę nad konkurencją. Dzięki temu strategicznemu partnerstwu wzmocnimy dodatkowo naszą kontrolę nad łańcuchem wartości w produkcji samochodów elektrycznych i potwierdzimy po raz kolejny naszą wolę ulokowania rozwoju nowych technologii i produkcji samochodów elektrycznych na terenie Francji – powiedział Gilles Le Borgne, dyrektor ds. inżynierii Grupy Renault.

Mniejsza objętość i masa

Koncepcja „One Box” pozwoli również radykalnie zwiększyć zwartość konstrukcji (o 45% mniejsza objętość) i zmniejszyć masę przyszłych modeli Renault z korzyścią dla przestronności wnętrza i komfortu pasażerów. Konfiguracje i montaż poszczególnych komponentów będą dostosowane do poszczególnych typów napędów elektrycznych i hybrydowych. Zespoły specjalistów pracujących nad platformą będą ulokowane głównie w Tuluzie.

One Box za cztery lata

Koncepcja „One Box” będzie wykorzystana w układach wysokonapięciowych wiodących elektrycznych i hybrydowych modeli Renault od 2026 roku. Grupa planuje ulokowanie produkcji nowego rozwiązania, przeznaczonego do modeli w 100% elektrycznych, w swoich zakładach na terenie Francji. Dzięki nowemu partnerstwu producent rozszerzy swoją kontrolę nad łańcuchem wartości produkcji samochodów elektrycznych poprzez włączenie do niego unikatowego systemu elektroniki mocy „all-in-one”, opracowanego przy współudziale konstruktorów firmy.

Partner zapewni rynek zbytu

Jednocześnie w ramach partnerskiej współpracy Renault zapewni Vitesco Technologies wieloletni rynek zbytu na elektronikę mocy przeznaczoną do hybrydowych modeli Renault. Ponadto Vitesco Technologies dostarczać będzie Grupie Renault, poczynając od 2025 roku, „High Voltage Box”, który łączy w sobie przetwornicę DC/DC oraz ładowarkę i jest przeznaczony do modeli elektrycznych z akumulatorem trakcyjnym.

Kamień milowy

– Bardzo cieszymy się z nawiązania tego strategicznego partnerstwa z Grupą Renault. Wkroczenie w ten kolejny etap nie tylko czyni z nas kluczowego partnera Grupy Renault w dziedzinie elektroniki mocy, ale jest również ważnym kamieniem milowym, który umocni nasz rozwój w dziedzinie elektryfikacji pojazdów – dodał m.in. Andreas Wolf, dyrektor generalny Vitesco Technologies.

Źródło: na podstawie Renault

Poszukiwanie alternatyw

Jak podkreśla japoński koncern, przejście na bezemisyjne technologie w motoryzacji jest konieczne, aby świat mógł osiągnąć neutralność klimatyczną. Obecnie największą rolę w odchodzeniu od paliw kopalnych w pojazdach drogowych pełnią zelektryfikowane napędy. Jednak hamulcem dla całkowitego przestawienia motoryzacji na napędy elektryczne stanowią rosnące ceny litu, kobaltu oraz metali ziem rzadkich. Dlatego równie ważne jak opracowanie nowych generacji baterii, które będą się opierały na łatwiej dostępnych pierwiastkach, jest poszukiwanie innych rozwiązań neutralnych pod względem bilansu CO2 w atmosferze. To sprawi również, że w poszczególnych regionach odbiorcy będą mogli korzystać z najlepszych opcji, w zależności od lokalnych warunków i stanu infrastruktury.

Masowe biopaliwa

Do obiecujących alternatyw dla ropy należą m.in. wodór i paliwa syntetyczne oparte na energii z odnawialnych źródeł. Dobrym rozwiązaniem mogą się okazać także biopaliwa, ponieważ do ich produkcji pośrednio pobierany jest dwutlenek węgla z atmosfery poprzez fotosyntezę. Skuteczność zrównoważonych metod produkcji bioetanolu w ograniczaniu stężenia dwutlenku węgla w powietrzu została potwierdzona przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC). Zdaniem animatorów projektu, teraz trzeba stworzyć system, który pozwoli wytwarzać biopaliwa na masową skalę przy zerowej emisji dwutlenku węgla w całym łańcuchu dostaw.

