Решение структурного дефицита цепочки поставок аккумуляторов
Аккумуляторы, будь то в транспортных средствах или в электросетях, станут технологией, определяющей 21 век, но масштабы ожидаемого спроса означают необходимость фундаментального переосмысления цепочки поставок, пишет Грег Питт, вице-президент по материалам для аккумуляторов компании Worley.
Хотя траектории спроса варьируются, эксперты сходятся во мнении, что уже в 2025 году энергетическому переходу будет препятствовать структурная нехватка важнейших минералов — в частности, лития, графита, никеля, меди и кобальта.
Кроме того, по мере того, как страны будут наращивать усилия по достижению чистого нуля, этот дефицит будет только усиливаться в результате увеличения объема минерального сырья, необходимого для альтернативных видов ископаемого топлива, таких как электромобили, ветряные турбины и солнечные батареи.
Например, типичный электромобиль требует в шесть раз больше минеральных ресурсов, чем обычный автомобиль, а спрос на электромобили с аккумуляторами будет расти, поскольку правительства Великобритании и Европы в следующем десятилетии постепенно прекратят продажу новых автомобилей с дизельными и бензиновыми двигателями.
Хотя теоретически в земле имеется достаточное количество полезных ископаемых для удовлетворения потребностей энергетического перехода, существует структурный дефицит по всей цепочке поставок аккумуляторов.
От добычи и извлечения из рассолов, переработки материалов до производства катодов и анодов, ограниченная внутренняя промышленность региона просто не имеет ресурсов, финансового и человеческого капитала, чтобы своевременно наращивать поставки для удовлетворения спроса. Действительно, почти крах потенциального производителя автомобильных аккумуляторов Britishvolt в результате проблем с денежными потоками показывает, насколько сложно развивать цепочку поставок.
Хотя исследователи быстро внедряют новые технологии, снижающие нашу зависимость от определенных минералов, пройдет несколько лет, прежде чем эти инновации попадут на рынок.
Таким образом, для того чтобы переход к энергетике шел по плану, мы должны стремиться решить структурный дефицит цепочки поставок аккумуляторов, расширяя производство новыми и творческими способами.
У нас нет времени на проектирование по индивидуальному заказу
Существует несколько проблем, связанных с увеличением поставок минерального сырья, но наиболее актуальной из них является вопрос о том, как сократить сроки реализации типовых проектов, чтобы быстрее ввести в строй новые добывающие, перерабатывающие и производственные мощности.
Исторически сложилось так, что мы привязаны к индивидуальному проектированию инфраструктуры, которое может занять десятилетие и более. Для сравнения, по данным МЭА, в период с 2010 по 2019 год на реализацию горнодобывающего проекта от обнаружения месторождения до начала добычи ушло в среднем 16,5 лет, а строительство заняло до пяти лет!
Аналогичные ограничения очевидны на всех этапах цепочки поставок батарей: каждый производственный или перерабатывающий объект требует сложного проектирования, инвестиций в размере от полумиллиарда до миллиарда фунтов стерлингов и нескольких лет на строительство.
Учитывая, что у отрасли очень короткая взлетная полоса для увеличения пропускной способности цепочки поставок, чтобы поддержать переход региона к нулевому энергопотреблению, нам необходимо переосмыслить традиционный подход к созданию инфраструктуры на заказ.
Спроектируйте один, постройте много
В ответ на это компания Worley предлагает инновационные модульные конструкции, из которых можно построить множество заводов. Подобно надежному блоку Lego, хотя каждый модульный блок будет отличаться друг от друга, все они будут иметь общие точки соединения.
Преимущество такой конструкции заключается в том, что ее можно построить быстрее, но при этом она будет достаточно гибкой, чтобы новые технологии и усовершенствования можно было легко внедрять в станцию по мере их появления в будущем. Это также снизит барьеры для отрасли при внедрении новых технологий, которые помогут справиться с будущими изменениями на рынке, такими как снижение качества руды, увеличение использования переработанных материалов и повышение стандартов устойчивости.
