Table of Contents
تحدي التكاليف في تصنيع المركبات الكهربائية
ويتسارع التحول العالمي نحو المركبات الكهربائية، ومع ذلك فإن ارتفاع التكلفة الأولية للمركبات الإلكترونية لا يزال عائقا كبيرا أمام الاعتماد الجماعي، فبالنسبة للمصنعين، فإن خفض تكاليف الإنتاج ليس مجرد أداة تنافسية للميزة، وهو شرط أساسي لتحقيق الحجم والربحية، إذ أن مجموعة البطاريات، والآلات الإلكترونية، والمواد الخفيفة الوزن، وعمليات التجميع المتقدمة، كلها تسهم في أقساط الأسعار التي يمكن أن تكون محركاً متعدداً ومثبتاً؛ 50 في المائة من تكاليف الابتكارات الإنتاج الداخلية.
Deconstructing the EV Cost Structure
وللحد من التكاليف بفعالية، يجب على المصنعين أن يفهموا أولاً أين يذهب المال، ويهيمن على مجموعة البطاريات مشروع قانون الأشعة الإلكترونية النموذجي، الذي يمثل 30 بنداً تقريباً؛ 40 في المائة من مجموع تكاليف المركبات، وتشمل عوامل أخرى رئيسية للتكاليف وحدة الدفع الكهربائي (المحركات واللافقاريات)، والالكترونيات، ونظم الإدارة الحرارية، وبروتوكولات التعقيد التي تُصنع في تركيبات الألياف الضوئية، إضافة أخرى إلى عوامل الكربون.
Battery Cost Breakdown
وتمثل خلايا البطاريات الليثيوم أكبر عنصر من عناصر التكلفة، وفي الخلية، تشكل مواد الكاثود (النيكل والكوبالت والمنغنيز والليثيوم) حوالي 50 في المائة من تكلفة الخلايا، يليها السنود والمنفصل والكهرباء والتعبئة الخلوية، وتشمل تكلفة التعبئة إدارة الحرارة، ونظام إدارة البطاريات، وتخفيضات في قيمة النسيج الهيكلي، وتكاليف التجميع في عام 2025.
تكاليف الطاقة الكهربائية والإلكترونية
(أ) وحدات العجلات الكهربائية أصبحت أكثر كفاءة وأقل تكلفة من خلال التكامل (مثل الجمع بين السيارات واللافقارات وصناديق الترس إلى وحدة واحدة) - ومن المتوقع أن يؤدي إنتاج أجهزة التجميع ذات النطاق الواسع مثل قنبل السيليكون إلى خفض خسائر الطاقة والسماح بنظم التبريد الأصغر، ولكنها لا تزال تحمل علاوة على السيليكون التقليدي.() ومن المتوقع أن يخفض إنتاج أجهزة التجميع الخاصة بالسيكات في غضون ذلك انخفاضا كبيرا.
الاستراتيجية 1: خلية البطارية والابتكارات في الحزم
ولا يزال ابتكار البطاريات هو الأكثر تأثيرا في خفض التكاليف، إذ يجري السعي إلى تحقيق العديد من المسارات الموازية من جانب صناع السيارات، ومصنعي الخلايا، والبدء.
البطاريات التابعة للدولة الصلبة
(أ) أن تُستبدل البطاريات ذات الوضع الصلب بالكهرباء السينية الصلبة أو البوليمر، مما يتيح زيادة كثافة الطاقة، وتحسين السلامة، وربما انخفاض تكاليف المواد، وفي حين أن شركات مثل تويوتا، وكيوانتوم سب، وكهرباء الطاقة الصلبة، فإنه يتوقع أن يُستغل بالكامل في تصميمات إنتاجية ذاتية منخفضة [تمثل في إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الأطراف].
الهيكلان الحرفيان للخلية والخلية إلى البن
ويقلل من حجم وحجم وتكلفته تصميمات الخلايا من أجل التغليف، التي تُعدّها شركة CATL وقسم التغليف، وتدمج الخلايا مباشرة في الحزمة دون وحدات، وتزيد كثافة الطاقة بعشرة مواضع، وتخفض تكلفة الحزمة بخمسة عشر مكوّناً، وتزيد مجموعة البطاريات الهيكلية التي تيسلا من دمج الخلايا في عدد أقل من الحافلات.
