الترا صوت – فريق التحرير
في حدث Battery Day الذي نظمته شركة تسلا موتورز لجذب المشترين عام 2020، وضع الرئيس التنفيذي إيلون ماسك لنفسه هدفًا طموحًا: إنتاج سيارة كهربائية بقيمة 25000 دولار في غضون ثلاث سنوات. يعتبر الوصول إلى هذا السعر - الذي يقل بحوالي 15000 دولار أمريكي عن الطراز الأرخص للشركة اليوم، أمرًا بالغ الأهمية لتقديم منتج شعبي في متناول الجميع. لتحقيق هذا الهدف يجب تحقيق وفورات جديدة في تكلفة التكنولوجيا - وأهمها تكنولوجيا البطاريات التي تمثل جزءًا كبيرًا من تكلفة السيارة الكهربائية، دون المساس بالسلامة. إلى جانب تسلا، تضخ شركات صناعة السيارات التقليدية العملاقة مثل تويوتا ومجموعة فولكسفاغن عشرات المليارات من الدولارات في هذا السباق.
تستخدم السيارات الكهربائية نفس بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن الموجودة في الكمبيوتر المحمول أو الهاتف المحمول، إلا أن حجمها أكبر بكثير
1. ما الذي يجعل بطاريات السيارات الكهربائية باهظة الثمن؟
تستخدم السيارات الكهربائية نفس بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن الموجودة في الكمبيوتر المحمول أو الهاتف المحمول، إلا أن حجمها أكبر بكثير. يتم تجميع الخلايا في عبوات تشبه الحقائب الكبيرة. ويعتبر الكاثود العنصر الأغلى في كل خلية بطارية، وهو أحد القطبين اللذين يخزنان الكهرباء ويطلقانها. غالبًا ما تكون المواد المسؤولة عن تجميع المزيد من الطاقة في الكاثودات باهظة الثمن: يجب تعدين معادن مثل الكوبالت والنيكل والليثيوم والمنغنيز ومعالجتها في مركبات كيميائية عالية النقاء.
اقرأ/ي أيضًا: وول ستريت جورنال: هذا ما جنته تيسلا من الصين وما جنته الصين من تيسلا
2. ما مقدار التكلفة؟
يصل متوسط تكلفة البطارية للسيارة الكهربائية النموذجية بمعدلات وأحجام العبوات الحالية، إلى حوالي 6300 دولار، إلا أن البطاريات التي تستخدم في الطرازات الفاخرة تكون أعلى تكلفة. انخفضت أسعار عبوات البطاريات بنسبة 89% خلال العقد الماضي، وفقًا لـ BloombergNEF. لكن متوسط سعر الصناعة البالغ 137 دولارًا للكيلو واط من الطاقة في الساعة (والذي بلغ 1191 دولارًا سنة 2010) لا يزال أعلى من عتبة الـ 100 دولار اللازمة لتجعل تكلفة السيارات الكهربائية مطابقة لسيارات الاحتراق الداخلي. لا يتوقع الخبراء استمرار هذا المعدل في انخفاض التكلفة، كما أن ارتفاع أسعار المواد الخام يقف عقبة أمام انخفاضها. يتوقع الخبراء انخفاض سعر عبوات الليثيوم أيون ليصل إلى 92 دولارًا للكيلو واط في الساعة بحلول عام 2024، و 58 دولارًا لكل كيلووات في الساعة بحلول عام 2030 وفقًا لما جاء في توقعات BNEF.
3. كيف يمكن خفض ثمن البطاريات؟
أحد الحلول التي قد تساعد في خفض ثمن البطاريات هو استبدال الكوبالت بالنيكل، الأرخص ثمنًا ويحمل مقدارًا أكبر من الطاقة. إلا أن تبني هذا الخيار ليس سهلًا، لأن الكوبالت لا ترتفع حرارته وغير قابل للاشتعال بسهولة. كانت هناك خطوة أخرى تتمثل في استخدام فوسفات حديد الليثيوم منخفض التكلفة كمادة الكاثود. إلا أن هذه الخلايا واجهت انتقادات في وقت سابق بسبب ضعف أدائها. لكنها تعود إلى السباق مجددًا بعد أن أدت التعديلات في تصميمها إلى تحسن أدائها. إن تبسيط تصميم حزمة البطارية، واستخدام منتج قياسي لمجموعة من المركبات - بدلًا من استخدام حزمة مصممة خصيصًا لكل طراز - من شأنه أن يحقق وفورات إضافية في التكلفة.
