BorgWarner to jedna z kluczowych firm w sektorze nowoczesnych technologii napędowych, a jej zakład w Darmstadt to istotny element strategii rozwoju systemów bateryjnych. Podczas wizyty w fabryce można było przyjrzeć się procesom produkcyjnym, poznać zaawansowane technologie oraz omówić przyszłość elektromobilności z ekspertami firmy.
Fabryka akumulatorów w Darmstadt
Fabryka w Darmstadt specjalizuje się w produkcji systemów bateryjnych i ich komponentów, w tym pakietów akumulatorów opartych na technologii NMC. Zakład zajmuje powierzchnię 15 000 m², a w sąsiednim Langen znajduje się dodatkowe 4 000 m² przestrzeni produkcyjnej. Oba ośrodki łącznie zatrudniają około 850 pracowników i pełnią funkcję zarówno zakładu produkcyjnego, jak i centrum badawczo-rozwojowego.
Produkowane w Darmstadt systemy bateryjne znajdują zastosowanie w szerokim zakresie pojazdów i maszyn:
- Samochody ciężarowe – zasilanie pojazdów użytkowych, które wymagają dużej mocy i długiego zasięgu.
- Autobusy elektryczne – pakiety akumulatorów BorgWarner są wykorzystywane w transporcie publicznym, zwiększając efektywność i redukując emisje.
- Maszyny budowlane i rolnicze – m.in. elektryczne koparki Hitachi ZE85 i ZE135 oraz w pełni elektryczne maszyny do prac ziemnych.
- Promy morskie – baterie stosowane w promach hybrydowych, takich jak MS „Fjordstrøm”, które operują w trybie w pełni elektrycznym przez 70% czasu.
- Specjalistyczne pojazdy – np. w pełni elektryczne ratraki Kässbohrer skonstruowane przez norweską firmę SEAM, które wykorzystywane są w zimowych warunkach.
Jak wygląda produkcja akumulatorów do pojazdów elektrycznych?
Proces produkcji baterii w fabryce BorgWarner w Darmstadt rozpoczyna się od testowania ogniw typu 21700, dostarczanych przez zewnętrznych producentów. Każde ogniwo przechodzi rygorystyczne kontrole jakości, obejmujące pomiar pojemności, odporności na przegrzewanie oraz ogólną żywotność. Dopiero po pomyślnym przejściu testów ogniwa są dopuszczane do dalszego procesu montażu.
Kolejnym krokiem jest ich klejenie do specjalnie zaprojektowanego stelaża, który pełni funkcję wymiennika ciepła. Stelaż ten jest kluczowym elementem zarządzania temperaturą – przez jego wnętrze przepływa płyn chłodzący, który zapewnia optymalne warunki pracy baterii i zwiększa jej trwałość. Precyzyjne umocowanie ogniw pozwala na ich równomierne rozmieszczenie i optymalne odprowadzanie ciepła w trakcie intensywnej eksploatacji.
Następnie ogniwa są łączone za pomocą technologii spawania ultradźwiękowego. Jest to nowoczesna metoda, wykorzystująca wysokoczęstotliwościowe drgania oraz siłę docisku, które generują ciepło na powierzchni styku cienkiego druta oraz ogniwa. W wyniku tego procesu dochodzi do miejscowego stopienia i utworzenia silnego, przewodzącego połączenia. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod spawania, spawanie ultradźwiękowe nie powoduje nadmiernego nagrzewania się ogniw, co jest kluczowe dla ich bezpieczeństwa i trwałości.
Proces budowy modułów bateryjnych odbywa się na pierwszym piętrze zakładu. To tutaj ogniwa są grupowane w większe jednostki i przygotowywane do kolejnych etapów montażu. Gdy moduły są gotowe, transportowane są na parter, gdzie odbywa się ich finalny montaż. Moduły zostają umieszczone w specjalnych obudowach, które zabezpieczają je przed czynnikami zewnętrznymi oraz zapewniają odpowiednią stabilność mechaniczną.
Końcowym etapem produkcji są testy sprawnościowe, które weryfikują poprawność działania baterii. Każdy układ chłodzenia poddawany jest testowi szczelności z wykorzystaniem helu – dzięki temu można wykryć nawet mikroskopijne nieszczelności, które mogłyby wpłynąć na wydajność i bezpieczeństwo baterii. Dopiero po pomyślnym przejściu wszystkich testów gotowe akumulatory są kierowane do klientów, gdzie znajdą zastosowanie w różnych pojazdach i maszynach elektrycznych.