إعادة تدوير البطاريات وعلمية المواد
(أ) إعادة تدوير البطاريات التي تنتهي حياتها تسترد مواد قيمة مثل الليثيوم والكوبالت والنيكل والمنغنيز، مما يقلل من الحاجة إلى التعدين العذري وتقلب الأسعار المخففة.() وقد وضعت شركات مثل مواد الريدوود والخليج عمليات هيدروميتالرجية تحقق معدلات الاسترداد أكثر من 95 في المائة.() ويمكن أن يؤدي إدراج المحتوى المعاد تدويره في خلايا جديدة إلى خفض تكاليف المواد الخام بنسبة 20 إلى 30 في المائة؛
الاستراتيجية 2: التصميم النموذجي والمنبر
وتتيح منابر المركبات النموذجية نماذج متعددة لتقاسم الهياكل المشتركة تحت الجسم، وحزم البطاريات، ووحدات السيارات، والإلكترونيات، مما يقلل من الجهد الهندسي، واستخدام الاستثمارات، وتعقيد سلسلة الإمداد.
Skateboard Chassis
وقد اعتمد العديد من صانعي السيارات منصة مسطحة من طراز " المتزلج " تُدار البطارية والسيارات والتعليق، مما يتيح استخدام أساليب الجسم المرنة (السيدان والشاحنات والشاحنات) على أساس نفس الهيكل، وهذا هو النهج الذي يستخدمه تيسلا وفولكسواغن (MEB) والآلية العالمية (الأولتيوم) والهيونداي (E-GMP) وينشر عنصر التنمية في ملايين المركبات.
خلايا موحدة وطرائق
وتوحيد نماذج خلايا البطاريات (مثلاً، 4680 خلية مستديرة، خلايا مناظرة) وحجم الوحدات يسمح للمصنعين باستخدام نفس الخلايا عبر قطاعات متعددة من المركبات، وزيادة حجم الطلب، وتقلل أسعار الخلايا، ورقم الهاتف 4680 الخاص بتسلا، على سبيل المثال، مصمم لإنتاج ذي حجم عال مع طلاء الكهرومغناطيسي الجاف، الذي يزيل خطوات الاسترداد المذيبة ويخفض استهلاك الطاقة بنسبة 90 في المائة.
الاستراتيجية 3: تكنولوجيات التصنيع المتقدمة
وتُحدث الأدوات الصناعية والرقمية الذكية تحولاً في خطوط التجميع في مجال الأشعة السينية، مما يقلل من محتوى العمل، والعيوب، وزمن الدورة، وتُثبت هذه التكنولوجيات بسرعة أن مسارها الرئيسي على نطاق واسع.
AI and Machine Learning for Quality Control
ويمكن أن تفتش نظم الرؤية الحاسوبية التي يتحكم فيها التعلم العميق الأيل، وأسطح الطلاء، ومواءمة العناصر في الوقت الحقيقي، واكتشاف العيوب التي سيفقدها مفتشو البشر، مما يقلل من تكاليف إعادة العمل ومعدلات الخردة، فمثلا تستخدم المنظمة في تحليل نوعية التصويب، وتعديل بارامترات العمليات على الذبابة، مما يؤدي إلى تقليل وقت العمل غير المخطط له على المعدات الأساسية مثل أجهزة التجميع الآلية.
Gigacasting and Megacasting
وقد روّدت تيسلا استخدام آلات التلف المغنطيسي الضخمة التي تنتج أجزاء كبيرة من الجسم الواحد، مثل المستودع تحت الجسم، والاستعاضة عن عشرات قطع الصلب المطخمة، وهذا الابتكار يقلل من عدد الأجزاء، وتكلفة اللحام، وتعقيد التجمع، والاستثمار في الأدوات، وتعتمد شركات مثل فولفو، وتويوتا، وشركة الطاقة الوطنية تقنيات مماثلة([FLK:0]).
الصناعة المضافة (3D Printing)
وتستخدم الطباعة 3D في وضع البطاقات السريعة، والتأليف، والإنتاج المنخفض الحجم للأقسام المعقّدة، والنقاش، والمساكن، وتقضي على الحاجة إلى المولدات الباهظة التكلفة، وتخفض فترات الرصاص من أسابيع إلى ساعات، وحيث أن تكنولوجيات الطباعة المعدنية ناضجة، يمكن للمصنّعين أن يطبعوا هياكل ذات وزن خفيف تقلل من استخدام المواد بينما يحتفظوا بالقوة، مثلا، يستخدموا الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج كواتيرات مقلات مقلات مقلدة.
