Будущее производства аккумуляторов для электромобилей
Эра электромобилей (EV) в ближайшем будущем, и батареи готовы стать главными источником энергии для автомобилей. Чтобы захватить долю рынка и масштаба, производители аккумуляторных элементов увеличивают объемы производства. Но эти усилия угрожают подорвать экономику отрасли.
Рыночная модель, разработанная BCG, прогнозирует, что в 2021 году мировой объем производства аккумуляторных элементов превысит рыночный спрос примерно на 40% и окажет огромное давление на цены на аккумуляторы. Чтобы выжить на этом сложном рынке, производители должны будут снизить цены, чтобы полностью использовать свою емкость; даже производители аккумуляторных элементов с инновационными функциями не будут освобождены от ответственности. Чтобы сохранить свою маржу при одновременном снижении цен, производители должны будут сократить свои производственные затраты.
Исследования BCG показали, что улучшение эксплуатационных характеристик является наиболее эффективным способом для производителей батарей стать конкурентоспособными по затратам на рынке, отягощенном избыточной емкостью. Чтобы достичь операционного совершенства, производители батарей должны принять концепцию фабрики будущего, в которой технологии Industry 4.0 улучшают структуру и процессы производства. (См. "Завод будущего", BCG Focus, декабрь 2016 г.).
Перейдя на "фабрику будущего", производители могут сократить общие затраты на батарейные элементы за киловатт-час (кВт-ч) емкости до 20%. Экономия достигается за счет снижения капитальных и коммунальных затрат, а также за счет более высокой урожайности. Затраты, связанные с производством (без учета материалов), могут быть снижены на 20%-35% на каждом из основных этапов производства аккумуляторных элементов: производство электродов, сборка элементов и отделка элементов. Производство электродов выигрывает от более быстрого времени сушки, что увеличивает выход продукции и снижает капзатраты на оборудование. В процессе сборки ячеек автоматизированная настройка параметров, основанная на данных, повышает точность и сокращает время производства. Чистовая обработка ячеек увеличивается за счет более короткого времени формования и старения, что значительно снижает требования к капвложениям.
Производители аккумуляторных элементов и автомобилей должны принять меры для получения преимуществ.
Производители могут модернизировать существующие заводы с помощью цифровых усовершенствований структур и процессов и проектировать новые заводы как фабрики будущего. Для автопроизводителей, которые производят электромобили в США и Западной Европе, поставка аккумуляторных батарей на заводе будущего имеет важное значение для того, чтобы стать конкурентоспособными по цене с автомобилями, работающими на горючем топливе, до 2030 года.
СПРОС НА ДЕШЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ СТРЕМИТЕЛЬНО РАСТЕТ.
В частности, в нашей модели были рассмотрены следующие допущения, касающиеся требований к емкости батареи и темпов внедрения четырех типов EV:
Малые гибридные электромобили (MHEV) имеют двигатель внутреннего сгорания (ICE) плюс маломощный электрический двигатель с мощностью батареи около 5 кВт-ч. По нашим оценкам, в 2030 году на долю MHEV будет приходиться 15% мирового автомобильного рынка.
Гибридные электромобили (ВОМ) сочетают в себе двигатель внутреннего сгорания (ICE) и электромотор средней мощности с аккумуляторной батареей мощностью примерно 10 кВт/час. По нашим оценкам, доля рынка в 2030 году составит 13%. Подключаемые к сети гибридные электромобили (PHEV) оснащены двигателем ICE и мощным электрическим двигателем мощностью примерно 18 кВт-ч. Ожидается, что в 2030 году доля рынка составит лишь 6%. Электромобили с аккумуляторными батареями (BEV) оснащены электродвигателем, питающимся от аккумулятора большой емкости. В зависимости от класса транспортного средства емкость аккумуляторной батареи может достигать 110 кВт/час.
По оценкам, в 2030 году на долю электромобилей BEV будет приходиться около 14% автомобильного рынка.
На BEV будет приходиться наибольшая доля спроса на аккумуляторные батареи. Чтобы понять, как этот спрос может упасть, мы внимательно изучили четыре классификации BEV и их требования к батареям. Мы также спрогнозировали долю рынка по каждому классу автомобилей. Городские. Эти небольшие автомобили обычно используются для поездок на короткие расстояния внутри городов. Аккумулятор заряжается в ночное время при стандартном напряжении от розеток в гаражах или на улице.
По прогнозам, в 2030 году на долю городского применения придется около 20% рынка BEV.
Семья. Эти средние автомобили используются для среднемагистральных, междугородних поездок. Время зарядки составляет от 30 до 60 минут на зарядных станциях большой мощности. По оценкам, доля рынка в 2030 году составит около 40%. Премиум. В автомобилях этого сегмента используются самые мощные двигатели всех типов BEV, допускающие дальность действия около 500 миль. Время, необходимое для полной зарядки этих батарей, составляет примерно два часа. Достаточная емкость для 125 миль езды доступна после зарядки в течение 15 минут. Ожидается, что доля рынка в 2030 году достигнет примерно 25%.
Робо-Такси.
Эти самоходные такси будут использоваться для городских перевозок. Усовершенствованное управление автопарком и очень короткое время тарификации (от 10 до 15 минут) на высокомощных станциях позволит проехать до 125 миль. Робо-такси будут продаваться операторам автопарков, а не потребителям. По нашим оценкам, в 2030 году эти автомобили составят около 15% рынка BEV.