W kierunku następnej generacji

Research Association of Biomass Innovation for Next Generation Automobile Fuels będzie prowadziło badania nad wykorzystaniem biomasy do produkcji biopaliwa w taki sposób, aby cyrkulacja wodoru, tlenu i CO2 była jak najkorzystniejsza dla klimatu i środowiska. W produkcji etanolu do zasilania samochodów najważniejsze jest, aby nie konkurowała ona z produkcją żywności. Zadaniem stowarzyszenia będzie opracowanie technologii produkcji paliwa bioetanolowego drugiej generacji, która uwzględni tę kwestię. Organizacja zaprojektuje, zainstaluje i rozpocznie eksploatację prototypowych linii produkcyjnych. Następnie uruchomi fazę testów, która pozwoli zidentyfikować problemy, znaleźć dla nich rozwiązania i zwiększyć wydajność.

Naukowcy zajmą się także eksploatacją biopaliwa od strony ewentualnych problemów w jego stosowaniu w pojazdach. Opracują też algorytmy, które pozwolą planować produkcję surowców w zależności od zapotrzebowania na paliwo. Ponadto zaproponują optymalne metody uprawy surowca m.in. poprzez badania składu gleby.

Produkty uboczne do wykorzystania

Kolejnym zadaniem powstałego stowarzyszenia będzie opracowanie metod wykorzystania na skalę przemysłową CO2 generowanego przy produkcji bioetanolu oraz tlenu powstającego jako produkt uboczny pozyskiwania wodoru. Cały system powinien tworzyć obieg zamknięty zasilany energią odnawialną. Uprawy będą dostarczały surowiec do produkcji etanolu, którego produkt uboczny – dwutlenek węgla zostanie wykorzystany jako surowieć dla paliwa syntetycznego. Drugi składnik benzyny syntetycznej – wodór, będzie powstawał w elektrolizerze wody przy użyciu energii odnawialnej, a pozyskiwany tlen trafi jako surowiec do produkcji biopaliwa.

Źródło: na podstawie Toyota

Podczas analiz wykazano, że konwencjonalne urządzenia do produkcji ogniw litowo-jonowych – takie jak te tworzone na dużą skalę przez Northvolt, który przejął Cudberg w 2021 roku, będą w stanie wyprodukować ogniwa Cuberga przy niewielkiej regulacji. Przyczyni się to do szybszego i niższego kosztu skalowania technologii, jednocześnie zapewniając możliwości przyszłej modernizacji gigafabryk litowo-jonowych wdrażanych na całym świecie.

Po raz pierwszy dłużej niż litowo – jonowe

Testowanie ogniw w tzw. torebce 5 Ah przez niezależną firmę potwierdziło, że cykl życia ogniwa został wydłużony z 370 do 672 cykli przy 80% utrzymywaniu pojemności. Wyniki pokazują, że Cuberg z powodzeniem opracował najwydajniejsze i najdłużej działające ogniwo litowo-metalowe na świecie, które zostało niezależnie zweryfikowane w komercyjnie reprezentatywnym rozmiarze (3+ Ah). Tym samym po raz pierwszy ogniwo litowo-metalowe przekroczyło cykl życia najnowszych ogniw energetycznych/zasilających opracowanych przez wiodących producentów litowo-jonowych, testowanych w tych samych warunkach cyklicznych i przy tej samej pojemności ogniwa.