الآلية والتعاونية
ويعالج الجهاز الآلي مهاما متكررة ودقيقة مثل تجميع البطاريات، والحام، وتطبيقات الطلاء، ويعمل الآليون التعاونيون مع مشغلي الأعمال البشرية في مهام تتطلب التحلل، مثل إدخال أدوات الأسلاك أو تطبيق مواد الارتداد، ويخفض التلقائية تكلفة العمل لكل مركبة، ويحسن الاتساق، ويعزز سلامة العمال عن طريق التعامل مع نماذج البطاريات الثقيلة.
الاستراتيجية 4: تحقيق التعظيم الأمثل في سلسلة الإمدادات والتحويل إلى المواقع المحلية
وقد كشفت حالات تعطيل سلسلة الإمدادات خلال جائحة COVID-19 والتوترات الجيوسياسية عن هشاشة سلاسل الإمداد العالمية بالفيروسات الرجعية.() ويقلل الإنتاج المحلي من تكاليف النقل، والتعرض للتعريفات، والوقت الذي يستغرقه الإنتاج.
التكامل الرأسي لإنتاج البطاريات
شركة (تيسلا) للإنتاج الخلوي في (جيغا تكساس) و(جيغا برلين) مشروع (أولتيوم) المشترك مع شركة (لج) للطاقة، ومشروع (فورد) للزراعة الزرقاء مع شركة (SK On) مثالين، فالتكامل الرقمي يسمح بزيادة الرقابة على الكيمياء الخلوية، الجودة، والتكلفة، ويسهل إعادة التدوير
التجمع الإقليمي للمواد الخام
ويؤدي بناء قدرات إنتاج التصليح والسلائف بالقرب من مصانع البطاريات إلى خفض تكاليف اللوجستيات ومخاطر الإمداد، ويحفز قانون الحد من التضخم في الولايات المتحدة على الاستعانة بمصادر محلية للمعادن الحرجة مثل الليثيوم والنيكل والغرافيت من خلال الائتمانات الضريبية، كما أن الشركات مثل بيديمونت ليثيوم وألبيمارل تتوسع في إنتاج الهيدروكسيد في الولايات المتحدة.
On-Demand and Just-in-Time Supply Chains
واعتماد منابر لسلاسل الإمداد الرقمية التي لها صورة آنية في قوائم الجرد والنقل وإشارات الطلب يتيح للمصنعين تخفيض المخزونات العازلة وتقليل الباعة إلى أدنى حد، ويكفل التتبُّع القائم على البلوكشاين الامتثال لمتطلبات الخلق الأخلاقية وتبسّط عمليات مراجعة الحسابات، وعلى سبيل المثال، تستخدم فورد كتلة لتتبع الكوبالت من خلايا الألغام إلى خلايا البطاريات، مما يقلل من خطر استخدام المعادن المتنازعة وتمكين تسعير الأقس للمركبات الإلكترونية المستدامة.
الاستراتيجية 5: المواد الخفيفة الوزن والهيكلات التي تؤثر على التكاليف
ويعد تخفيض وزن المركبات أمرا بالغ الأهمية بالنسبة لحجم النطاق والبطارية، غير أن المواد الخفيفة الوزن يجب أن تكون قادرة على المنافسة من حيث التكلفة مع الفولاذ لتجنب دفع تكاليف التصنيع الإجمالية.
السلال العليا
كما أن درجات الجيل الجديد من هذه الجيل، مثل الفولاذين المزدوجي المراحل والصلب المصحوب بالصحافة، توفر نسباً من القوة إلى الوزن بالقرب من الألومنيوم بجزء من التكلفة، ويمكن تشكيل هذه الفولاذات في خطوط الطوابع الحالية، وتقليل الاستثمار الرأسمالي إلى أدنى حد، ويمكن أن يؤدي استخدام البيوت المشبع بالبطارية في الهياكل ذات الجسد إلى خفض الوزن من خلال استخدام مصانع الاصطدام المميتة، بنسبة 30 في المائة، مع الاحتفاظ بزيادات العالية التكلفة في الوقت نفسه بزيادات.
