Izziv št. 3 / Avtomobilska industrija
Proizvodnja zmogljivejših baterij za električna kolesa
Opis težave
Kako bi lahko MSP, ki se nahaja na čezmejnem območju in uvaža baterije za e-kolesa, proizvedlo lažji in učinkovitejši tip baterij?
Kot v preostalem delu EU je tudi čezmejno območje Italije in Slovenije priča naraščajočemu povpraševanju po trajnejših oblikah prevoza, kot so kolesa. Poti kot so npr. Adriabikes, lajšajo njihovo uporabo tako za vsakodnevno življenje (zlasti na mestnih območjih) kot pri raziskovanju čezmejnega območja za turistične namene; temu cilju sledijo tudi projekti, ki jih podpira Interreg Italija – Slovenija, npr. INTER BIKE II. V tem smislu je, tj. z uporabo e-koles, kolo priročnejše prevozno sredstvo za različne skupine potencialnih uporabnikov, zato veljajo za vedno pomembnejše prevozno sredstvo.
Uporabniki lahko dostopajo do produkta tako preko nakupa kot preko najema. V vsakem primeru:
- je avtonomija baterije ključna za zagotavljanje dolgoročne uporabe e-koles za uporabnike, ki bodo z njimi torej lahko opravili daljša potovanja;
- teža baterije zmanjša skupne zmogljivosti e-koles, saj oteži njihovo premikanje.
Področje projektiranja baterij zadeva tudi proizvajalce, ki iščejo najučinkovitejše rešitve z vidika proizvodnega procesa.
Baterije so dejansko najpomembnejša komponenta e-koles in obenem glavna komponenta, ki jih razlikuje od tradicionalnih koles. Njihova teža je ključnega pomena, saj lahko vpliva na hitrost in trajanje kolesa, s tem pa tudi na njegovo skupno učinkovitost. Zato z vidika stranke zanesljivost baterije vpliva na učinkovitost kolesa in na razdaljo, ki jo je mogoče opraviti z enim samim polnjenjem.
Opišite, kako bi stvari morale delovati (v idealnih okoliščinah).
Ob upoštevanju trenutnih okoliščin – v katerih so proizvajalci močno odvisni od dobaviteljev baterij, ki se nahajajo izven Evropske unije in pri katerih lastnosti izdelkov ne zadovoljujejo povpraševanja trga v 100 % – je mogoče trditi, da bi bil idealen scenarij za končne uporabnike čezmejnega območja ta, da bi imeli dostop do električnih koles, opremljenih z baterijami boljših zmogljivosti: takšnih, ki bi jih bilo mogoče, na primer, napolniti v le dveh urah (namesto v 8 urah, kar je trenutno povprečje), katerih energetska učinkovitost bi dosegala 90 % in ki bi tehtale 9 kg; poleg tega bi morala delna polnjenja in praznjenja podaljšati življenjsko dobo baterije, namesto da jo skrajšajo.
Na enak način bi zanimivo priložnost za proizvajalce električnih koles predstavljala možnost nakupa teh visoko zmogljivih baterij pri lokalnem dobavitelju oz. vsaj dobavitelju, ki se nahaja v Evropski uniji, katerega proizvodna zmogljivost bi pokrivala širok nabor vozil (mestnih električnih koles, električnih koles za dolge poti, gravel e-bikes), s čimer bi se izognili nestabilnosti svetovnih trgov.
Za ustrezen odziv na težavo morajo proizvajalci baterij radikalno okrepiti tako projektiranje izdelka kot projektiranje procesa.
Opišite okoliščine težave. Kako je do nje prišlo in kaj je vodilo do njenega nastanka? Navedite glavni vir oz. vzrok težave (težava tehnične/človeške narave).
Analize življenjskega cikla izdelka kažejo, da so električna kolesa energetsko učinkovitejša (7,3 ± 3,0 kW h/100 km za e-kolesa, v primerjavi s 56 ± 15 kW h/100 km za motorna kolesa in 35 ± 9 kW h/100 km za avtobuse) in manj onesnažujoča (2,5 ± 2,0 kg CO2 eq./100 km za e-kolesa, v primerjavi s 15 ± 6 kg CO2 eq./100 km za motorna kolesa in 11 ± 2 kg CO2 eq./100 km za avtobuse) kot motorna vozila na konvencionalni pogon in sistemi javnega prevoza (Stilo et al., 2021).
