மின்சார வாகனங்களின் (EVs) மதிப்பில் 30%க்கும் மேல் எடுத்துக்கொள்ளும் பாகம் பேட்டரி. இன்னும் சில மாதங்களில் புதிய EV தயாரிப்பைத் தொடங்க இருக்கும் பரத்திற்கு பேட்டரி சப்ளை தடை இல்லாமல் இருக்குமா என்று கவலையாக இருந்தது. தடையின்றி பேட்டரிகள் நேரத்திற்குத் தொழிற்சாலை வர என்ன என்ன முயற்சிகளை முன்னதாகவே எடுக்கலாம் என்று யோசித்தார். பரத் ஒரு பெரிய வாகனம் தயாரிக்கும் நிறுவனத்தின் EV பிரிவின் CTO.

பேட்டரி தயாரிக்கப் பயன்படும் பொருட்கள்

பேட்டரி என்றவுடன் நம் மனதில் முதலில் தோன்றுவது அவற்றைத் தயாரிக்கத் தேவைப்படும் எடை குறைவான லித்தியம் எனும் உலோகம். EV பேட்டரி செய்ய இந்த உலோகம் ஏன் இவ்வளவு பிரபலம் என்று முன்னர் பார்த்தோம். EV-க்களை ஓட வைக்கும் பேட்டரிக்களின் எடை மிகவும் முக்கியம். எடை குறையக் குறைய EV ஓடும் தூரம் (range) அதிகரிக்கும்.

பேட்டரி தயாரிக்கப் பயன்படும் பொருட்களின் பண்பு

Specific power என்பது, ஒரு பேட்டரி ஒரு குறிப்பிட்ட எடைக்கு அளிக்கக்கூடிய மின்சார சக்தி. சில கருவிகளுக்கு அதிக அளவு மின்சாரம் (Amperes) தேவைப்படும். ஆனால் அதிக நேரம் தேவைப்படாது. Specific energy என்பது ஒரு பேட்டரி ஒரு குறிப்பிட்ட எடைக்கு மின்சார ஆற்றலைச் சேமித்து வைத்துக்கொண்டு தேவைப்படும்போது அளிக்கக்கூடிய திறன். சில கருவிகளுக்குச் சிறிய‌ அளவு மின்சாரம் தேவைப்படும். ஆனால் அதே அளவு மின்சாரம் அதிக நேரம் தேவைப்படும். அதற்கு Specific energy முக்கியம். மேலே உள்ள படத்தில் உள்ளதுபோல லித்தியம் பேட்டரிகளில் இந்த பண்புகள் இரண்டும் அதிகமாக இருப்பதால், அவை பிரபலமாக இருக்கின்றன.

சராசரியாகப் பார்த்தால் பேட்டரியின் விலை கடந்த 10 ஆண்டுகளில் சரிந்து கொண்டுதான் இருந்திருக்கிற‌து. 2010-ல் ஒரு kWHrக்கு $1000-க்கு மேலே இருந்த லித்தியம் பேட்டரிக்கள் 2021-ல் $130ஐ தொட்டு 2030-ல் $100க்குக் கீழே குறையும் என்று நிபுணர்கள் கணித்துள்ளனர். ஆனாலும் பல ஆயிரக்கணக்கில் EVக்கள் தயாரிக்க பூமியில் லித்தியம், நிக்கல், கோபால்ட் போன்ற‌ அரிய உலோகங்கள் அதிக அளவு இல்லை என்பதே உண்மை. உலக நாடுகளில் தென் அமெரிக்கக் க‌ண்டத்தில் இருக்கும் `சிலீ’ நாட்டில்தான் மிக‌ அதிக லித்தியம் உள்ளது.

இந்தச் சவாலைச் சமாளிக்க வாகனம் தயாரிக்கும் நிறுவனங்கள் EV வண்டி ஓடும் தூரத்தைக் குறைத்துக்கொண்டு, விலையில் குறைவான மாற்றுப் பொருட்களைப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளனர். உதாரணத்திற்கு டெஸ்லா மற்றும் ஃபோர்ட் விலை குறைவான LFP என்று அழைக்கப்படும் lithium iron phosphaste மூலம் தயாரிக்கப்படும் பேட்டரிக்களை குறிப்பிட்ட வாகனங்களில் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளன. இவற்றால் லித்தியம் பேட்டரிகளின் அளவிற்கு மின்சாரத்தை சேமித்து வைக்க முடியாவிட்டாலும் இவற்றின் ஆயுள்காலம் அதிகம், விலை குறைவு.

