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Como a Volkswagen planeja derrotar Elon Musk na corrida das baterias

Não é todo dia que uma empresa industrial europeia recebe um pedido de US $ 14 bilhões. Não totalmente inesperado, entretanto, é que o pedido está relacionado à aquecida indústria de baterias de veículos elétricos. O negócio envolve o desenvolvedor de baterias Northvolt, liderado pelo ex-Tesla Peter Carlsson, que trouxe para casa o pedido relacionado a um acordo de parceria com o Grupo Volkswagen.

O pedido vem em parte como resultado da Northvolt ser um fornecedor estratégico de células de bateria premium para o Grupo Volkswagen na Europa, e em parte é baseado no aumento da participação da Volkswagen na Northvolt em paralelo com o pedido. No entanto, o negócio contém outro componente interessante: a Northvolt está vendendo sua participação na joint venture na fábrica que agora está construindo em Salzgitter, Alemanha, para a Volkswagen.

Com seis gigafactories europeias – uma das quais é a fábrica de giga Northvolt One de Peter Carlsson em Skellefteå; outro é o edifício Northvolt Zwei em Salzgitter, Alemanha – o chefe da Volkswagen, Herbert Diess (à esquerda), pretende ultrapassar Elon Musk da Tesla na corrida de bateria. A planta sueca Northvolt será expandida para uma capacidade de 40 GWh, o que também se aplica à planta gêmea em Salzgitter. Além disso, Diess e seus funcionários estão planejando outras quatro fábricas, além de uma série de outras medidas. – Fonte: http://www.engineering.com

Em um comunicado à imprensa, a empresa observa que, “A parceria da Northvolt Volkswagen será centrada em torno da gigantesca fábrica da Northvolt na Suécia, que será expandida para alcançar economias de escala adicionais, complexidade reduzida e uma melhor pegada ambiental para o produto. o mesmo vale para a planta de Salzgitter da VW, projetada usando um gêmeo digital da sueca Northvolt One Gigafactory, e que será atualizada para uma capacidade de 40 GWh. Mas a necessidade da Volkswagen não para por aí – hoje, a montadora alemã revelou um plano contendo nada menos que seis gigafábricas de bateria.

O desenvolvedor europeu de baterias, Peter Carlsson, é um empreendedor ambicioso. “Estou lutando por uma participação de mercado de 25 por cento para a Northvolt na Europa”, disse ele em uma entrevista anterior com engineering.com. Isso significa que ele precisa construir mais gigafábricas do que o inicialmente planejado, mas também é aqui que é mais relevante expandir a capacidade das instalações existentes. (Imagem cortesia da Forbes.) – Fonte: http://www.engineering.com

“A Volkswagen é um importante investidor, cliente e parceiro na jornada que temos pela frente e continuaremos a trabalhar duro com o objetivo de fornecer a bateria mais ecológica do planeta à medida que expandem rapidamente sua frota de veículos elétricos”, comenta Peter Carlsson, co – fundador e CEO da Northvolt.

No total, a Northvolt já garantiu mais de US $ 27 bilhões em contratos de clientes importantes. A questão é: como construir um aparato de produção que possa atender a esses requisitos, bem como ao aumento quase explosivo da demanda que se espera para acompanhar a eletrificação das frotas de veículos do mundo?

Para Northvolt, a resposta é a automação de longo alcance usando soluções de PLM e automação da Siemens e da ABB. No artigo de hoje, analiso o quadro geral dessas peças.

Análise mútua para efeito ideal

Quando a Northvolt e o Grupo Volkswagen apresentaram o próximo passo na parceria entre as duas empresas – uma parceria que começou em 2019 – uma das consequências é que a colaboração entre essas empresas terá um foco maior na fábrica sueca da Northvolt em Skellefteå. Esta instalação, que já é gigantesca e não está longe de estar pronta para produção, agora será expandida para suportar um pedido combinado de mais de US $ 14 bilhões nos próximos dez anos, já que a Northvolt é selecionada pelo Grupo Volkswagen como fornecedora líder estratégica de células de bateria premium na Europa.