– Cykl życia ogniw jest kluczowym kryterium wydajności baterii, wpływającym na szeroki zakres priorytetów dla naszych klientów. Chociaż gęstość energii ogniw litowo-metalowych znacznie przewyższa gęstość konwencjonalnych ogniw litowo-jonowych, niski cykl życia historycznie ograniczał atrakcyjność ogniw litowo-metalowych. Najnowsze wyniki potwierdzają, że technologia litowo-metalowa firmy Cuberg może spełnić wszystkie kluczowe wymagania dotyczące wydajności w najbardziej wymagających zastosowaniach mobilnych – powiedział Richard Wang, założyciel i dyrektor generalny Cuberg.

Ogniwa w formacie komercyjnym

Obecnie Cuberg współpracuje z kilkoma klientami z branży lotniczej, którzy potrzebują akumulatorów, które jednocześnie zapewniają wysoką gęstość energii, moc i żywotność. Od czasu przejęcia Cuberga przez Northvolt w marcu 2021 r., firma znacznie rozszerzyła swoje zaangażowanie handlowe i w ciągu ostatniego roku poczyniła działania do pozyskania nowych klientów z branży motoryzacyjnej.

Pierwsza generacja technologii ogniw Cuberg jest zatwierdzona w USA (osiągnął 370 cykli z zachowaniem 80% pojemności przy szybkości ładowania C/2 (2 godziny ładowania) w ogniwie 5 Ah). Najnowsze wyniki, gdzie ogniwa osiągają 672 cykle przy tej samej szybkości ładowania i limicie retencji 80% pojemności w formacie ogniwa 5 Ah. powodują, że Cuberg obecnie przenosi swoją technologię na te ogniwa w formacie komercyjnym 20 Ah.

Źródło: na podstawie Cuberg

Więcej energii, mniej materiałów

Z badań wynika, że bateria ze stałym elektrolitem, która magazynuje więcej energii przy zużyciu mniejszej ilości materiałów, może zmniejszyć i tak już niższy ślad węglowy akumulatora samochodu elektrycznego o kolejne 24%. Analizie porównawczej poddano baterię ze stałym elektrolitem NMC-811, która ma jeden z najbardziej obiecujących opracowywanych właśnie składów chemicznych, spośród obecnie stosowanej technologii litowo-jonowej. Technologia stałego elektrolitu wykorzystuje do przewodzenia prądu elektrycznego materiał ceramiczny zamiast płynnych elektrolitów, dzięki czemu akumulatory są lżejsze i szybciej się ładują, a w rezultacie są tańsze. Producenci baterii prognozują, że baterie ze stałym elektrolitem będą wykorzystywane w samochodach elektrycznych w drugiej połowie obecnej dekady.

Przełomowa zmiana

– Już teraz pojazdy elektryczne są znacznie lepsze dla planety niż spalanie ropy naftowej, a ślad węglowy baterii maleje z roku na rok. Natomiast technologia stałego elektrolitu to prawdziwie przełomowa zmiana, ponieważ wyższa gęstość energii oznacza, że do ich wytworzenia potrzeba znacznie mniej materiałów, a tym samym powoduje znaczne zmniejszenie emisji – powiedział Rafał Bajczuk, starszy analityk ds. polityki w Fundacji Promocji Pojazdów Elektrycznych.

Pozyskiwanie w zrównoważony sposób

Badanie pokazało, że jeśli baterie ze stałym elektrolitem są produkowane przy użyciu materiałów pozyskiwanych w najbardziej zrównoważony sposób, nowa technologia może zmniejszyć wpływ akumulatorów na klimat nawet o 39% w porównaniu z obecnymi bateriami litowymi. Nowe metody wydobycia, w tym wydobywanie litu ze studni geotermalnych, znacznie mniej oddziałują na środowisko naturalne niż powszechnie stosowane wydobycie litu ze skał twardych w Australii i rafinowanie go w Chinach.

Mniej kobaltu i grafitu

Baterie ze stałym elektrolitem wymagają o ok. 35% więcej litu niż w obecnie stosowanej technologii litowo-jonowej, ale za to wykorzystują o wiele mniej grafitu i kobaltu. Według T&E wymogi zawarte w obecnie procedowanym rozporządzeniu UE dotyczącego baterii, zgodnie z którym lit ma być pozyskiwany w sposób odpowiedzialny – w sensie wpływu na środowisko i społeczeństwo – i poddawany recyklingowi, zagwarantuje, że na rynku będzie wystarczająca podaż baterii ze stałym elektrolitem.