கல்வி நிறுவனங்களுடன் கூட்டுமுயற்சி

பேட்டரி செய்வதில் என்ன புதிய பொருட்கள் பயன்படுத்தலாம் என்று யோசித்த பரத்திற்கு, ஓர் உண்மை புரிந்தது. புதிய பொருட்கள் ஆராய்ச்சியில் தன் நிறுவனத்தில் தேவைப்பட்ட நிபுணர்கள் இல்லாததே அந்த உண்மை. IIT Madras-ல் தனக்குத் தெரிந்த‌ ஒரு பேராசிரியரைச் சென்று சந்திக்கலாம் என்று பரத் முடிவு செய்தார். புதிதாக உருவாகிவரும் துறைகளில் நம் நிறுவனத்தில் திறமை இல்லாதபோது, கல்வி நிறுவனங்களுடன் கூட்டுமுயற்சி செய்வது ஒரு நல்ல அணுகுமுறை.

பேட்டரிக்களில் ஆராய்ச்சி நடந்து வரும் ஒரு துறை திட‌நிலை (solid state) பேட்டரிக்கள். அவற்றைப் பற்றிப் பார்க்கும் முன் பேட்டரிக்கள் எப்படி வேலை செய்கின்றன என்று பார்த்து விடுவோம். அவை அடிப்படையில் இர‌சாயன ஆற்றலை மின்சார ஆற்றலாக மாற்றுகின்றன. அவற்றில் இருக்கும் இரு முனைகள் ஆனோட் மற்றும் கேதோட். அவற்றிற்கு இடையே இருப்பது எலெக்ட்ரோலைட். இர‌சாயன நிகழ்வால் மின்னணுக்கள் உருவாகி, எலெக்ட்ரோலைட் மூலம் அவற்றின் ஓட்டத்தால் மின்சாரம் உருவாகிறது.

லித்தியம் அயன் பேட்டரிக்களில் திரவநிலை (liquid state) எலெக்ட்ரோலைட் பயன்படுத்தப் படுகிறது. மூலப் பொருட்கள் கையில் இருந்தால் இவற்றைத் தயாரிப்பது சுலபம். ஆனால் சரியான வெப்ப நிலையில் இவற்றைப் பராமரிக்காமல் விட்டால், தீப்பிடிக்கும் அபாயம் இருக்கிற‌து. திட நிலை பேட்டரிக்களில் இந்த அபாயம் இல்லை. அவற்றின் ஆயுள்காலம் அதிகம். ஆனால் EV-க்களுக்குத் தேவைப்படும் அளவுக்கு அதிக எண்ணிக்கையில் குறைந்த விலையில் தயாரிக்கும் நிலையை அவை எட்டவில்லை. சிறிய கருவிகளில் பயன்படுத்தப்படும் திட நிலை பேட்டரிக்களை EV-க்களில் பயன்படுத்த இன்னும் சில காலம் ஆகும். ஆனால் அவை எடையிலும், சார்ஜ் செய்ய எடுத்துக்கொள்ளும் நேரத்திலும் குறைவாக இருக்கும்.

IIT மெட்ராஸில் லித்தியம் பேட்டரிகளுக்கு மாற்று ஏற்பாடாக ஆராய்ச்சி நடந்து வரும் ஒரு துறை, vanadium redox flow பேட்டரி. இவை காற்று, சூரிய ஒளியில் தயாராகும் மின்சாரத்தைச் சேமித்து வைக்க உதவும். ஒரே ஒரு தொழில்நுட்பத்தில் மட்டும் தன் முயற்சி அனைத்தையும் செலுத்தாமல் பலதரப்பட்ட வழிகளில் யோசிக்க வேண்டும் என்று பரத் தெளிவாக இருந்தார். அந்த வகையில் தன் கல்லூரி நண்பன் பேராசிரியர் முருகனையும் மறக்காமல் சந்தித்து, அவர் இந்தத் துறையில் செய்து வரும் ஆராய்ச்சி பற்றியும் பரத் விசாரித்தார்.