Centrum badawczo-rozwojowe i laboratorium testowe
Dział R&D w fabryce BorgWarner w Darmstadt zajmuje się nie tylko projektowaniem i optymalizacją systemów bateryjnych, ale także ich intensywnym testowaniem w skrajnych warunkach. Inżynierowie przeprowadzają szczegółowe badania zarówno pojedynczych ogniw, jak i całych modułów oraz pakietów bateryjnych, aby zagwarantować ich niezawodność, trwałość i bezpieczeństwo w różnych zastosowaniach.
Jednym z kluczowych aspektów testów jest odporność na warunki atmosferyczne i środowiskowe. Akumulatory poddawane są działaniu wody pod wysokim ciśnieniem, co pozwala sprawdzić szczelność obudowy i zabezpieczeń elektrycznych. Dodatkowo zanurza się je na głębokość dwóch metrów, by ocenić ich odporność na zalanie. W komorach o wysokiej wilgotności i zasoleniu symuluje się długotrwałą eksploatację w trudnych środowiskach, takich jak strefy nadmorskie czy zimowe warunki drogowe, gdzie sól może przyspieszać proces korozji.
Baterie testowane są także pod względem odporności na drgania i wstrząsy. W specjalnych stanowiskach przeprowadzane są testy wibracyjne w osiach X i Y, które odtwarzają obciążenia występujące podczas jazdy po nierównej nawierzchni. Celem tych badań jest zapewnienie stabilności konstrukcji oraz wytrzymałości połączeń między ogniwami, co jest kluczowe dla długiej żywotności systemów bateryjnych.
Baterie umieszczane są także w komorach klimatycznych, gdzie poddawane są działaniu skrajnych temperatur – od głębokiego mrozu, wynoszącego nawet -40°C, po upały sięgające +85°C. W takich warunkach testuje się wydajność systemów zarządzania temperaturą, sprawność chemiczną ogniw oraz zachowanie obudowy i materiałów uszczelniających.
Przyszłość pojazdów bateryjnych
Branża elektromobilności dynamicznie się rozwija, a technologie bateryjne odgrywają w niej kluczową rolę. BorgWarner intensywnie pracuje nad nowymi generacjami systemów bateryjnych, dostosowanych do różnych segmentów transportu.
Jednym z kluczowych aspektów jest optymalizacja technologii NMC (niklowo-manganowo-kobaltowej) oraz rozwój akumulatorów LFP (litowo-żelazowo-fosforanowych). Firma BorgWarner koncentruje się również na zwiększaniu efektywności produkcji poprzez automatyzację linii montażowych i wprowadzenie platformowego podejścia do projektowania baterii. Dzięki temu możliwe jest dostosowanie systemów bateryjnych do różnych typów pojazdów, od autobusów miejskich po maszyny budowlane, pojazdy morskie i ciężki transport.
Ważnym krokiem w kierunku przyszłości jest także rozwój gospodarki obiegu zamkniętego w sektorze bateryjnym. BorgWarner wdraża strategię Circular Battery Ecosystem (CBES), która obejmuje ponowne wykorzystanie i recykling baterii. Dzięki temu firma już teraz spełnia normy dotyczące odzysku surowców przewidziane na 2027 rok, osiągając wysokie wskaźniki recyklingu niklu (98%), kobaltu (94%) i litu (75%). Takie podejście nie tylko redukuje ślad węglowy, ale także zwiększa dostępność kluczowych surowców do produkcji nowych baterii.
Oczekuje się, że w najbliższych latach technologia bateryjna stanie się jeszcze bardziej wydajna i wszechstronna. Planowane innowacje obejmują rozwój modułowych systemów bateryjnych, umożliwiających łatwiejszą integrację z pojazdami różnych kategorii. Ponadto firma inwestuje w zaawansowane systemy zarządzania energią, które pozwolą na inteligentne wykorzystanie dostępnej mocy, poprawiając efektywność i trwałość baterii.
BorgWarner już teraz dostarcza baterie do szerokiego spektrum pojazdów, w tym elektrycznych autobusów, pojazdów ciężarowych, maszyn budowlanych oraz morskich jednostek hybrydowych. Przykładem jest projekt MS „Fjordstrøm”, gdzie 70% czasu operacyjnego statek działa w trybie w pełni elektrycznym, redukując emisję CO₂ o 1500 ton rocznie. Innym przykładem są elektryczne koparki Hitachi ZE85 i ZE135, które eliminują emisję spalin w budownictwie.
Wszystkie te działania pokazują, że przyszłość pojazdów bateryjnych nie ogranicza się wyłącznie do samochodów osobowych. Baterie będą coraz częściej stosowane w transporcie ciężkim, publicznym i specjalistycznym, oferując bardziej ekologiczne i ekonomiczne alternatywy dla tradycyjnych napędów spalinowych. Dzięki inwestycjom w nowe technologie i recykling, sektor elektromobilności zmierza w stronę bardziej zrównoważonej i efektywnej przyszłości.
Komentarze