Bardziej ekologiczne pozyskiwanie

– Uporządkowanie i zekologizowanie sposobu, w jaki wydobywamy i przetwarzamy surowce w bateriach ze stałym elektrolitem pozwoli jeszcze bardziej zmniejszyć ich wpływ na klimat. Kluczowa będzie poprawa metod stosowanych w łańcuchu dostaw. Rozporządzenie UE w sprawie baterii jest okazją do zagwarantowania, że każda bateria wyprodukowana lub sprzedana w Europie będzie pozyskiwana w bardziej ekologiczny sposób, będzie miała niższy ślad węglowy i będzie poddawana recyklingowi po zakończeniu eksploatacji – dodał Bajczuk.

Debata nad bateryjnym rozporządzaniem

Europarlamentarzyści i rządy UE debatują obecnie nad zaproponowanym rozporządzeniem w sprawie baterii. T&E wzywa prawodawców do podjęcia kroków w celu zapewnienia, że ustawodawstwo będzie zachęcać do produkcji baterii o niższym śladzie węglowym, a także zwiększy cele dotyczące recyklingu litu do poziomu 70% w 2025 r. oraz 90% w 2030 roku – są to wyższe cele niż zaproponowane przez Komisję Europejską. Niezbędne jest również zobowiązanie firm do przestrzegania praw człowieka i ochrony środowiska na wszystkich etapach produkcji baterii.

Źródło: na podstawie T&E

Energia pod kontrolą

Rosnące ceny energii elektrycznej, zmniejszenie emisji, realizacja celów środowiskowych – to wszystko wymaga zmian w obszarze szeroko pojętego zarządzania energią. IfM Engage1 (jednostka odpowiedzialna za transfer wiedzy, działająca w ramach Instytutu Wytwarzania Uniwersytetu Cambridge) oraz biznes Elektryfikacji ABB połączyły siły, aby stworzyć plan działania mający na celu trwałą zmianę w podejściu do wykorzystania, kontroli i monitorowania zużycia energii.

– Znaczenie systemów, które pomagają zarządzać energią elektryczną, będzie coraz większe. Takie rozwiązania staną się powszechne nie tylko wśród dystrybutorów energii i energochłonnych zakładów przemysłowych, ale również wśród zwykłych prosumentów – powiedział Radosław Dudzik, kierownik ds. rozwoju rozwiązań cyfrowych w biznesie Elektryfikacji ABB w Polsce.

Energochłonni odbiorcy

W przypadku zakładów produkcyjnych (ale nie tylko, bo dotyczy to również np. centrów handlowych i biur) zużycie energii rośnie szczególnie w upalne dni. Może się zdarzyć, że tacy energochłonni odbiorcy będą zobligowani przez operatorów energetycznych do ograniczenia poboru. To może z kolei prowadzić do ograniczania mocy produkcyjnych lub w przypadku placówek handlowych – nawet do zamykania sklepów.

– Systemy zarządzające energią analizują, które obwody i w jakim przedziale czasu są zbędne do właściwego działania zakładu lub biura, a zużywają stosunkowo dużo energii. Możemy ponadto przewidywać przyszłe zapotrzebowanie na energię, kupować energię kiedy jest tania, a sprzedawać kiedy jest droga, decydować w oparciu o konkretne dane czy magazynować energię czy może wykorzystać ją na potrzeby własne. Funkcjonalności i możliwości, jakie tego typu systemy oferują, jest wiele – podkreślił Dudzik.

Ceny w górę

W minionym roku Bank Światowy szacował, że ceny energii będą średnio o ponad 80% wyższe niż w 2020 r., a w 2022 r. mają wzrosnąć o ponad jedną drugą r/r. Obecna sytuacja geopolityczna doprowadziła do zwrotu w obszarze bezpieczeństwa energetycznego. Przełożyło się to na większe tempo zmian w zakresie zużycia paliw i zasobów. Zarządzanie energią jest nieodzownym elementem tych zmian.