Mitsubishi, IBM நிறுவனங்கள் - ஜப்பானில் சில பல்கலைக் கழகங்களுடன் கூட்டுமுயற்சியாக க்வான்ட்டம் கணினிகள் கொண்டு லித்தியம் பேட்டரிகளில் என்ன இரசாயன நிகழ்வுகள் நடக்கின்றன என்று ஆராய்ச்சி செய்து வருகின்றன. மிக நுண்ணிய அளவில், மூலக்கூறுகளின் வரை சென்று பேட்டரி எப்படிச் செயல்படும் என்று உருவகப்படுத்தி, மிகச் சரியான பேட்டரி வடிவைத் தேர்ந்தெடுக்கலாம்.

உலக அளவில் பேட்டரி துறையில் ஆதிக்கம்!

உலக அரசியலில் கச்சா எண்ணெய், பெட்ரோலியப் பொருட்களின் ஆதிக்கத்திற்காக நாடுகள், நிறுவனங்கள் போராடிய காலம் மாறி பேட்டரி செய்யும் பொருட்களுக்கான போராட்டம் தொடங்கினாலும் ஆச்சரியப்படுவதற்கில்லை. அமெரிக்க அரசு இந்த நிலையை உணர்ந்து, பேட்டரி சார்ந்த நிறுவனங்கள் முடிந்த வரை தங்கள் சப்ளை செயினை அமெரிக்காவிற்குக் கொண்டுவரும்படி ஊக்குவிக்கிறது. இந்தப் போட்டியில் அமெரிக்கா, ஆசியா - அதிலும் குறிப்பாக சீனாவை விட பின்தங்கியுள்ளதை ஒப்புக்கொண்ட அரசு உதவி செய்யத் தயாராக இருப்பதாக அறிவித்துள்ளது.

பேட்டரியில் வணிகம் செய்யும் புது வழிகள்

பேட்டரியை லாபத்திற்கு விற்கும் ஒரு பொருளாக மட்டும் பார்க்காமல், அதனை வைத்து வணிகம் செய்யும் புது வழிகள் (business models) உருவாகி வருகின்றன. அவற்றில் ஒன்று பேட்டரிக்களை ஒன்றோடு ஒன்று மாற்றிக்கொள்ளும் ஸ்வாப்பிங் (battery swapping). குறிப்பிட்ட இடங்களில் ஏற்கெனவே சார்ஜ் செய்யப்பட்ட பேட்டரிக்கள் இருக்கும். அங்கே சென்று சார்ஜ் முடிந்துவிட்ட ஒரு பேட்டரியைக் கொடுத்துவிட்டு வேறு ஒன்றை வாகனத்தில் பொருத்திக் கொள்ளலாம்.

இப்படிப்பட்ட ஒரு ஏற்பாட்டால், பேட்டரியை விலை கொடுத்து வாங்கும் நிலை மாறும். பேட்டரிகளின் விலை அதிகமாக இருப்பதால், பல வாகனம் தயாரிக்கும் நிறுவனங்கள் கடைப்பிடிக்கும் ஒரு வழி, வாகனத்திலிருந்து அவற்றைப் பிரித்து விடுவது. இதனால் வாகனத்தின் விலை குறையும். பேட்டரியை ஸ்வாப்பிங் போன்ற ஏற்பாடுகள் மூலம் தேவைக்கு ஏற்ப‌ பயன்படுத்தலாம். இந்த வருட பட்ஜெட்டில் நம் நிதி அமைச்சரும் பேட்டரி ஸ்வாப்பிங்கிற்கு ஒரு கொள்கை செயல்படுத்தப்படும் என்று அறிவித்தார். இந்தக் கொள்கையின் கவனம் முதலில் இரு மற்றும் மூன்று சக்கர வாகனங்களில் மேல் இருக்கும்.

