Eлектрическата стомана – тактически дефицит, или стратегическа заплаха?

Когато миналата година стана дума за факторите, влияещи върху веригата на автомобилните доставки, недостигът на полупроводникови компоненти бе и ще продължава да бъде мода и през тази година.

Както обаче подобава на една индустрия с толкова сложна верига на добавената стойност във времена на критична центробежна динамика, това далеч не е единственият й проблем.

Преструктурираното под влияние на комбинация от синтетичен регулаторен натиск и приоритизиране на приходите производство доведе до забележителен ръст на електромобилното предлагане, който създава поредния снабдителен проблем – обект на много интересен анализ от IHS Markit, който днес ще резюмирам с минимум елементи на разсъждение.

 И така, докато големите производители на стомана инвестират милиони за увеличаване на производствения капацитет на електрическа стомана, бързият растеж в сегмента на хибридните и електрически превозни средства съдържа потенциален риск за изпреварващо материално търсене от 2025 г.

Тъй като автомобилната индустрия се бори с дефицита на полупроводници, възпрепятствал до момента производството на 9,3 милиона автомобила, бързият ръст на електромобилните продажби повдига въпроси относно бъдещата наличност на достатъчно електрическа стомана, необходима за производството на електрически двигатели с чиято помощ да се изпълнят поставените регулаторни електрификационни цели, а оттам и тези на автомобилните производители по целия свят.

Няколко големи производители на стомана обявиха инвестиции в нов капацитет за производство на електромобилна стомана от т.нар. xEV* клас през следващите три до пет години, но дали това ще бъде достатъчно да отговори на специфичните качествени и регионални пазарни xEV изисквания?

Какво е електрическа стомана и защо е важна за колите

Електрическата, известна също и като силициева, стомана е сплав от желязо и силиций с превъзхождащи другите класове стомани магнитни свойства. Те я правят оптимална за прилагане в различни електрически машини – от силови и разпределителни трансформатори до електромотори.

И докато IHS Markit оценяват дела на електрическата стомана на символичния един процент от двата милиарда метрични тона общ стоманен пазар през 2020-а, нейното предлагане се счита за все по-критично важен компонент не само в електрификационните програми на производителите, но и в различни други инициативи за енергиен преход.

Истински важното производствено автомобилно приложение на електрическата стомана са електродвигателите. Те представляват системи за преобразуване на електрическата енергия в механична чрез захранването на медните намотки в статора, които създават магнитно поле, каращо ротора да се върти.

Търговският пазар на електрическа стомана е разделен на две основни категории: зърнесто-ориентирана електрическа стомана (с английско обозначение GOES) и неориентирана електрическа стомана (NOES). Това разграничаване е основно за разбиране на това към кой тип електрическа стомана автомобилната индустрия има експозиция и какви са смекчаващите стратегии, произтичащи от нея.

GOES се използва в статични машини, като трансформатори, изискващи еднопосочно намагнитване, докато NOES се прилага във въртящи се машини, като двигатели и генератори, които изискват многопосочно намагнитване. Приложенията на NOES са обширни и включват домакински уреди (перални, съдомиялни и т.н.), отопление, вентилация и климатизация (домашното охлаждане включително), автомобилни приложения, малки, средни и големи промишлени двигатели, генератори, помпи и други. Поради значително по-големия обем на търсене на ротационни машини, през 2019 г. световното производство на NOES, към която автомобилната индустрия има пряка експозиция, значително надхвърли GOES, експозицията към която е непряка.

Неориентираната стомана представлява материал за директно влагане, използван в производството на електромотори – както за хибриди, така и за електромобили, но има множество приложения в двигатели с ниска мощност, вариращи от такива с дълъг работен цикъл (прилагани в усилването на волана, маслените и горивни помпи) до тези с кратък, използвани за комфорт и удобство (управлението на седалките или люка на покрива). В един автомобил се монтират средно 35-45 електромотора с ниска мощност, вариращи от 20 в В сегмент до 80 в Е, като в някои крайни случаи, какъвто е Mercedes-Benz S-класа, броят им надхвърля 100.

Критичната разлика между различните типове двигатели е в използвания дял на NOES: леките хибридни двигатели например използват по-малко от 10 USD от висококачествения материал, докато батерийните електромобили го използват в порядък  60-150 USD/двигател (наричан още xEV клас). В някои конфигурации съдържанието му може да надхвърля 300 USD/автомобил, основно когато предната и задна оси, или четирите колела, имат индивидуални тягови двигатели, както е в Rivian R1T. Точно този висок xEV клас е сегментът, пораждащ капацитетните тревоги.

Независимо, че този анализ се концентрира върху конкретни опасения относно NOES от клас xEV, то не трябва да забравяме, че зърнесто-ориентираната стомана е от решаващо значение за разгръщането на критично важната електромобилна зарядна инфраструктура. По тази линя автомобилните производители са изложени непряко и към тази категория електрически стомани, което пък означава, че автомобилната индустрия трябва да разбира и управлява експозицията си и към двете.

Много стоманодобивни заводи използват общо производствено оборудване за GOES и NOES – обстоятелство, което допълнително утежнява риска заради повишената трудност при разбирането на стратегиите за разпределяне на производствения капацитет.

