Tańsze produkcja samochodów elektrycznych: eksperci wskazują 10 sposobów projektowych na obniżenie kosztów materiałów

Zdjęcie: Seat (ilustracja)

Pojazdy elektryczne stanowią coraz większy udział w produkcji nowych samochodów, a jednocześnie producenci są naciskani przez wysokie koszty produkcji. Wiele uznanych firm wciąż produkuje samochody elektryczne w mniejszych ilościach niż modele hybrydowe lub spalinowe, podczas gdy dotacje maleją, a nabywcy bardziej wrażliwi na cenę zyskują na znaczeniu. Popyt jednak nie spada: na większości dużych rynków sprzedaż nadal rośnie, a według ekspertów z McKinsey baterie wciąż stanowią do 35 procent całkowitych kosztów pojazdu.

Analiza pokazuje, że pomiędzy różnymi modelami samochodów elektrycznych koszty produkcji wahają się od 20 do 50 procent. Około jedna trzecia tych różnic wynika z decyzji dotyczących materiałów i projektu, kolejna jedna trzecia z efektywności procesów, a reszta z czynników takich jak dotacje lub niższe koszty zaopatrzenia. Dzięki celowym decyzjom technicznym i projektowym koszty materiałów można zmniejszyć o 10 do 25 procent. Według firmy doradczej kluczowe są w tym przypadku wczesne ustalenia dotyczące technologii, wymagań, architektury, integracji systemów oraz sterowania procesem rozwoju.

Pierwszym czynnikiem wpływającym na efektywność jest mniejsze zapotrzebowanie na energię, dzięki czemu wystarczają baterie mniejsze i tańsze. Ulepszenia w zakresie aerodynamiki, masy, oporu toczenia, architektury elektrycznej, napędu oraz zarządzania ciepłem mogą zwiększyć efektywność. W przypadku pick-upa, według badania, jeden z producentów zmniejszył rozmiar baterii o 13 procent, jednocześnie zwiększając zasięg o cztery procent w porównaniu z modelem konkurencyjnym, co przyniosło oszczędności w kosztach baterii na poziomie około 2000 dolarów za pojazd. Konsekwentne projektowanie elementów pod kątem rzeczywistej korzyści klienta ma ponadto zapewnić, że komponenty oferują tylko te funkcje i właściwości, których klienci rzeczywiście potrzebują i cenią, oraz uniknąć niepotrzebnego nakładu materiałowego i konstrukcyjnego.

Wybór technologii i integracja systemów jako kluczowe czynniki wpływające na koszty

Również wybór technologii wpływa na koszty, zależność od surowców oraz możliwości skalowania. Zgodnie z badaniem, przejście od chemii ogniw bateryjnych bogatych w nikel, takich jak NMC (nikel-mangan-kobalt) lub NCA (nikel-kobalt-tlen aluminium), na LFP (lit-żelazo-fosforan) może umożliwić bezpośrednie oszczędności materiałowe w wysokości od 750 do 1500 dolarów w przypadku pojazdu o pojemności 75 kWh. W przypadku elektroniki sterującej i topologii silnika konieczne jest zrównoważenie kosztów, efektywności oraz zależności od materiałów. Dla SUV-a klasy średniej analiza wskazuje na oszczędności od 400 do 1000 dolarów za pojazd przy optymalnej kombinacji modułu mocy, chemii bateryjnej i topologii silnika.

Kolejne możliwości wynikają z integracji systemów, grupowania funkcji oraz zmniejszenia liczby wariantów. Przełączniki mocy, silniki elektryczne i skrzynie biegów mogą być połączone w zintegrowane jednostki napędowe. Wspólne zarządzanie temperaturą może łączyć akumulator, wnętrze pojazdu, układ napędowy oraz elektronikę mocy, umożliwiając zmniejszenie pojemności akumulatora o 1 do 1,5 kWh. Mniej wariantów wyposażenia może zaoszczędzić od 150 do 400 dolarów na pojazd, podczas gdy wspólna sprzętowa architektura oraz funkcje aktywowane za pomocą oprogramowania dodatkowo zmniejszają złożoność. Dzięki grupowaniu kilku funkcji w pojedynczych komponentach można również uniknąć konieczności stosowania częściowych systemów. Strukturalne pakety akumulatorów mogą ponadto przejąć niektóre funkcje konstrukcji karoserii.

Płatformy, standaryzacja i elektronika w centrum uwagi

Flexybilne platformy powinny obsługiwać różne rodzaje napędów i typy pojazdów, wykorzystując większy odsetek wspólnych komponentów. Współdzielone narzędzia, komponenty i logistyka mogą zmniejszyć nakłady inwestycyjne oraz uproszczyć proces zakupów i eksploatacji, a nowe warianty mogą być rozwijane na istniejących platformach w ciągu miesięcy, a nie lat. Producenci mogą również sprawdzić przyjęte wymagania techniczne, zanim odbiją się one na sprzęcie. Zgodnie z autorami badań, konsekwentne zarządzanie wymaganiami może zaoszczędzić od 120 do 240 dolarów na pojazd, jeszcze zanim nastąpi przebudowa lub negocjacje z dostawcami.

Kolejnym podejściem jest silniejsza standaryzacja na komponentach optymalizowanych pod dostawców zamiast na własnych rozwiązaniach dla każdego programu pojazdów. Celem jest ponowne wykorzystanie mniej optymalizowanych komponentów w różnych platformach i liniach pojazdowych, aby zwiększyć skali produkcji. Potencjał ma również architektura elektryczna i elektroniczna – stanowi ona około pięciu do dziesięciu procent całkowitych kosztów listy części. Architektury oparte na strefach mogą zmniejszyć zapotrzebowanie na kable i miedź o nawet 30 procent, jednocześnie obniżając nakłady montażowe.

Sztuczna inteligencja generatywna może wspierać procesy rozwojowe, począwszy od identyfikacji wymagań klientów, poprzez specyfikację i projektowanie, aż po weryfikację. Może analizować większą liczbę wariantów projektowych, badać stosunek kosztów do efektywności oraz wcześniej ujawniać możliwości optymalizacji, jednak nie zastępuje ona technicznego osądu inżynierów.

Dziesięć mechanizmów opisanych przez McKinsey nie jest według doradców wykazem wyczerpującym. Ponadto wymieniane są między innymi decyzje dotyczące produkcji własnej lub zakupu gotowych rozwiązań, strategia platformowa oraz silna funkcja zarządzania zakupami. Celowe optymalizowanie kosztów produktu poprzez projektowanie opisane jest jako podstawowe podejście do obniżania kosztów, poprawy efektywności oraz dostarczania bardziej przystępnych samochodów elektrycznych w większym zakresie.

Również interesujące

O autorze

Thomas Langenbucher jest ekspertem od mobilności elektrycznej, który pracował w przemyśle motoryzacyjnym oraz sektorze finansowym. Od 2011 roku publikuje na ecomento.de artykuły o samochodach elektrycznych, zrównoważonych technologiach i rozwiązaniach mobilnościowych. Dowiedz się więcej.

Interakcje czytelników