Przewidzieć trendy

Nowa strategia opracowywana przez ABB oraz IfM Engage ma opierać się na dogłębnej ocenie procesów, zasobów i możliwości, prostych do wykonania etapach, a także na stworzeniu narzędzi pomocnych w sprawnej realizacji projektów z zakresu zarządzania energią. Współpraca biznesu z instytucją naukową pomoże ponadto przewidzieć trendy, jakie pojawią się na rynku i odpowiednio dostosować kierunki działań w obszarze badań i rozwoju.

Scenariusz i mapa drogowa

– Przedsiębiorstwa popełniają błąd, gdy patrzą jakie technologie mogą pomóc im „przejść na cyfryzację” bez uwzględnienia szerszego kontekstu. Chodzi tu o obszary, w których można tworzyć wartość oraz kluczowe wyzwania, na jakie możemy odpowiedzieć za pomocą cyfryzacji. Zasada jest prosta: punktem odniesienia nie powinien być status quo. Raczej należy zastanowić się nad swoim idealnym scenariuszem na przyszłość, a następnie opracować „mapę drogową” cyfrowej transformacji – powiedział dr Clemens Chaskel z IfM Engage.

Jak dodaje, to nie technologia sprawia, że cyfrowa transformacja jest skuteczna, ale sposób jej zastosowania. Podczas tworzenia wspomnianej „mapy drogowej”, kluczowe staje się ustanowienie połączeń między poszczególnymi elementami strategii tak, aby każdy z nich miał swój cel w stworzonym planie.

Sterowanie energetycznym środowiskiem

– To wyzwanie, z którym mierzą się operatorzy sieci elektroenergetycznych, bo mamy tu wielopoziomowe środowisko odbiorców, producentów i infrastruktury energetycznej. Wyobraźmy sobie, że w wielkiej sieci działa kilkuset dużych odbiorców, z czego jeden wprowadza zakłócenia do sieci, drugi przekracza moc znamionową, a trzeci nie stosuje się do ograniczeń. Wykorzystując cyfrowe systemy, operator może dynamicznie sterować takim energetycznym środowiskiem, decydować o wykorzystaniu magazynów energii czy też po prostu wyłączyć odbiorniki wpływające negatywnie na sieć, nie dopuszczając tym samym do przerw w zasilaniu – podkreślił Radosław Dudzik.

Prosumenckie zarządzanie

W przypadku prosumentów – właścicieli niewielkich elektrowni słonecznych, zarządzanie energią stanie się wręcz niezbędne, gdy z własnej instalacji fotowoltaicznej będziemy chcieli nie tylko zasilić dom, ale i np. jednocześnie ładować samochód elektryczny. Gdy statystyczny Kowalski przekroczy wartość mocy przyłączeniowej dla swojej nieruchomości, opłaty umowne za energię drastycznie wzrosną. Systemy zarządzające energią pozwalają przewidzieć zużycie, a użytkownik otrzyma powiadomienie natychmiast, gdy wykorzystamy tyle energii, ile wynosi wartość, jaką sobie wcześniej zdefiniowaliśmy. Takie systemy stają się tym bardziej istotne, gdy korzystamy z magazynów energii i chcemy brać aktywny udział w rynku energii…

Strategia szyta na miarę

Jak będzie się zmieniać rola zarządzania energią wraz ze zmianą nawyków przeciętnego konsumenta? W czym jeszcze zarządzanie energią będzie mogło pomóc operatorom energetycznym? Jak będzie można wykorzystać zarządzanie energią w zakładzie przemysłowym przyszłości?