O próximo passo da parceria é o resultado de uma análise mútua de como melhor utilizar os pontos fortes e ambições de cada parte nos próximos anos. Ao consolidar a produção de células na planta da Northvolt, as empresas esperam obter economias de escala adicionais, garantindo assim os melhores custos possíveis e possibilitando o menor impacto ambiental do mundo para a produção de células.

“Há potencial para expandir ainda mais essa parceria”, diz Thomas Schmall, presidente do conselho de administração do Volkswagen Group Components. – Fonte: http://www.engineering.com

Mas há vários aspectos no anúncio de Northvolt. Como o Grupo Volkswagen planeja aumentar sua própria produção de bateria na Europa, a Northvolt venderá sua participação no projeto de joint venture Northvolt Zwei em Salzgitter para a Volkswagen. Ao mesmo tempo, a Volkswagen aumentará sua participação na Northvolt.

“A Volkswagen continuará a aprofundar sua cooperação e parceria com a Northvolt. Eles são um dos nossos fornecedores de bateria mais importantes quando fazemos a transição para a mobilidade elétrica, e há potencial para expandir ainda mais essa parceria ”, disse Thomas Schmall, presidente do conselho do Volkswagen Group Components.

Como é calculada a demanda de bateria na Europa para se desenvolver?

Interessante neste contexto é como a demanda na Europa se desenvolverá no futuro. Somente na Europa, o Grupo Volkswagen espera uma demanda anual de mais de 150 gigawatts-hora a partir de 2025, e uma demanda no mesmo nível na Ásia.

Portanto, está claro que os 16 gigawatts-hora que virão inicialmente da fábrica da VW produzida pela Northvolt em Salzgitter representam apenas pouco mais de 10 por cento das necessidades de bateria da gigante automobilística alemã.

Hoje, o mundo consome cerca de 230 GWh de baterias de EV (em 2020), metade das quais relacionadas à Europa. A expectativa é que o consumo mundial em dez anos aumente para 3.000 GWh.

Por outro lado, isso abre as portas para várias novas fábricas da Northvolt ou a expansão das existentes, o que será um dos efeitos do anunciado desenvolvimento dos negócios de hoje entre as empresas.

Produção de bateria em plena rotação em Northvolt. Hoje, o mundo consome cerca de 200 GWh de baterias (em 2020), metade das quais refere-se à Europa. A expectativa é que o consumo mundial em dez anos suba para 3.000 GWh. – Fonte: http://www.engineering.com

Um empreendedor ambicioso

Peter Carlsson, da Northvolt, é um empreendedor ambicioso. Ele está lutando por uma participação de mercado de 25 por cento na Europa, disse ele em uma entrevista anterior ao site Engineering.com. O efeito provavelmente será que ele não apenas precisará construir mais gigafábricas, mas também precisará expandir a capacidade das instalações existentes, quando for o caso. Com a expectativa mencionada anteriormente de que em dez anos o consumo da bateria EV aumentará para quase 3.000 GWh, significa que, segundo a Volkswagen:

  • Só na Europa, seis gigabytes com capacidade total de produção de 240 GWh serão implantados no final da década;
  • A célula uniforme e as sinergias reduzem os custos da bateria em até 50 por cento. Seis gigabytes com capacidade total de produção de 240 GWh garantem o fornecimento da bateria por meio de um modelo colaborativo;
  • “Northvolt One” em Skellefteå será expandido para além de 40 GWh;
  • A Salzgitter está planejada como uma segunda gigafábrica com capacidade de produção de até 40 GWh.

Um GWh representa um custo de investimento de $ 120 milhões. Para atingir a meta de uma participação de mercado europeu de 25 por cento, Carlsson deve construir 150 GWh nos próximos dez anos.

