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May 02, 2023

Volkswagen planea la revolución de la batería EV en la nueva gigafactory

En las llanuras de Baja Sajonia, cerca de la ciudad de Salzgitter, un nuevo imperio está

En las llanuras de Baja Sajonia, cerca de la ciudad de Salzgitter, un nuevo imperio está surgiendo de la tierra. Bueno, específicamente fuera del lodo en este momento, ya que ha estado lloviendo durante los últimos días y, como en todos los sitios de construcción, los charcos de lodo no tardan mucho en formarse.

Una vez que el lodo esté limpio y reemplazado por concreto y acero, este sitio de 260,000 metros cuadrados será el hogar de la primera "gigafábrica" ​​de baterías de Volkswagen, que se ha convertido en una especie de palabra de moda en los últimos tiempos, aplicada a cualquier sitio de producción que sea grande. .

Esto es, o al menos será en su momento, una fábrica de fabricación de gigas. Gigavatios de energía, empaquetados en baterías destinadas a la flota de autos eléctricos nuevos de Volkswagen y, de hecho, a cualquier cliente de esas piezas que encuentre a lo largo de la línea.

Hablando de piezas, el diseño y la gestión de la fábrica están bajo los auspicios de Volkswagen Components, la parte del gigante de la fabricación de automóviles que también empaca y envía las piezas de repuesto para su Golf de 10 años. Sin embargo, los componentes son un negocio mucho más grande de lo que parece: tiene un valor de unos 40 000 millones de euros para Volkswagen, por lo que la inversión de 2 000 millones de euros necesaria en Salzgitter para fabricar la fábrica de baterías se está pagando por poco dinero. Aun así, se ha creado una división completamente separada dentro de VW Componentes, llamada Power Co, para que pueda actuar como una empresa nueva y tomar el tipo de decisiones rápidas y los planes comerciales de rápido desarrollo necesarios para que VW pueda mantenerse al día. en la carrera de energía de la batería.

Es parte de una inversión de 30 000 millones de euros en tecnología, investigación y construcción de baterías durante los próximos siete años para lograr el objetivo de que el 80 % de las ventas de Volkswagen en todo el mundo estén compuestas por automóviles eléctricos para 2030. En Irlanda y el resto de Europa, esa cifra es más del 100 por ciento, aunque con el reciente cabildeo para diluir la prohibición propuesta por la UE sobre los motores de combustión, eso puede cambiar en el ínterin.

Eventualmente, el plan es aumentar la producción a 40 gWh por año, baterías suficientes para 500,000 autos eléctricos.

Salzgitter ha sido parte del imperio VW desde hace algún tiempo. La fábrica en el sitio comenzó en 1970, fabricando el K70 hatchback y sedán, un precursor del Passat de primera generación. Para 1975, Salzgitter había sido reacondicionado para fabricar motores de gasolina, y lo ha estado haciendo desde entonces.

Ahora, la planta que fabricaba motores está pasando a fabricar baterías. Ya hay una planta de producción piloto en el sitio, una sección de la fábrica que alguna vez fabricó culatas y que ahora está fabricando baterías experimentales para la próxima generación de autos y camionetas eléctricas.

La gigafábrica que actualmente se eleva, a una altura eventual de 60 m, fuera del lodo sajón tendrá una capacidad de 10 gigavatios/hora (gWh) para cada una de sus dos grandes salas de producción. Eventualmente, el plan es aumentar la producción a 40 gWh por año, baterías suficientes para 500.000 autos eléctricos. Sin embargo, eso es solo una pequeña parte de lo que VW necesita para construir todos esos nuevos vehículos eléctricos: la compañía estima que necesita unos 240 hWh de producción de baterías para 2028, por lo que a Salzgitter se unirán más Gigafactories en Valencia, Suecia y Ontario.

El director ejecutivo de Volkswagen Herbert Diess y el canciller alemán Olaf Scholz en el sitio de construcción de SalzGiga en Salzgitter, julio de 2022. Fotografía: Ronny Hartmann/AFP a través de Getty

¿Por qué toda esta frenética construcción de una fábrica de baterías? Porque VW ya no quiere estar en deuda con los fabricantes de baterías asiáticos. Para la línea actual de autos eléctricos ID, VW compra principalmente sus baterías a CATL de China y LG Chem de Corea, ambos actores dominantes en el mercado mundial de baterías.

Bueno, no por mucho más tiempo si VW puede evitarlo. Al pasar a diseñar y fabricar sus propias baterías, VW no solo quiere terminar con su dependencia de proveedores externos, sino que también puede lograr ahorros considerables.

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"Una de las cosas más importantes es la integración vertical", dice Thomas Schmoll, miembro de la junta del grupo de Power Co. Con eso se refiere a involucrarse en todo, desde la minería hasta la recolección de baterías viejas para reciclarlas. "Tienes que preocuparte por los minerales críticos, porque el 80 por ciento del costo de la batería está en las materias primas".

Para ayudar a reducir esos costos, VW, a través de Power Co, está haciendo lo que VW tradicionalmente hace mejor: compartir.