– Pytań jest wiele, ale wiemy, że posiadamy odpowiednią strategię, aby wspierać przemysł w obniżaniu kosztów operacyjnych, zmniejszaniu emisji i realizowaniu celów środowiskowych. Pracując z ekspertami Uniwersytetu Cambridge mogliśmy stworzyć długoterminową prognozę dla naszych cyfrowych systemów – podsumował Giusepe Casagrande z biznesu Elektryfikacji ABB.

Źródło: na podstawie ABB, fot. ABB

Wzmocnienie pozycji

Bosch wcześnie dostrzegł rosnące znaczenie półprzewodników stosowanych m.in. w elektrycznych samochodach i rowerach i zapowiedział kolejne inwestycje o wartości miliardów euro na wzmocnienie swojej pozycji w sektorze półprzewodników. Dodatkowe 3 mld euro zostaną przeznaczone na rozwój segmentu półprzewodników do 2026 roku w ramach programu finansowania IPCEI w zakresie mikroelektroniki i technologii komunikacyjnych.

– Mikroelektronika to przyszłość i kluczowa technologia dla sukcesu wszystkich obszarów działalności Bosch. Otwiera nam drogę do mobilności przyszłości, internetu rzeczy oraz do tego, co w firmie Bosch nazywamy technologią invented for life (technologia bliżej nas) – powiedział dr Stefan Hartung, prezes zarządu Bosch, podczas Bosch Tech Days 2022 w Dreźnie.

Dwa centra rozwojowe

Jednym z projektów, które Bosch zamierza sfinansować dzięki tej inwestycji, jest budowa dwóch nowych centrów rozwojowych – w Reutlingen i Dreźnie. Ich łączny koszt wyniesie ponad 170 mln euro. Ponadto w ciągu najbliższego roku firma przeznaczy 250 mln euro na stworzenie dodatkowych 3 tys. mkw. powierzchni typu clean-room w fabryce półprzewodników w Dreźnie.

– Przygotowujemy się do ciągłego wzrostu popytu na półprzewodniki – również po to, aby osiągnąć korzyści dla naszych klientów. Te miniaturowe komponenty są ogromną szansą dla naszej działalności – dodał Hartung.

Podwojenie udziału Europy

W ramach European Chips Act, Unia Europejska i niemiecki rząd federalny zapewniają dodatkowe środki na rozwój silnego ekosystemu dla europejskiego przemysłu mikroelektronicznego. Celem tego działania jest podwojenie udziału Europy w światowej produkcji półprzewodników z 10 do 20 procent do końca dekady. Nowo utworzony projekt IPCEI w obszarze mikroelektroniki i technologii komunikacyjnej ma na celu przede wszystkim promowanie badań i innowacji.

– Europa może i musi wykorzystać swoją siłę w przemyśle półprzewodników. Dziś, bardziej niż kiedykolwiek, celem musi być produkcja układów scalonych na konkretne potrzeby europejskiego przemysłu, a to oznacza nie tylko chipy na najniższym poziomie nanoskali – podkreślił Hartung Komponenty elektroniczne stosowane w obszarze elektromobilności muszą mieć rozmiar od 40 do 200 nanometrów.

Chipy z węglika do elektryków

Ważnym obszarem działalności firmy Bosch jest produkcja nowych typów półprzewodników. W zakładzie w Reutlingen, Bosch od końca 2021 roku masowo produkuje chipy z węglika krzemu (SiC). Znajdują one zastosowanie w energoelektronice pojazdów elektrycznych i hybrydowych, gdzie już przyczyniły się do zwiększenia ich zasięgu na jednym ładowaniu nawet o 6 procent. Dzięki silnemu wzrostowi rynku, wynoszącemu co najmniej 30 procent w skali roku, popyt na chipy SiC utrzymuje się na wysokim poziomie, co oznacza dla Boscha pełne portfele zamówień. Aby uczynić układy energoelektroniczne bardziej przystępnymi cenowo i wydajnymi, Bosch bada możliwości zastosowania także innych typów układów scalonych.