4. ماذا عن مخاطر الاشتعال؟
يمكن أن تشتعل بطاريات الليثيوم أيون، سواء كانت مستخدمة في مرافق تخزين ضخمة أو في السيارات أو الأجهزة مثل الهواتف الذكية، إذا صنعت بشكل سيئ أو تضررت في حادث أو لم يتم تصميم البرنامج الذي يقوم بتشغيلها بشكل صحيح. لا تزال الحوادث نادرة الحدوث، لكنها تخضع لفحص دقيق في قطاع لا يزال يعتبر قطاعًا ناميًا. ولا أدل على أهمية هذا الأمر من القرار الذي اتخذته شركة جنرال موتورز في آب/أغسطس بسحب أكثر من 100000 طراز من طرازات شيفروليه بولت التي تصل قيمتها إلى 1.9 مليار دولار نتيجة لعيوب خطيرة في البطارية. يصعب إخماد حرائق السيارات الكهربائية. استغرق رجال المطافئ أربع ساعات وأكثر من 113560 لترًا من الماء لإخماد حريق شب في سيارة تسلا موديل إس بعد حادث في تكساس. تصر تسلا على أن الحوادث المتعلقة بالسيارات الكهربائية تجذب اهتمامًا أكبر مما يجب. لكن وفقًا لتقرير التأثير لعام 2020، شب حريق واحد في سيارات تسلا لكل 330 مليون كيلومتر تقطعها هذه السيارات في السنوات الثماني السابقة، في المقابل شب حريق واحد لكل 19 مليون كيلومترًا تقطعها السيارات التقليدية.
5. هل تتشابه بطاريات السيارات الكهربائية؟
لبطاريات السيارات نفس المكونات الأساسية: قطبين - كاثود وأنود - وإلكتروليت يساعد في نقل الشحنة بينهما. ولكن هناك اختلافات في المواد المستخدمة، وهذا هو العامل المؤثر في كمية الطاقة التي تخزنها. تستخدم في بعضها أنظمة تخزين شبكية، وتستخدم في المركبات التي تسافر لمسافات قصيرة مواد كيميائية أرخص وأقل قوة في الكاثود، تجمع بين الليثيوم والحديد والفوسفات، وتسمى بطاريات LFP. صرحت شركة تسلا في تشرين الأول/أكتوبر أنها ستبدأ باستخدام هذا النوع من البطاريات في سياراتها ذات النطاق القياسي بعد تحسن أدائها. بالنسبة للمركبات عالية الأداء، يفضل صانعو السيارات استخدام مزيج من المواد التي تخزن مقدارًا أكبر من الطاقة، مثل أكسيد الليثيوم والنيكل والمنغنيز والكوبالت أو أكسيد الليثيوم والنيكل والكوبالت والألمنيوم.
6. هل التكلفة هي العقبة الوحيدة أمام إقبال الجمهور على هذه السيارات؟
لا يزال سوق السيارات الكهربائية يعاني من مشكلة تسمى قلق النطاق. في حين تستطيع السيارات الكهربائية مرتفعة الثمن قطع مسافات تصل إلى 500 ميل أو أكثر قبل حاجتها إلى الشحن مجددًا، بالكاد تقطع الطرازات منخفضة التكلفة مثل بولت نصف تلك المسافة، الأمر الذي يدفع المستهلكين للتخوف من عدد المرات التي يجب عليهم فيها إعادة شحن السيارة. عملت شركات صناعة السيارات والحكومات بدأب على نشر البنية التحتية اللازمة لإعادة شحن السيارات في الطرقات. ومع ذلك من المتوقع أن تتم معظم عمليات إعادة الشحن في المنزل، ويعني هذا زيادة التكلفة على المستهلكين. بالرغم من أن متوسط سعر أجهزة الشحن المنزلي قد انخفض بنسبة 18% منذ عام 2017 إلى حوالي 650 دولارًا، إلا أن بعض أجهزة الشحن ثنائية الاتجاه (التي تتيح لك إرسال الطاقة من السيارة إلى المنزل أو الشبكة)، تكلف أكثر من 6000 دولار. يمكن أن تتراوح تكاليف التثبيت في الولايات المتحدة من 400 دولار إلى ما يزيد من 3300 دولار.