المركبان المعاد تدويرهما والمواد البيولوجية
(اللوحات البوليبروبيلين أو جيش تحرير السودان) تستخدم في الألواح الداخلية و الدروع تحت الجسم، وهي تُضمّن 30 درّاجاً؛ 40٪ أخف من البدائل البلاستيكية وتكلف أقل من الألياف الكربونية، ويجد الألياف الكربونية المعاد تدويرها من خردة الفضاء الجوي أو من بلوزات التربين الريحية استخداماً في التطبيقات الهيكلية مثل أُطر المُقاعِ وأرضيات.
الألمنيوم والمختلطين
الألومنيوم أخف من الفولاذ ولكن أكثر تكلفة، إذ أن استخدام الألومنيوم في المناطق الاستراتيجية (الحياة، والأبواب، وضميمة البطاريات) والانضمام إليه باستخدام أضلاع ذاتية، أو مسامير حفر التدفق، أو ربط الازدهار، يحقق المصنّعون وفورات في الوزن دون تكبد تكلفة تركيب كامل اللومنيوم.
الاستراتيجية 6: المركبات المحددة البرمجيات والمستجدات فوق الأير
وتزداد عمليات التقييم الإلكترونية في برامجها، مما يتيح سمات فريدة، وتحسين الأداء، ومجاري الإيرادات الجارية، كما أن البنى المحددة للبرمجيات تقلل أيضا من تكلفة المعدات وتعقيدها.
الهيكل المركزي للحساب الإلكتروني
ويقلل الانتقال من عشرات وحدات النقد الأوروبي الموزعة إلى عدد قليل من أجهزة مراقبة النطاقات العالية الأداء من عدد المتحكمين في الميكرويين، وأجهزة الأسلاك، والوصلات، مما يخفض تكلفة شركة BOM بمئات الدولارات لكل مركبة ويخفض عمالة التجميع، فمثلا، تستخدم نماذج جهاز الحاسوب المركزي الواحد التي تعالج الاحتواء، والسيارات المستقلة، ومراقبة المركبات.
تحديثات التحسين المستمر
وتتيح تحديثات مكتب خدمات الرقابة الداخلية للمصنعين تحسين أداء المركبات، وإصلاح الحشرات، وإضافة سمات بعد التسليم دون حملات تذكر تكاليفها، مما يقلل من تكاليف الضمان ويحسن من رضا العملاء، كما توفر المركبات التي يمكن تشغيلها في إطار إدارة العمليات الميدانية بيانات عن العالم الحقيقي تغذي نماذج التعلم الآلات من أجل تحسين الصيانة والتصميمات المتوقعة، ويمكن أن تؤدي القدرة على تحديث برامجيات إدارة البطاريات عن بعد إلى توسيع نطاق الحياة البطارية وتحسين سرعة الشحن، مما يقلل بصورة غير مباشرة من التكلفة الكلية للملكية بالنسبة للعملاء.
الاستراتيجية 7: التصنيع
ولا تزال وفورات الحجم من أقوى القوى في تخفيض تكاليف الوحدة، فمع زيادة حجم الإنتاج، تنتشر التكاليف الثابتة (المجمع، وأجهزة البحث والتطوير، ورؤوس المصنع العامة) على عدد أكبر من المركبات، وتتراجع التكاليف المتغيرة لكل وحدة من الوحدات عن طريق آثار التعلم.
إنتاج المجلدات وسلسلة التعلم
وتأتي تكاليف البطارية على مستوى التعلم الذي يبلغ نحو 20 نقطة من إنتاج الفرنداش؛ 25 في المائة: كل مضاعفة من الإنتاج التراكمي يقلل من تكلفة كل كيلوواط في 20 راندش؛ 25 في المائة، وبالمثل، تتحسن تكاليف تجميع المركبات مع اكتساب العمال والروبوت الخبرة، وتستهدف الصناعة 10 ملايين اكس في السنة على الصعيد العالمي بحلول عام 2030 لدفع تكاليف البطاريات إلى أقل من 70/كيلوواط.
تصنيع وكيزن
ويجري تكييف مبادئ نظام إنتاج تيويتا مع مصانع EV، ويؤدي التحسين المستمر (الحجم) على خطوط التجميع إلى تقليص فترات الدورة، والنفايات، والعيوب، وتمنح نظم أندون العمال سلطة وقف الخط عند نشوء القضايا، وضمان تسوية المشاكل على الفور بدلا من أن تهبط في المجرى، وتخفض هذه الممارسات تكاليف العمل وتحسين نوعية العمل لأول مرة، وهو أمر مهم بصفة خاصة بالنسبة للعناصر ذات التأثير العالي التي يمكن أن تكون فيها الأخطاء خطيرة.