– Przyglądamy się również rozwojowi chipów opartych na azotku galu do zastosowań w elektromobilności. Aktualnie stosuje się je w ładowarkach do laptopów i smartfonów – powiedział Hartung. Zanim jednak możliwe będzie ich wykorzystanie w produkcji pojazdów, będą musiały stać się bardziej wytrzymałe i odporne na znacznie wyższe napięcie, nawet do 1200 woltów.

Cel: zwiększenie mocy

W czerwcu 2021 roku ruszyła fabryka półprzewodników w Dreźnie. Jej wartość wyniosła 1 mld euro, co czyni ją największą inwestycją firmy w historii. Systematycznie rozbudowywana jest także wspomniana fabryka w Reutlingen: do 2025 roku Bosch ma zainwestować około 400 mln euro w zwiększenie mocy produkcyjnych i przekształcenie istniejących powierzchni fabrycznych w nowe przestrzenie typu clean-room. Obejmuje to rozbudowę obiektu, dzięki której powstanie dodatkowe 3,6 tys. mkw. ultranowoczesnych pomieszczeń o kontrolowanych parametrach środowiskowych. Łączna powierzchnia typu clean-room ma wzrosnąć z aktualnych 35 tys. mkw. do ponad 44 tys. mkw. do końca 2025 roku.
Oprócz fabryk w Reutlingen i Dreźnie, Bosch buduje również nowe centrum testowe dla półprzewodników w Penang w Malezji. Od 2023 r. obiekt będzie wykorzystywany do testowania gotowych chipów i czujników półprzewodnikowych.

Źródło: na podstawie Bosch, fot. Bosch

Ranking został opracowany na zlecenie Nikkei przez firmę analityczną Patent Result, która przeanalizowała dane Światowej Organizacji Własności Intelektualnej ONZ. Badanie uwzględniło patenty z 10 krajów i regionów z okresu od początku 2000 roku do marca 2022 roku.

Koszt problemem

Baterie ze stałym elektrolitem to zupełnie nowa technologia, która jak twierdzi producent zrewolucjonizuje branżę motoryzacyjną i otworzy nowe perspektywy rozwoju bezemisyjnego transportu. Według przewidywań naukowców nowa bateria dwukrotnie zwiększy zasięg samochodu elektrycznego i trzykrotnie skróci czas ładowania. Głównym problemem, który pozostaje do rozwiązania, są koszty produkcji. Jak podaje Nikkei, na obecnym etapie rozwoju baterie ze stałym elektrolitem są ponad czterokrotnie droższe od typowej baterii litowo-jonowej z elektrolitem ciekłym. Do tej pory kilku firmom udało się wprowadzić na rynek małe baterie tego typu do niewielkich urządzeń, ale akumulatory do samochodów elektrycznych wciąż pozostają w fazie testów.

Badania trwają

Toyota prowadzi badania nad bateriami ze stałym elektrolitem od lat 90. XX wieku. Prace te przyspieszyły w ostatnich kilku latach – między 2016 a 2020 rokiem firma zwiększyła liczbę zgłoszonych patentów z tej dziedziny o około 40 procent. Zastrzeżone technologie dotyczą m.in. konstrukcji baterii, materiałów i procesów produkcyjnych.

W 2020 roku Toyota rozpoczęła testy pierwszego na świecie prototypowego samochodu elektrycznego z bateriami ze stałym elektrolitem, który otrzymał tablice rejestracyjne. W tym samym roku razem z Panasonikiem założyła spółkę joint venture produkującą baterie do samochodów i prowadzącą badania nad akumulatorami ze stałym elektrolitem i innymi nowymi technologiami baterii. Toyota przewiduje, że pierwsze komercyjne samochody z nowym rodzajem magazynu energii wprowadzi do sprzedaży w połowie dekady. Według obecnych planów najpierw będą to hybrydy, a dopiero w drugiej kolejności auta elektryczne.