Večinski del vrednosti električnega kolesa predstavlja njegova baterija, ki je njegova najdražja komponenta, saj predstavlja približno 30–40 % vrednosti kolesa; to pomeni, da predstavlja glavni element, ki je odgovoren za razliko med cenami posameznih koles (Electric-biking 2021).
Skozi leta so se materiali, uporabljeni za proizvajanje baterij, spremenili, baterije pa so tako postale manjše in lažje.
Na evropskem trgu, ki je bil dolgo odvisen od dobavne verige e-koles Daljnega Vzhoda, zlasti pa od baterij, proizvedenih v gospodarstvih v vzponu, sta kriza na področju logistike dobavnih verig zaradi covida-19 in močno povečanje povpraševanja pokazala na številna kritična področja, ki zadevajo zanesljivost dobavne verige e-koles z Daljnega Vzhoda. Zato je izbira evropskega dobavitelja baterij ključna za zmanjševanje tveganj in povečanje zanesljivosti proizvodnega procesa.
Navedite, koga ta težava neposredno ali posredno zadeva.
Pomanjkanje visoko zmogljivih baterij za električna kolesa ter zanesljivih dobaviteljev v Evropski uniji neposredno prizadene proizvajalce električnih koles, končne uporabnike in »posrednike« kot so ponudniki javnih storitev električne mobilnosti (npr. občine) ter izvajalci storitev na turističnem področju, ki električna kolesa ponujajo kot dodatno storitev.
- Težava neposredno zadeva tudi končne uporabnike (kolesarje): izdelki trenutno predstavljajo kompromisno rešitev med težo baterij in razdaljo, ki jo je mogoče prevoziti z e-kolesom. Kolesarji bi cenili lažje baterije, saj bi te povečale enostavnost uporabe kolesa, ne želijo pa se za to odpovedati avtonomiji, saj je iskanje polnilne postaje in polnjenje prevoznega sredstva lahko oteženo. Izboljšanje obeh dimenzij izdelka bi pozitivno vplivalo tudi na izkušnjo s kolesom.
- Proizvajalci električnih koles bi imeli koristi od lažjih baterij, saj te omogočijo prihranek stroškov nabave ter upravljanja z materiali in komponentami. Na splošno bi lahko proizvajalci te prihranke upoštevali (vsaj deloma) pri stroških končnih uporabnikov (kolesarjev). Poleg tega bi imelo učinkovitejše projektiranje, avtomatizacija in digitalizacija proizvodnega procesa prednosti za proizvajalce v smislu učinkovitosti in prilagodljivosti.
- Ponudniki javnih storitev električne mobilnosti, na primer občine: večja avtonomija voznega parka električnih koles za storitve bike sharinga bi, na primer, pripomogla k večji privlačnosti storitve, imela dolgoročen pozitiven vpliv na tokove urbane mobilnosti in uvedla novo rešitev za strategije urbane mobilnosti.
- Ponudniki turističnih storitev bi lahko izkoristili izjemne prednosti zmogljivejših električnih koles na primer za širjenje ponudbe »slow« turizma, kjer bi lahko pripravili daljše poti, ki bi jih bilo mogoče prevoziti z e-kolesi.
Povečanje avtonomije e-koles bi lahko nenazadnje neposredno koristilo starejšim prebivalcem ali osebam, ki imajo zaradi določenega bolezenskega stanja ali telesne poškodbe težave z uporabo običajnega kolesa (Johnson, M., & Rose, G. 2015).
Pojasnite trenutne ali potencialne strukturne, ekonomske, socialne/družbene in okoljske posledice težave. Vključite njene trenutne/potencialne finančne stroške.
