كيف ستوفر جنرال موتورز سيارة كهربائية لكل عملائها عبر منصة بطاريات آلتيوم؟

من المتوقع أن يشهد قطاع السيارات زعزعة هائلة في السنوات القليلة المقبلة مع الانتقال السريع إلى السيارات الكهربائية والاستغناء عن مركبات الوقود الأحفوري، ففي عام 2022، تجاوزت مبيعات السيارات الكهربائية 10 ملايين سيارة. وبحلول عام 2030، من المرجح أن يتوسع المخزون العالمي من السيارات الكهربائية ليصل إلى 350 مليون سيارة. وبحلول عام 2035، ستصبح أكبر أسواق السيارات كهربائية بالكامل، وفقاً لتقرير من شركة ماكنزي آند كومباني.

ولكن أمام هذا التحوّل العالمي السريع، تظهر بعض العقبات التي تشكك في استطراد النمو على هذا النحو في منطقة الشرق الأوسط، على الرغم من الوعي الكبير لدى المستهلكين في المنطقة بالمركبات الكهربائية وفوائدها البيئية وتطلعهم إلى تجربتها وفقاً لاستطلاع حديث. وتتمثل هذه العقبات في البنية التحتية، ومحطات شحن هذه المركبات، ونطاق سيرها للشحنة الواحدة، وعمر البطاريات الافتراضي، والتكلفة المرتفعة لاقتناء المركبات وصعوبة تبني أنواع معينة لهذه النقلة. وهنا، تأتي شركة جنرال موتورز (General Motors) لتقدم حلولاً لهذه العقبات من خلال إعلانها عن ابتكارها الذي من شأنه تغيير قواعد اللعبة في عالم المركبات الكهربائية؛ منصة بطاريات آلتيوم (Ultium).

تعمل جنرال موتورز على تسريع وتيرة انتشار السيارات الكهربائية العالمية وتبني أكبر عدد من المستهلكين لها، ولا سيّما في المنطقة، إذ أعلنت في عام 2021 عن خططها لإطلاق 30 طرازاً جديداً من المركبات الكهربائية في السنوات القادمة، على أن يكون 13 طرازاً منها في منطقة الشرق الأوسط.

تبدو هذه الأرقام جريئة للغاية، ولكنها تضحى ممكنة التحقيق إذا ما نظرنا إلى أحدث ابتكارات جنرال موتورز؛ منصة بطاريات آلتيوم التي تتميز بتكلفتها المنخفضة ومرونتها ومتانتها العالية واستدامتها. فما هي منصة آلتيوم، وكيف ستحقق وعود جنرال موتورز بتوفير "مركبة كهربائية لكل عميل"، وكيف ستساعد الشركة في تحقيق رؤيتها البيئية الطموحة؟
أجاب المدير التقني لهندسة مجموعات البطاريات عالية الفولتية لدى جنرال موتورز، آندي آوري، عن هذه الأسئلة، "أحدث التقنيات في عالم المركبات الكهربائية: كيف تقود جنرال موتورز ثورة الابتكار في مجال السيارات الكهربائية".

ما منصة بطاريات آلتيوم (Ultium)؟

منصة آلتيوم هي منصة بطاريات للمركبات الكهربائية، تضم وحدات بطاريات قابلة للتبديل، ويختلف عددها وترتيبها وفقاً لاحتياجات كل مركبة لتمكين المركبات الكهربائية عبر قطاعات واسعة، بدءاً من السيارات عالية الأداء وحتى سيارات الدفع الرباعي.

عدد وحدات مرنة: طورت جنرال موتورز أنماطاً مختلفة لشكل المنصة واستيعابها وفقاً لنوع المركبة، مثل المنصة ذات الطبقة الواحدة وتحتوي على ما يصل إلى 12 بطارية مستقلة وتناسب سيارات الكروس أوفر الفاخرة (luxury crossover) وسيارات الدفع الرباعي متوسطة الحجم مثل كاديلاك ليريك (LYRIQ)، والمنصة ذات الطبقة المزدوجة وتحتوي على 24 بطارية، وتناسب الشاحنات الكبيرة مثل جي إم سي هامر (GMC HUMMER EV). وتسمح عدد الوحدات المرنة بالتكيف السريع مع طلب السوق لعدد أكبر أو أقل من الوحدات حسب الضرورة، وتسمح بإزالة الوحدات مع استمرار تحسن كثافة الطاقة.

ستسهم المنصة في استبدال كثير من المركبات العاملة بالوقود الأحفوري ولا سيما الشاحنات الكبرى، التي تسهم بكمية كبيرة من الانبعاثات تصل إلى 23% من الانبعاثات التي تسببها وسائل النقل في الولايات المتحدة على سبيل المثال. لكن مرونة منصة آلتيوم ونطاقها وعدد وحداتها ستسهل تحويل كل مركبة مهما كان نوعها وحجمها وإمكانياتها إلى مركبة كهربائية.