В конечном счете, при гораздо меньшем количестве требований, модульные конструкции гораздо легче масштабировать, тиражировать и распространять по всему миру, что в конечном итоге ускоряет ответную реакцию отрасли на увеличение цепочки поставок батарей.
Это не совсем новая территория, поскольку она черпает вдохновение в производственном мышлении, воплощенном в автомобильной, телекоммуникационной и авиационной промышленности, а также в нашей собственной. Например, движение компании Boeing в сторону стандартизации в рамках проектирования и производства иллюстрирует, что возможно даже в условиях сложной инженерной мысли.
Хотя каждый самолет может быть изготовлен на заказ и модифицирован конечным клиентом в соответствии с определенными требованиями, основная часть конструкции остается неизменной — рама, окна, электропроводка и т. д. Это позволило компании Boeing сделать производство более предсказуемым, повторяемым и экономически эффективным, при этом сохранив возможность производить самолет от начала до конца за девять дней.
Чтобы сделать аналогичный подход применимым для цепочки поставок батарей, нам необходимо переосмыслить подход к проектированию, сосредоточив внимание на практичности, адаптируемости стандартных конструкций и скорости доставки.
Партнерство и сотрудничество имеют решающее значение для реализации концепции цепочки поставок
Большая часть успеха этой новой философии проектирования зависит от сотрудничества с цепочкой поставок батарей, которые в конечном итоге будут ее реализовывать; десятки критически важных поставщиков для 4 000+ единиц оборудования.
Имея правильную информацию, поддерживаемую совместной средой, поставщики могут поддержать это видение модульности и стандартизации в своих собственных продуктах. Используя опыт поставщиков, мы можем оптимизировать поставку оборудования, адаптируя конструкции для использования в основном «готового» оборудования, что избавляет от необходимости тратить время на проектирование и изготовление оборудования на заказ.
Чтобы собрать все это вместе, необходим опытный «системный интегратор» — организация, которая берет на себя ответственность за общие эксплуатационные характеристики и проектирование процесса, а также организует участие различных поставщиков и других сторон для согласования и максимизации вклада каждого из них в рамках их конкретных областей знаний.
Простым примером этого являются средства обработки материалов, необходимые на приемных и отгрузочных пунктах многих подобных предприятий. Существуют особые требования к обработке материалов для аккумуляторов, касающиеся содержания токсичных веществ и защиты от проникновения влаги, которые, при тесном сотрудничестве с типичными поставщиками этого оборудования, могут быть легко адаптированы и стандартизированы для данной отрасли, что в конечном итоге снижает необходимость в проектировании на заказ и сокращает сроки поставки. Более сложные примеры существуют и в более глубокой части производственного процесса — по тем же принципам и с теми же результатами.
Последним шагом в этом переосмыслении является установление долгосрочных партнерских отношений с добытчиками, переработчиками и производителями аккумуляторных материалов для успешного внедрения этой новой концепции в Великобритании и Европе.
Это то, что должно произойти быстро, если эти рынки хотят успешно создать внутреннюю цепочку поставок батарей, которая не только будет соответствовать краткосрочному спросу, но и поддерживать среднесрочные амбиции региона по постепенному отказу от продаж новых дизельных и бензиновых автомобилей после 2030 года.
Хотя мы находимся в самом разгаре шестой промышленной революции, становится все более очевидным, что традиционные методы строительства для химической и минеральной промышленности не приведут нас туда вовремя. Батарейная промышленность должна проложить свой собственный путь, если она хочет внести свой вклад в масштабах, необходимых для достижения цели региона по достижению чистого нуля к 2050 году и уменьшению воздействия изменения климата.
Инновации и лидерство связаны с риском, но при правильном сочетании творческого подхода и опыта всегда можно найти способ решить даже самые сложные инженерные проблемы.