الاستراتيجية 8: الشراكات والمشروعات المشتركة
ولا يمكن لأي شركة بمفردها أن تتقن جميع جوانب خفض تكاليف المركبات الإلكترونية، فالشراكات عبر سلسلة القيمة تعجل الابتكار وتتقاسم المخاطر المالية.
صنع البطاريات المشتركة
وينشئ صناع السيارات مشاريع مشتركة مع شركات تصنيع البطاريات لبناء المصانع الميكانيكية، وتقاسم تكاليف رأس المال والتكنولوجيا، ومن الأمثلة على ذلك أن شركة تيسلا - بانسونيك، وشركة الطاقة العالمية - المحدودة (خليات البلوتيوم)، وشركة فورد - سكاي أون (BlueOval SK)، وشركة ستلانتيس - سامسونغ (شركة الطاقة التابعة لفرقة ستار - بلوس) قد تتلقى في كثير من الأحيان حوافز إنتاجية.
تراخيص التكنولوجيا والمنصات المفتوحة
ويرخص بعض الصانعين منصات الأشعة السينية الخاصة بهم لصانعي السيارات الآخرين، كما فعلت تويوتا مع هيكلها الإلكتروني TNGA الخاص بشركة مازدا وسوبارو، مما ينشر تكاليف التطوير ويزيد حجم الإنتاج بالنسبة للمكونات المشتركة، وبالمثل، يقدم فولكسواغن منصة البولي بي بي بي بي إلى جهات ثالثة من الصانعين مثل فورد لنموذج مستقبلي للأشعة السينية.
Consortiums for Standardization
وتعمل مجموعات صناعية مثل شارين (للتقييمات الشحن)، ومنظمة SAE International (للمواصفات الربط)، ومنبر البحوث المشترك في البطارية (لأشكال الخلايا) على توحيد الوصلات البينية والبروتوكولات، وتقليص المعايير المشتركة من تجزؤ الموردين، وتدني ازدواجية الوصل بين البيوت، وتبسيط التصنيع العالمي.
الجهات التنظيمية والسياساتية
وتؤدي السياسات الحكومية دوراً حاسماً في تشكيل مسار تكلفة صناعة الـ EV.
الائتمانات والحوافز الضريبية للإنتاج
ويتضمن قانون خفض التضخم الأمريكي اعتماداً متقدماً في مجال الإنتاج قدره 45X يوفر 35/كيلوواط مقابل إنتاج خلايا البطاريات المحلية و10 دولارات لكل ساعة من وحدات البطاريات بالإضافة إلى أن مرافق التجهيز المعدني الحيوية يمكن أن تتلقى ائتماناً بنسبة 10 في المائة، وهذه الحوافز تقلل مباشرة من تكاليف المفاعلات وتحفز على النقل، وتسمح مشاريع الاتحاد الأوروبي الهامة في إطار الاتحاد الأوروبي للبناء.
CO2 Emission Standards
وتجبر أهداف انبعاثات أسطول ثاني أكسيد الكربون في أوروبا وكاليفورنيا على إنتاج المزيد من المركبات أو مواجهة غرامات ضخمة، وتستوعب هذه الأنظمة بفعالية تكلفة الانبعاثات، مما يجعل إنتاج المركبات من نوع EV أكثر جاذبية من الناحية الاقتصادية مقارنة بمركبات الإي.
الاستنتاج: دفعة متعددة الفوائض نحو تحقيق التكافؤ في التكاليف
إن خفض تكاليف صناعة المركبات الإلكترونية يمثل تحديا معقدا يتطلب إحراز تقدم متزامن عبر كيميائيات البطاريات وتكنولوجيا التصنيع وتصميم سلسلة الإمداد وهيكل المنتجات، ولن يحقق أي ابتكار واحد التكافؤ في التكاليف؛ بل هو مزيج من البطاريات الصلبة، والتنبؤ، وتوحيد المنصات، والتكامل الرأسي، والتصنيع الذي يقوده المرفق الأول، الذي سيخفض الأسعار، حيث أن مستويات الإنتاج ستنفذ إلى عشرات الملايين من الوحدات في السنة، فإن الفجوة في التكلفة بين المركبات الإلكترونية والمركبات.
Further reading:] For deeper insights into battery cost modeling, consult ] the U.S. Department of Energy's Vehicle Technologies Office and the IEA Global EV Outlook 2025.