تصميم مختلف للبطاريات: ما يميز بطاريات آلتيوم الجديدة من جنرال موتورز هو أنها تتيح تكديس الخلايا كبيرة النسق، التي تشبه شكل الحقيبة، عمودياً أو أفقياً ضمن حزمة البطارية. ويتيح ذلك للمهندسين تحسين عملية تخزين طاقة البطارية ومكان تثبيتها وفق الكثير من تصاميم المركبات، وتضخيم كثافة الطاقة لتعزيز نطاق القيادة دون مواجهة مشكلة الوزن الزائد.

التكلفة المنخفضة: تستخدم البطاريات مزيج النيكل والكوبالت والمنغنيز والألومنيوم (NCMA) للتقليل من نسبة الكوبالت الباهظ الثمن بنسبة 70%، وتساعد هذه الخطوة في خفض تكاليف حزمة البطارية إلى أقل من 100 دولار لكل كيلوواط في الساعة، التي تعتبر عادة عتبة حاسمة للمركبات الكهربائية لتكون قادرة على المنافسة مع محركات الاحتراق الداخلي.

يقول آندي إن فريق جنرال موتورز طوّر منصة آلتيوم بحيث يتمكن جميع العملاء من الحصول على نطاق أكبر بتكلفة أقل، وهذا ما راعاه الفريق عند تصميم كل جزء من نظام البطارية، بدءاً من المزيج وتصميم الخلية حتى النظام الحراري وكيفية إدارة عناصر التحكم في البطارية.

نظام إدارة لاسلكية: تتميز منصة آلتيوم بنظام بطارية لاسلكي، فهو يقلل أسلاك البطارية بنسبة 90% تقريباً، ويمكن أن يزيد الموثوقية عن طريق تقليل أوضاع الفشل المرتبطة بالاتصالات السلكية. إذ تعمل الوحدات دائماً من خلال برمجة كل وحدة رقمياً لإخبار أنظمة التحكم رقمياً بتصحيح الأخطاء.

نطاق الشحن: من الأمور المحورية التي عالجتها المنصة نطاق الشحن، إذ عبّر المستهلكون عن قلقهم بشأن نطاق شحن البطاريات. ويوضح آندي أن الشركة تجاوزت حتى احتياجات العملاء ليصل مدى نطاق القيادة في الشحنة الواحدة إلى 724 كم، إذ تتراوح خيارات الطاقة للبطارية من 50 إلى 200 كيلوواط/ساعة، مع تسارع من 0 إلى 96 كم في الساعة في غضون 3 ثوانٍ، حسب المركبة.

عمر البطاريات: طمأن آندي المستهلكين خلال حديثه في الجلسة الحوارية بشأن مخاوفهم من تآكل البطاريات، مشيراً إلى أن المنصة صممت بطريقة مختلفة تماماً عن تصميم الأجهزة الإلكترونية السريعة العطب، بدءاً من مكوناتها وحتى تصميم الأقطاب الكهربائية وتصميم الخلايا والنظام الحراري وأدوات التحكم، موضحاً أنه من المرجح أن تدوم البطاريات طوال عمر السيارة.

مرونة التبديل: يعتمد نظام إدارة البطارية الجديدة على الوحدات الفردية ما يسمح بتبديل الوحدات المفردة بدلاً من تبديلها كلها معاً.

يقول آندي إن العالم يخوض مرحلة مهمة في صناعة السيارات، حيث تتغير التكنولوجيا الأساسية التي تشكل ماهية السيارة، موضحاً أن تكنولوجيا المركبات الكهربائية كانت قيد التطوير منذ عقود، ولكن التكنولوجيا عموماً تنمو في منحنى على شكل S حيث تُعتمد ببطء شديد في البداية، ثم يتسارع بدرجة كبيرة.

ويستشهد آندي ببطاريات الليثيوم، التي طُوّرت في سبعينات القرن الماضي، وبدأ تبنيها في المنتجات الاستهلاكية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر، وأخذت في التطور حتى أصبحت تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون مناسبة للسيارات الكهربائية، في السنوات العشر الأولى من الألفية الثالثة، وها نحن نشهد التسارع الآن.

ويوضح أن أولى السيارات الكهربائية الحقيقية كانت متاحة منذ أكثر من عقد من الزمن، إذ استغرق انتشارها في العالم بنسبة 5% فقط عقداً كاملاً، مستدركاً أنه بعد هذا البطء يبدأ الانطلاق السريع، مشيراً إلى ضرورة توقع تسارع تبني السيارات الكهربائية من الآن، إذ تتاح المئات من نماذج السيارات الكهربائية الجديدة للمستهلكين اليوم، وتُطرح مصانع البطاريات الجديدة على الإنترنت شهرياً لتلبية هذا الطلب.

ويختتم آندي بتوضيح درجة المرونة التي توفرها المنصة الجديدة للعملاء، وقدرتها على التكيف مع عدد كبير من المركبات قائلاً: "لن نجبر أي شخص على الحصول على مركبة معينة للحفاظ على الاستدامة وتبني الاتجاه الجديد، وإنما تتمتع المنصة بمرونة كافية لتناسب مجموعة واسعة من المركبات الكهربائية حتى تتيح للأشخاص إمكانية الحصول على ما يريدونه".