Пред  риск ли сме и защо

През последните години капацитетът на NOES е достатъчен за задоволяване на нуждите в различни промишлени сектори, но повишеното търсене от автомобилния, дължащо се на ускорената му електрификация, ще доведе до значителен натиск върху стоманодобива да обслужва всички отрасли след 2023-а.

И докато през 2022 г., с известни опасения и допускания, че няма да има прекъсвания нагоре и надолу по веригата, IHS Markit очакват индустриалните поръчки да бъдат изпълнени, то те провиждат структурен капацитетен дефицит за задоволяване изискванията на автомобилния отрасъл, който ще налага значителни капиталови инвестиции през идните години.

От общо над 11-те милиона тона NOES, произведени през 2020-а, NOES от клас xEV са общо 456 000 тона, но за автомобилния сектор те са най-критичните, а причините за евентуален спад в капацитета са различни:

1. Ограниченото пространство за нови участници  

В момента само 14 компании са в състояние да произвеждат NOES от xEV клас според глобалните стандарти на производителите. В бъдеще в този сектор могат да решат да навлязат нови играчи, но бариерите за навлизане са високи, дължащи се на капиталовите разходи, свързани със студеното валцуване, закаляване и нанасяне на покрития, производствено ноу-хау, изграждането на взаимоотношения с доставчиците и патентна защита. Понастоящем производителите вече могат да купуват висококачествени неориентирани стомани от нараснал (макар и все още ограничен) брой доставчици на електрическа стомана в голям обем.

2. Концентриран производствен отпечатък

Около 88% от производството е съсредоточено в Китай, Япония и Южна Корея, след което се изнася в другите региони, обикновено под формата на стоманени рулони. В Северна Америка например предлагането е изключително ограничено, а в света има само пет стоманодобивни предприятия, разполагащи с достатъчно широко продуктово предлагане, което да покрива пълния продуктов спектър, и само едно от тях се намира извън Азия. 

3. Възможностите за смяна на доставчици са лимитирани

Заради корелацията между ефективността на електромотора и автономията на електромобила, разликите в загубите в сърцевината (критично важна мярка за загубите на входящата електрическа енергия под формата на топлина при намагнитване) между конкретните доставчици на NOES може да има значително въздействие върху решението за покупка от страна на производителите, особено онези, които купуват ламинирани електрически стомани в големи обеми.

Докато производителите и доставчиците на тягови двигатели от I рeд могат да имат множество стоманодобивни заводи в одобрения си списък от доставчици, в повечето им програми има само по един стоманодобивен завод, одобрен по PPAP (Production Part Approval Process). Ситуацията се усложнява допълнително от факта, че характеристиките на материалите са предмет на съдебни спорове между доставчиците.

Пример: през октомври 2021 г. Nippon Steel заведе иск срещу Toyota и Baoshan Iron and Steel (Baosteel), дъщерно дружество на държавната China Baowu Steel Group – най-големият световен производител на стомана. Nippon Steel твърдят, че стоманата, доставяна от Baowu на Toyota за хибридните им двигателни сърцевини, нарушава патентите им за състав, дебелина, диаметър на кристалните зърна и магнитни свойства.

Тесни места има и надолу по веригата на доставките: освен ограничения брой производители на NOES от клас xEV, не само, че в света има едва 20 преси за ламиниране на двигателна сърцевина, способни да задоволяват нуждите на автомобилния отрасъл, но само 5 компании произвеждат тези уникални щамповъчни преси и под 10 независими инструментални цеха, компетентни да произвеждат уникалните щамповъчни матрици, които са в състояние да поддържат най-съвременния двигателен дизайн.

През последните четири години сроковете за изпълнение на определени компоненти от ключово производствено оборудване са се удвоили. Освен това, не просто много от тези компании са малки, семейни предприятия с капиталови ограничения, лимитиращи способностите им да мащабират, но и голяма част от тях не са традиционни и значими участници в автомобилната индустрия.

Колко NOES и какъв е дефицитът

Очаква се брутното световно търсене на NOES от xEV клас за производството на тягови двигатели в хибридни и електрически превозни средства да нарасне от 320 000 тона през 2020 г. до малко над 2,5 млн. до 2027 и 4 до 2033-а.

На база капацитетните данни от Metals Technology Consulting се появява загриженост по отношение на ограниченията догодина. Малко вероятно е стоманодобивните предприятия да поддържат търсенето от 2025 г. нататък без значителни допълнителни инвестиции. Добавянето на капацитет през 2025-а обаче изисква вземането на решения веднага, а ситуацията изглежда още по-критична в светлината на обстоятелството, че повечето стоманодобивни заводи за NEOS от клас xEV могат да поддържат дългосрочно само 90% капацитетна утилизация.

Заради експоненциалния растеж на електрифицираните превозни средства през следващите години, рискът за дефицит в доставките на електрическа стомана между 2023 и 2025 година остава. Независимо от вече планираните капацитетни увеличения, през 2026 се очаква структурен недостиг от 61 000 тона, който без други големи инвестиции може да нарасне драстично до 357 000 през 2027-а, а кулминацията се очаква през 2030, когато величината му ще се е извисила до 927 000.    

Кои са по-заплашени

Кой регион е с най-голяма разлика

Цялата статия може да прочетете на следния линк: https://kaloyanjelev.blogspot.com/