ஹென்ரி ஃபோர்டு தனது வாகனம் தயாரிக்கும் தொழிற்சாலையை டெட்ராய்டில் 19-ம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் ஆரம்பித்தார். வாகனத்திற்குத் தேவையான இரும்பு, ரப்பர், நிலக்கரி, மரம் போன்ற பொருட்களை ஃபோர்டு நிறுவனமே தன் சொந்தச் சுரங்கம், நிலம், தொழிற்சாலைகளிலிருந்து வாங்கிக் கொண்டது. அதன் பின்னர் இந்த அளவு vertical integration இல்லாமல் இன்ஜின் போன்ற முக்கியமான பாகங்களை மட்டும் சொந்தத் தொழிற்சாலைகளில் தயாரித்து, மற்ற பாகங்களை அவுட்சோர்ஸ் செய்து சப்ளையர்களிடம் வாங்கும் நிலை உருவானது.

இன்று தயாரிப்பில் பேட்டரி, சிப்களை மீண்டும் vertical integration மூலம் சொந்தமாக த‌யாரிக்கும் நிலை உருவாகி வருகிறது. இப்படிச் செய்வதால் இந்த பாகங்களின் சப்ளை நம் கட்டுப்பாட்டில் இருக்கும்.

சார்ஜிங் செய்யும் சேவை

மின்சார வாகனங்களைச் சரியான விலையில் தயாரித்தாலும், அவற்றின் விற்பனையை அதிகரிக்கத் தடையாக இருக்கும் மற்றொரு காரணம், அவற்றில் மின்சாரம் பாய்ச்சும் charging station. நிபுணர்களின் கணிப்பின்படி 2030-ல் அமெரிக்கா, சீனா, ஐரோப்பாவிற்கு மட்டும் கிட்டத்தட்ட 42 மில்லியன் சார்ஜிங் ஸ்டேஷன்கள் தேவைப்படும். அதற்கு $50 பில்லியன் முதலீடு தேவைப்படும். அமெரிக்க ஜனாதிபதி பைடென் ஒரு 5 வருட $5 பில்லியன் முதலீட்டை அறிவித்துள்ளார். ஆனால் இதுவும் போதுமா என்பது சந்தேகமே!

இந்தச் சவாலைச் சமாளிக்க ஒரு வழி, சார்ஜிங் ஸ்டேஷனை ஒரு பொருளாகப் பார்க்காமல், சார்ஜிங் செய்வதை ஒரு சேவையாக மட்டும் அணுகும் Charging-as-a-Service முறை அனைத்து நிறுவனங்களிடமும் வேண்டும். சார்ஜிங் ஸ்டேஷன் அமைக்கத் தேவைப்படும் நிதியும் தொழில்நுட்பத் திறனும் எல்லோரிடமும் இருக்காது. மின்சாரத்துறையில் இருக்கும் utility நிறுவனங்கள் turn-key அடிப்படையில் இவற்றை அமைத்து நிர்வாகம் செய்யும் பொறுப்பை மற்ற பார்ட்னர்களிடம் விட்டுவிடலாம்.

சார்ஜிங் துறையில் தேவைப்படும் மற்றொரு மாற்றம், எந்த வாகனத்தையும் சார்ஜ் செய்து கொள்ளும் interoperability. டெஸ்லாவின் சார்ஜிங் நிலையங்களில் நேரடியாக மற்ற வாகனங்களை சார்ஜ் செய்ய முடியாது. அதற்கு ஒரு அடாப்டர் தேவைப்படும். எந்த வாகனத்தையும் எங்கேயும் சார்ஜ் செய்யும் நிலைமை படிப்படியாக‌ உருவாகிவருகிற‌து. ஆப்பிளின் சாதனங்க‌ளில் இந்தப் பிரச்னையைப் பார்க்கலாம். ஆப்பிளின் சொந்த சார்ஜர்களை வைத்துத்தான் அதன் சாதனங்களை சார்ஜ் செய்ய முடியும். இந்த நிலையை மாற்ற ஐரோப்பாவில் அனைத்துச் சாதனங்களிலும் பயன்படும் ஒரே வகையான தரக்கட்டுப்பாட்டுடன் கூடிய சார்ஜ‌ர்களைக் கொண்டுவர முயற்சிகள் எடுக்கப்பட்டு வருகின்றன.