200 GWh baterii rocznie do 2030 roku

Jak zapowiedział w 2021 roku prezydent Toyoty Akio Toyoda, do 2030 roku Toyota zainwestuje 13,5 mld USD w rozwój baterii trakcyjnych do samochodów i zwiększenie ich możliwości produkcyjnych do 200 gigawatogodzin rocznie. Firma planuje osiągnąć roczną sprzedaż na poziomie 8 milionów zelektryfikowanych samochodów, w tym 2 milionów bezemisyjnych aut. Celem jest osiągnięcie neutralności klimatycznej do 2050 roku, a w ciągu najbliższych trzech dekad konsekwentne ograniczanie emisji dzięki dalszemu doskonaleniu wszystkich czterech rodzajów zelektryfikowanych napędów – pełnych hybryd (HEV), hybryd plug-in (PHEV), aut elektrycznych na baterie (BEV) oraz samochodów na wodór (FCEV).

Bateria tańsza o połowę

Toyota planuje także w drugiej połowie tej dekady obniżyć o połowę cenę baterii do samochodu elektrycznego w porównaniu z elektrycznym SUV-em bZ4X, który wchodzi na rynek w tym roku. To ułatwi przestawienie do 2035 roku całej gamy marki w Europie na bezemisyjne napędy.

Źródło: na podstawie Toyota

– Przechodzenie na napędy NEV to pierwsza faza samochodowej rewolucji. Cyfryzacja i autonomiczność oraz smart rozwiązania m. in. połącznia tworzą drugą fazę – powiedział Chen Qingtai, prezes chińskiego think tanku EV100, zajmującego się branżą pojazdów elektrycznych.

Tencent Intelligent Automobile Cloud

Chiński gigant technologiczny Tencent ogłosił niedawno zaktualizowaną strategię „Vehicle-Cloud Integration” i uruchomił „Tencent Intelligent Automobile Cloud”, kompleksowe rozwiązanie chmurowe dostosowane do inteligentnego przemysłu motoryzacyjnego. Zintegrowana strategia chmury pojazdu, która łączy pojazd, telefon komórkowy i terminal w chmurze, może zwiększyć efektywność połączeń cyfrowych, stworzyć zamkniętą pętlę opartą na danych i poprawić produktywność całego łańcucha.

– Tencent będzie również stosować najnowocześniejsze technologie, takie jak przetwarzanie w chmurze, sztuczna inteligencja i duże zbiory danych, aby zaoferować branży motoryzacyjnej łatwy dostęp do dostosowywalnych platform i zestawu narzędzi, aby chmura stała się nową siłą produkcyjną inteligentnych samochodów – powiedział Dowson Tong, wiceprezes Tencent i CEO Cloud and Smart Industry Group.

Huawei – 1 procent wart 6 mld USD

Tencent nie jest jedyną firmą technologiczną, która mocno angażuje się w e mobilność i smart rozwiązania w obszarze przemysłu motoryzacyjnego. Strategia „inteligentnego pojazdu” giganta telekomunikacyjnego – Huawei, zapewnia przemysłowi motoryzacyjnemu kompletny zestaw rozwiązań. Począwszy od systemu operacyjnego po automatyczną platformę jazdy, lidar, inteligentny kokpit, akumulator, silnik i elektryczny system sterowania.

– Rynek jest wystarczająco szeroki i pełen możliwości. Jeden procent wzrostu zarówno rynku smart, jak i poziomu elektryfikacji aut zwiększyłby rynek części i akcesoriów samochodowych w tym obszarze o ponad 6 miliardów dolarów – powiedział Wang Jun, dyrektor operacyjny Huawei Smart Car Solution BU.

Nowa definicja standardów

Samochody stały się nowymi terminalami w dobie inteligentnych samochodów, a zwiększenie bezpieczeństwa danych pojazdu i bezpieczeństwa sieci to nowe zadanie.

– W erze inteligentnych samochodów musimy na nowo zdefiniować standardy bezpieczeństwa samochodowego, tworząc wszechstronny, wielowymiarowy system bezpieczeństwa obejmujący chmurę, pojazdy i urządzenia mobilne – powiedział Li Bo, wiceprezes Tencent Intelligent Mobility.

Źródło: na podstawie caam, własne