Težava pri snovanju in proizvodnji baterij za e-kolesa vpliva na več področij:
- cena baterij je še vedno visoka, kar bi lahko potencialne kupce e-koles odvrnilo od nakupa te dobrine;
- cena baterij je visoka zlasti zaradi stroška njihove proizvodnje;
- potencialne uporabnike e-koles omejena avtonomija baterij in njihova teža odvračata od nakupa in od uporabe te dobrine;
- povečanje uporabe e-koles bi imelo ugoden vpliv na okolje, saj bi nadomestilo uporabo zasebnega avtomobila;
širitev trga baterij bi industrijo spodbudila k rasti, kar bi lahko privedlo do natančnejše opredelitve predpisov, npr. s področja zagotavljanja varnosti.
Podprite svojo težavo z dejstvi in številkami, uporabniškimi vpogledi in drugimi razpoložljivimi podatki.
Podatki agencije Eurostat (2021) kažejo, da je v zadnjih letih EU iz izvenevropskih držav uvozila več električnih koles kot jih je izvozila. V letu 2020 je bilo, natančneje, iz EU izvoženih 273.900 električnih koles v vrednosti 427 milijonov evrov (podatki vključujejo kolesa s pomočjo pri pedaliranju in s podpornim električnim motorjem neprekinjene nazivne moči manj kot 250 W). V enakem obdobju je EU uvozila 839.100 električnih koles v vrednosti 721 milijonov evrov iz držav izven EU. Električna kolesa so bila v EU uvožena zlasti iz Tajvana (53 % skupnega uvoza električnih koles iz držav izven EU), ki mu sledijo Vietnam (19 %), Kitajska (10 %), Turčija (7 %) in Švica (6 %).
Na splošno se, skladno z naraščanjem priljubljenosti električne mobilnosti, baterije zaradi vloge, ki jo imajo pri omogočanju na elektriki temelječega prevoza in pri uravnoteževanju električnih omrežij, kažejo kot ključni element prehoda na trajnejšo prihodnost. Uporaba baterij predstavlja priložnost za odpravo emisij CO2 in NO2 vozil v svetu, ki se bori proti klimatskim spremembam; povečanje proizvodnih zmogljivosti baterijskih celic predstavlja tudi pomenljive priložnosti za ustvarjanje dodatne vrednosti za proizvajalce, ustvarjanje novih, dobro plačanih delovnih mest in podpiranje gospodarske rasti različnih držav (McKinsey 2022a).
Kot kaže nedavno poročilo McKinsey and Company (2022), le ščepec podjetij, specializiranih za naprave za proizvodnjo baterijskih celic, posluje v Evropi; večina se jih nahaja na Kitajskem, Japonskem in v Južni Koreji. Večji del teh uveljavljenih dobaviteljev baterijskih celic deluje s preko 95-% zmogljivostjo, kar pomeni, da imajo za povečanje proizvodnje na voljo le malo manevrskega prostora. Poleg tega običajno dajejo prednost naročilom njihovih ustaljenih strank (v večjem delu gre za pomembne in uveljavljene proizvajalce celic) in ne naročilom novih evropskih in ameriških proizvajalcev. Evropski proizvajalci baterijskih celic in OEM električnih vozil, ki poskušajo prodreti na to področje, posledično tvegajo, da se bodo morali pri dobavi naprav soočiti z ozkim grlom, ki bi lahko ogrozilo njihove proizvodne načrte. V tem kontekstu je zanesljivost dobave opreme ključni dejavnik uspeha.
Reference:
- Electric-biking 2021. How Much Does an Electric Bike Battery Cost? [Spletni vir] Na voljo na: https://electric-biking.com/battery-cost/ [Dostop: 06. september 2022].
- Eurostat, 2021. EU trade in bicycles and electric bicycles.
- Johnson, M., & Rose, G. (2015). Extending life on the bike: Electric bike use by older Australians. Journal of Transport & Health, 2(2), 276-283.
- McKinsey & Company, 2022a. Capturing the battery value-chain opportunity.
- McKinsey & Company, 2022b. Unlocking the growth opportunity in battery manufacturing equipment.
- Stilo, L., Segura-Velandia, D., Lugo, H., Conway, P. P., & West, A. A. (2021). Electric bicycles, next generation low carbon transport systems: A survey. Transportation Research Interdisciplinary Perspectives, 10, 100347.