சார்ஜர்களில் மூன்று வகைகள் உண்டு. முதல் அடிப்படை வகை Level 1. இது 120 வோல்ட்டில் வேலை செய்யும். இது எடுத்துக்கொள்ளும் நேரம் மிக அதிகம். Level 2 சார்ஜர்கள் 240 வோல்ட்டில் வேலை செய்யும். அமெரிக்க வீடுகளில் 120V பயன்பாட்டில் இருப்பதால், இதற்காக தனியாக ஒரு இணைப்பை அமைக்க வேண்டியிருக்கும். Level 3 சார்ஜிங் 480 வோல்ட்டில் DC (Direct Current) மின்சாரம் மூலம் சார்ஜ் செய்யும். மிக வேகமாக பேட்டரியை நேரடியாக சார்ஜ் செய்துவிடும். இதனை அடிக்கடி பயன்படுத்தினால் பேட்டரியின் ஆயுள்காலம் குறையலாம்.

வீட்டிலேயே சார்ஜ் செய்யும்போது வரும் ஒரு கேள்வி, லித்தியும் பேட்டரிகளால் தீ விப‌த்து ஏற்படும் அபாயம் இருக்கிறதா? தரக்குறைவான பேட்டரிகள் தீ விபத்திற்கு உள்ளாகும் ஆபத்து இருக்கிறது. இதனால் வீட்டைக் காப்பீடு செய்யும்போது இதையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டுமா என்ற கேள்வி, அமெரிக்கா போன்ற நாடுகளில் அடிக்கடி வருகிறது.

பேட்டரிகளை சார்ஜ் செய்ய ஆகும் மின்சாரம், மின்சார வாரியங்களுக்கு ஒரு அதிக தேவை. ஆனால் அவற்றை மின்சாரத்தை வாங்கிக் கொள்ளும் ஒரு வழிப் பாதையாகப் பார்க்காமல், மின்சாரம் சேமித்து வைத்துக்கொள்ளும் கருவிகளாகப் பயன்படுத்தலாம். காற்று மற்றும் சூரியஒளி மூலம் உருவாகும் மின்சாரம் தேவைக்கு அதிகமாக இருந்தால் சேமித்து வைத்து, அதிக தேவை ஏற்படும் சமயங்களில் அவற்றை சப்ளை செய்யலாம்.

கோவிட் பெருந்தொற்றுக்குப் பின் பல நிறுவனங்கள் உலக அளவில் மிகக் குறைவான விலையில் பொருட்களை எங்கு வாங்கலாம் என்று பார்க்காமல், தங்கள் யுக்தியை மாற்றிக்கொண்டுள்ளன. அப்படி வாங்கினால் சப்ளை செயின் த‌டங்கல்களால் பொருட்கள் நேரத்திற்கு வராமல் போகலாம். அதனால் முடிந்தவரை உள்நாட்டிலேயே பொருட்கள் வாங்குவதே இந்த மாற்றம். இது பேட்டரிகளுக்கும் பொருந்தும்.

பேட்டரித் துறையில் நடக்கும் பலதரப்பட்ட மாற்றங்களைப் பார்த்த பரத்திற்கு ஒரு யோசனை தோன்றியது. அவருடைய EV பிரிவில் இவற்றை மேர்பார்வையிடவே தனியாக ஒரு துறை தேவைப்படும். இவற்றைத் தடையில்லாமல் தயாரிக்க புதிய, அரிய பொருட்கள் மட்டும் இல்லாமல் புதுப்புது நிர்வாகம் செய்யும் மேனேஜ்மென்ட் முறைகள், சப்ளை செயின் நடைமுறைகள், தொழிற்சாலையில் தயாரிக்கும் வழிகள் தேவைப்படும். அடுத்த முறை தன் மேலதிகாரி CTO Dr. ஷர்மாவைச் சந்திக்கும்போது, இதைப் பற்றிக் கண்டிப்பாகப் பேச வேண்டும் என்று பரத் முடிவு செய்தார்.