Compartir, en este contexto, no es simplemente cuidar, también se trata de ahorrar dinero. En la década de 1990, con cuatro marcas de automóviles principales (VW, Seat, Skoda y Audi) para hacer malabarismos, a VW se le ocurrió la idea de compartir plataformas. Al usar el mismo conjunto básico de componentes mecánicos, desde motores hasta suspensión y electrónica, podría fabricar cuatro autos por solo un poco más que el precio de uno. Por lo tanto, el VW Golf era, esencialmente, idéntico al Skoda Octavia, Audi A3 y Seat Leon debajo de la piel, pero podía venderlos a cuatro compradores diferentes, maximizando el retorno de la inversión de desarrollo original.

VW espera reducir el costo de fabricación de sus baterías hasta en un 30 por ciento por gWh, en comparación con los diseños actuales.

VW perfeccionó el arte de compartir plataformas en sus diversos modelos y marcas, de modo que ahora un práctico Multivan de siete asientos es, en términos puramente mecánicos, muy parecido a un Golf hatchback compacto. Lo mismo ocurre con los autos eléctricos de VW, todos los cuales viajan en la misma plataforma de autos eléctricos MEB, lo que permite a VW fabricar los ID.3, ID.4, ID.5, ID.7, ID.Buzz, Skoda Enyaq, Supra Born y Audi Q4 e-tron, todos de la misma caja básica de bits.

Ahora, VW está aplicando esta técnica a las baterías, creando lo que llama el Diseño de Celda Unificada. ¿Qué es? Bueno, mirarlo se parece mucho a un libro delgado de tapa dura. Sin embargo, es bastante pesado cuando lo levantas, ya que contiene 181 capas cuidadosamente intercaladas de ánodo de cobre y cátodo de aluminio. Estas capas, cada una con un grosor de solo micras, es donde la batería mantiene su carga eléctrica. Combine suficientes de estas Células Unificadas y tendrá un paquete de baterías para un automóvil eléctrico.

De hecho, tiene un paquete de baterías para muchos autos eléctricos diferentes, porque la idea es que el diseño básico de Unified Cell se pueda adaptar a diferentes necesidades. Para el 80 por ciento de la producción, el plan es utilizar una química de batería de "fosfato de hierro" relativamente simple. En teoría, esto es algo bueno: las baterías de fosfato de hierro se cargan más rápido y duran más que las baterías de iones de litio convencionales, pero tienen desventajas, principalmente porque no retienen tanta carga para un peso dado, lo que significa que su energía la densidad es menor. Podría significar que los propietarios de automóviles eléctricos convencionales tendrán que acostumbrarse a una carga más frecuente, pero más rápida, a cambio de precios más bajos.

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Sin embargo, las baterías de fosfato de hierro no son suficientes para aplicaciones de más alto rendimiento, como para los modelos Audi y Porsche, pero Unified Cell puede hacer frente a eso simplemente alterando los productos químicos que se mezclan en una suspensión (ese es el término oficial ), que luego se aplica a las delicadas láminas de metal que forman el cátodo y el ánodo. Al aumentar el contenido de manganeso y silicio, VW dice que puede crear más baterías de alto rendimiento, pero también más caras, en la misma línea de producción.

Todo lo cual se suma al ahorro de costos. VW espera reducir el costo de fabricación de sus baterías hasta en un 30 por ciento por gWh, en comparación con los diseños actuales. También busca una reducción similar en la cantidad de energía necesaria para crear la batería en primer lugar, además de reducir a la mitad el tiempo que lleva desarrollar nuevas baterías. Se dice que el diseño de la celda unificada está preparado para el futuro, y los ingenieros de VW dicen que se puede adaptar fácilmente a los muy promocionados diseños de batería de "estado sólido", cuyo objetivo es mejorar la energía de la batería y reducir drásticamente los tiempos de carga. VW no ha dado un cronograma para su cambio a baterías de estado sólido, pero su rival Nissan dice que las pondrá a la venta para 2028. El equipo de baterías de VW responde afirmando que Unified Cell ya está en el 90 por ciento del camino. de estado sólido, y solo usa una pequeña cantidad de electrolito líquido para permitir que su energía fluya de un lado a otro.

VW dice que quiere cerrar el ciclo de producción por completo, al igual que la mayoría de los fabricantes de teléfonos inteligentes, utilizando solo pequeñas proporciones de materias primas recién extraídas.

Existen serias preocupaciones sobre la energía utilizada para extraer los materiales para fabricar todas estas baterías, así como las preocupaciones sobre los derechos humanos en torno a las grandes operaciones mineras. A eso, Frank Blome de Volkswagen, director ejecutivo de Power Co, dice: "Creo que es demasiado pronto para hablar de esto, pero queremos gestionar toda la cadena de suministro y tenerla bajo nuestro control. Y, por supuesto, queremos hacer todo lo posible". reciclaje posible. Podemos recuperar hasta el 99 por ciento de los minerales de nuestras baterías para ser reutilizados".

Un lugar para hacer todo eso es, también, surgir del barro sajón en Salzgitter. Para 2025, la Célula Unificada debería estar en producción. En algún punto aún no definido más allá de eso, el centro de reciclaje debería estar en pleno funcionamiento recuperando las materias primas para fabricar baterías nuevas a partir de las viejas. Eventualmente, VW dice que quiere cerrar el ciclo de producción por completo, al igual que la mayoría de los fabricantes de teléfonos inteligentes, utilizando solo pequeñas proporciones de materias primas recién extraídas.