Är Musks Gigafactory meningsfullt?

Litiumjonbatterier finns nästan överallt – de driver nästan alla smartphones, surfplattor och bärbara datorer. Ändå säger Elon Musk, vd för Tesla Motors, att han har för avsikt att bygga en fabrik i USA om tre år som kommer att mer än fördubbla världens totala produktion av litiumjonbatterier. Planen är fortfarande i ett tidigt skede, men redan fyra stater förhandlar med Tesla i hopp om att bli fabrikens hem.

Drömskapare : Tesla Motors vd Elon Musk hoppas att en massiv fabrik ska leda till billiga elbilar.

Folk har kommit att förvänta sig djärva planer från Musk. Förutom att han grundade Tesla startade han sitt eget raketföretag, SpaceX, som nu levererar förnödenheter till den internationella rymdstationen. Men även för honom verkar gigafabriken, som han kallar den, djärv.

Först sålde Tesla 23 000 bilar förra året. Gigafabriken, som skulle starta produktion 2017, skulle år 2020 tillverka tillräckligt med batterier för 500 000 elbilar. (Den skulle producera tillräckligt med batterier årligen för att lagra 35 gigawattimmar el, därav namnet). För det andra meddelar batteriföretag normalt fabriker först efter att de är finansierade och en plats har valts. Och de skalar vanligtvis upp gradvis. Varför tillkännage planer på att bygga en så enorm fabrik — särskilt när elbilsförsäljningen hittills inte är i närheten av att motivera det?

Projektet verkar mer förbryllande i ljuset av de svåra tiderna på andra elbilsbatterifabriker i USA. 2009 tillkännagav president Obama ett ambitiöst bidragsprogram på 2,4 miljarder dollar avsett att lansera en industri för elbilsbatterier i USA. Den ansträngningen har hittills misslyckats – fabriker byggdes, men försäljningen har varit dålig eftersom elbilsförsäljningen gått långsamt. Alla de inblandade batteritillverkarna har kämpat (se För många batterifabriker, för få elbilar), och en, A123 Systems, gick i konkurs.

Musk satsar på att Tesla kan generera en mycket större marknad för elbilar. För att hålla fabriken surrande måste han sälja mer än 10 gånger så många elfordon på ett år som Nissan lyckades med förra året (och Nissan har sålt fler elbilar än någon annan biltillverkare). Musk har någon anledning till förtroende – förra året sålde Tesla lika många elbilar som Nissan i USA, även om Teslas Model S kostar två till tre gånger så mycket som Nissans elbil, Leaf. Han verkar satsa på att en enorm fabrik avsevärt kommer att minska kostnaderna för att tillverka batterier, som fortfarande är den dyraste delen av elbilar. I det idealiska scenariot skulle den kostnadsminskningen hjälpa Tesla att tillverka en massmarknadsbil som liknar Nissan Leaf eller Chevrolet Volt, men som, avgörande, kommer att kunna gå mer än dubbelt så långt på en laddning (bilen skulle också kunna accelerera snabbare än bladet).

Ändå är det inte klart att en enorm fabrik skulle leverera de nödvändiga kostnadsminskningarna. Enligt en presentation till investerare skulle det sänka kostnaderna med 30 procent. Tesla har en bra meritlista för att minska batterikostnaderna (se Driving Innovation ), och även stegvisa förbättringar på konventionella fabriker kan minska kostnaderna med 15 procent till 2020, säger Tesla. Menahem Anderman , president av Avancerade bilbatterier . Men det är oklart var de återstående 15 procenten kan komma ifrån.

Stordriftsfördelar kan hjälpa till att sänka produktionskostnaderna till viss del, men Tesla säger att den ovanliga designen av gigafabriken, med batterier byggda av råmaterial istället för monterade, också kommer att hjälpa.

Vanligtvis tillverkas komponenterna i batterier på många olika ställen. Elektrolyter tillverkas ofta på en stor kemisk fabrik och grafitelektroder vid en fabrik som även tillverkar grafit för däck och andra applikationer. Elektrolyterna och elektroderna packas sedan in i celler i en anläggning som är dedikerad till celltillverkning, och cellerna sätts ihop till kompletta batteripaket – med kylsystem och elektroniska kontroller – i ännu en fabrik.

Musk planerar att samla nästan allt detta under ett tak. Råvaror, bearbetade till elektroder, elektrolyter, behållare och andra delar, går i ena änden; kompletta batteripaket kommer ut den andra. Fabriken kommer också att kunna ta isär gamla batterier för att återvinna materialen, och Musk planerar till och med att använda sol och vind för att driva fabriken.

Brett Smith , meddirektör för tillverkning, ingenjörskonst och teknik vid Center for Automotive Research, säger att ha kontroll över varje del av processen verkligen kan bidra till att minska kostnaderna.

Tesla skulle behöva ta in en hel del expertis för att få detta att fungera. Dessutom finns det fördelar med att göra olika delar på olika platser. Det kan till exempel vara billigare att tillverka elektrolyter i en stor kemisk fabrik som också tillverkar andra kemikalier. Panasonic, Teslas nuvarande battericellsleverantör, drar nytta av kunskapen hos arbetare i Japan, av vilka många har decennier av tillverkningserfarenhet.

Tillverkare har provat båda metoderna. Vilket som helst tillvägagångssätt kan fungera, säger Jack Hue , professor i industriell drift och ingenjörskonst vid University of Michigan.

Men Hu säger att en sådan anläggning skulle behöva vara flexibel. Det går att bygga en gigafabrik, säger han. Nyckeln ligger i hur. Batteritillverkning är en komplex process som innefattar många steg. Om alla dessa steg är beroende av varandra, skulle gigafabriken vara en dålig idé: svåra att köra, många stilleståndstider; svårt att identifiera kvalitetsproblem.

Utöver de tekniska utmaningarna kan Tesla kämpa för att övertyga partners att gå med på schemat. Fabriken skulle kosta 5 miljarder dollar, med 2 miljarder dollar från Tesla. Om Tesla inte kan sälja så många bilar som de hoppas, skulle det sannolikt inte finnas någon alternativ marknad för dessa batterier, vilket gör det till en riskabel investering. (En potentiell marknad, att använda batterier för att lagra elkraft på nätet, är fortfarande i ett tidigt utvecklingsstadium.)

Oavsett om gigafabriken faktiskt är byggd, och hur den slutliga fabriken än ser ut, kan det sätt som Musk har marknadsfört på visa sig vara ett smart affärsdrag. Att tillkännage fabriken i ett tidigt skede, och med en ambitiös storlek, skulle kunna vara bra för förhandlingar med stater, särskilt med tanke på den föreslagna storleken på fabriken. Vissa stater omprövar till och med lagar som begränsar hur Tesla kan sälja bilar i deras stat, vilket kan hjälpa till att öppna nya marknader för biltillverkaren.

Att föreslå ett så stort åtagande kan också göra det mer sannolikt att Panasonic eller någon annan partner senare kommer att gå med på en mindre ambitiös plan – säg en fabrik som ska leverera 100 000 bilar. Panasonic har inte råd att förlora verksamheten, säger Anderman.

Och ändå, hur stor som Musks plan än är, är det värt att notera att 500 000 bilar fortfarande är en liten del av den världsomspännande bilindustrin. GM sålde nästan 10 miljoner bilar förra året. Om elfordon någonsin ska göra ett inhopp på världsmarknaden för bilar, måste gigafabriker bli verklighet.

Dölj