7.ما الجديد القادم؟
ينتظر الجميع دخول بطاريات الحالة الصلبة حلبة السباق، لتحل محل السوائل القابلة للاشتعال التي تتيح الشحن والتفريغ بالسيراميك أو الزجاج أو البوليمرات، مما يجعلها أكثر أمانًا وأصغر حجمًا وأسرع في الشحن. تقول شركة QuantumScape Corp أن ابتكاراتها في هذا المجال ستزيد المسافات التي تقطعها السيارات قبل إعادة الشحن بنسبة تصل إلى 50% وقد يكون بإمكاننا أن نرى هذه التكنولوجيا مستخدمة في السيارات بحلول عام 2026. وهناك تركيز صناعي آخر يتمثل في تعديل الأنودات - التي تصنع عادةً باستخدام الجرافيت - لإضافة المزيد من السيليكون، أو باستخدام معدن الليثيوم. من المحتمل أن تساعد هذه التكنولوجيا على تشغيل طائرات صغيرة بالطاقة الكهربائية، مما يساعد صناعة الطيران على تقليل انبعاثات الكربون.
8. من هي أكبر الشركات المصنعة؟
تهيمن آسيا على تصنيع خلايا أيونات الليثيوم، حيث تساهم بأكثر من 80% من حجم هذه الصناعة. تصدرت الشركة الصينية Contemporary Amperex Technology Co. Ltd الشركات المنتجة سنة 2020، واستحوذت على ما يقارب ربع السوق. بحلول أيلول/ سبتمبر من هذا العام، وسعت صدارتها لتصل إلى 30%. تليها شركة LG Energy Solution التي تتخذ من كوريا الجنوبية مقرًا لها، وشركة Panasonic Corp اليابانية. تعد تسلا وشركة Panasonic أكبر الشركات المنتجة للبطاريات في الولايات المتحدة، ومن بين المنتجين الناشئين شركة Northvolt AB في السويد، التي أسسها المديران التنفيذيان السابقان لشركة تسلا، وشركة Gotion High-tech في الصين.
يصل متوسط تكلفة البطارية للسيارة الكهربائية النموذجية بمعدلات وأحجام العبوات الحالية، إلى حوالي 6300 دولار، إلا أن البطاريات التي تستخدم في الطرازات الفاخرة تكون أعلى تكلفة
9- هل تحتل الصين الصدارة في هذا السوق؟
أجل بلا منازع، وفي كل قطاعات السوق. فالصين مسؤولة عن 80% من نشاطات التكرير الكيميائي التي تحول معادن الليثيوم والكوبالت والمواد الخام الأخرى إلى مكونات قابلة للاستخدام في البطاريات، رغم أن أكبر الدول المعدنة لهذه المعادن هي أستراليا والكونغو وتشيلي. وتهيمن الصين كذلك على نشاطات معالجة أربعة مكونات رئيسية في البطاريات (الكاثود والأنود والإلكتروليت والعوازل)، حيث تنتج أكثر من نصف الإنتاج العالمي لهذه المكونات بحسب بيانات BNEF. تواجه الصين تحديات أكبر فيما يتعلق بتصميم تكنولوجيا أشباه الموصلات المتقدمة وكذلك التطبيقات البرمجية، التي تزداد أهميتها كلما أصبحت السيارات أكثر ذكاء. أقل من 5% من شرائح السيارات تصنع في الصين، وفقاً للجمعية الصينية لمصنعي السيارات. وتأتي الولايات المتحدة وألمانيا والسويد في مقدمة الدول التي تستثمر في سلاسل توريد بطاريات السيارات.