“A primeira produção de 16 GWh de baterias em Skellefteå, Suécia, será suficiente para entre 250.000 e 300.000 carros”, disse Peter Carlsson. Ele acrescenta que o desenvolvimento do produto necessário para realizar a capacidade da fábrica para atender às demandas acima precisará de “gêmeos digitais na construção da fábrica”. Esses gêmeos serão então gradualmente usados ​​para formar “cópias de fábrica”, das quais uma está sendo usada atualmente na construção da fábrica Northvolt Zwei em Satlzgitter, Alemanha, que fornecerá principalmente ao Grupo Volkswagen baterias para veículos elétricos.

“Isso significa que nós deveremos ser supereficientes na construção de blocos de produção em conjuntos muito complicados. Como fazemos isso? Bem, você está construindo um gêmeo digital muito bom ”, disse Carlsson. Ele e seus funcionários parecem estar em plena atividade; no entanto, um surto recente de Covid-19 na gigafactory sueca em Skellefteå pode atrasar o andamento do processo de construção.

Interface de uma sessão de simulação no Siemens Simcenter Battery Design Studio. – Fonte: http://www.engineering.com

Siemens e ABB em funções principais em PLM e automação

Também está claro que o tipo de produção que Peter Carlsson e seus funcionários desenvolveram é caracterizado pela automação e pela fabricação digitalmente controlada e coerente.

Quando se trata de suporte e automação de PLM, a Siemens – como a ABB – desempenha papéis importantes nisso. No desenvolvimento de produtos e automação de fabricação, Northvolt trabalha com software e hardware desses dois players.

A Siemens desempenha um papel dominante no lado do software PLM no desenvolvimento de produtos. Serão utilizadas soluções como Teamcenter (backbone cPDm), NX (CAD), Battery Design Studio, Simcenter Structures / STAR-CCM + (CAE e simulação de fluxo) e Amesim (simulação 1D). A página de produção inclui softwares como o Tecnomatix para planejamento e simulação de produção.

Como eu disse, a ABB também está fortemente comprometida em construir a capacidade de produção da Northvolt; isso inclui coisas como eletrificação da planta e certas áreas de processo de manufatura, incluindo soluções da família Ability.

Quando se trata de automação de fábrica, também há uma presença maciça da Siemens. Por exemplo, podemos encontrar o sistema de automação da Siemens, Simatic, que inclui sistemas de controle, integração e soluções de segurança, enquanto o controle do movimento do motor do servo é feito no Siemens Simotion.

Quando se trata do papel da ABB, as soluções do gigante da engenharia sueco-suíça para automação de processos e eletrificação das instalações estão sendo usados ​​atualmente, ou serão usados ​​no futuro. “Precisávamos reduzir o preço dos custos de fabricação das baterias para metade do custo de produção ‘normal’”, disse Carlsson. “Isso significava uma necessidade de pensar em novos termos. Por exemplo, como podemos mudar a cadeia de valor e fazer uma possível integração vertical com processos mais racionais incluídos e, assim, atingir um custo de fabricação menor? Em segundo lugar, qual seria a escala absoluta e mais ótima se você pegasse todos os seus diferentes recursos de investimento e os avaliasse de um ângulo de eficiência e descobrisse maneiras de otimizá-los também?”

A resposta final estava de acordo com um conceito de economias de escala : descobriu-se que fábricas quatro a dez vezes maiores que as existentes tornariam possível “engolir” os desafios definidos acima.

O anúncio da Northvolt é uma indicação de que o caminho que Carlsson traçou para o futuro é correto.

Texto escrito originalmente em inglês por Verdi Ogewell, em Engineering.com., 16 de Março de 2021.

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Engenheiro na Web
Engenheiro na Web é o heterônimo de vários Engenheiros comuns pelo Brasil. Gosta de navegar pela Web, em busca de novas informações e conhecimentos. Seus pensamentos não param e, por isso, ele precisa escrever.
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